基于冪率和小世界特性的P2P覆蓋網(wǎng)絡設計與分析.pdf

1、對等(Peer—to—Peer，以下簡稱P2P)網(wǎng)絡技術是目前計算機網(wǎng)絡研究領域的一個熱點，目的是充分利用互聯(lián)網(wǎng)中所蘊含的潛在資源。P2P覆蓋網(wǎng)絡是一種采用對等策略計算模式的網(wǎng)絡，網(wǎng)絡中每一個節(jié)點可以同時充當客戶機/服務器模式下的客戶端和服務器。P2P覆蓋網(wǎng)絡以其低成本、高可擴展性、容錯性、自治性和自組織性成為信息資源共享的理想平臺。P2P覆蓋網(wǎng)絡拓撲結構研究也一直是P2P網(wǎng)絡技術研究的重要組成部分，直接影響P2P技術的應用和發(fā)展。

2、 本文選擇P2P覆蓋網(wǎng)絡、網(wǎng)絡的冪率特性和小世界特性作為研究的對象。冪率特性是指網(wǎng)絡中節(jié)點的度數(shù)為K的概率與K之間的關系可以用一個冪函數(shù)近似地表示：P(k)～k—γ，其中，1＜γ＜∞。第二章設計了一個基于冪率特性的非結構化P2P網(wǎng)絡REPL，分析了REPL在面對各種惡意攻擊時的快速恢復能力。另外，我們還對非結構化P2P覆蓋網(wǎng)絡中自私節(jié)點的“搭便車(free—riding)”行為進行了研究。我們利用效用函數(shù)來評價節(jié)點對網(wǎng)絡的貢獻，使節(jié)

3、點從網(wǎng)絡中隨機地找到其它節(jié)點，并與之建立或斷開連接，從而進行重新布線。在仿真中，我們證明了這種重新布線方式使得REPL中節(jié)點的協(xié)作性增加。 在具有冪率特性的非結構化P2P覆蓋網(wǎng)絡中，偏向連接(Preferential Attachment，PA)機制被廣泛地用于構造網(wǎng)絡的拓撲結構。然而，這種拓撲結構具有一些度數(shù)比較大的“hub”節(jié)點。網(wǎng)絡雖然可以容忍隨機攻擊，對于基于“hub”節(jié)點的攻擊策略卻具有較低的容忍性。另外，基于中介中心

4、性(betweenness centrality)的攻擊策略更易破壞網(wǎng)絡的連通性。第三章修改偏向連接機制，設計了HLD模型和HHD模型。在仿真中，我們分析了這些模型在各種攻擊策略下具有連通魯棒性和負載容忍性。 由于節(jié)點間的非協(xié)作性，具有冪率特性的非結構化P2P覆蓋網(wǎng)絡中的節(jié)點并不想存儲與其它節(jié)點有關的過多的拓撲信息。為達到節(jié)點間的公平和實用性，我們對單個節(jié)點的鄰居數(shù)量作了限制。另外，由于在非結構化P2P覆蓋網(wǎng)絡中利用全局信息產(chǎn)生

5、拓撲結構并不實用，第四章利用局部拓撲信息構造了基于冪率特性的限制節(jié)點度數(shù)的非結構化P2P覆蓋網(wǎng)絡LPA，分析得到限制節(jié)點度數(shù)提高了網(wǎng)絡查找效率。 小世界特性是指網(wǎng)絡具有較小的平均路徑長度和較大的集群系數(shù)。第五章設計了一種基于小世界特性的內容集群P2P覆蓋網(wǎng)絡CCSW。在CCSW中，具有相似內容的節(jié)點組織成節(jié)點集群。在節(jié)點集群之上，我們通過建立各種類型的連接形成小世界P2P覆蓋網(wǎng)絡。在仿真實驗中，我們驗證了在常數(shù)量的連接和較小的平