基于簇結(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)路由優(yōu)化與信任模型研究.pdf

1、近年來，P2P網(wǎng)絡(luò)因具有自組織和分布式的特性，以及能夠充分利用Internet中的大量計算能力和共享資源而得到快速發(fā)展?；诖亟Y(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)針對不同節(jié)點的行為特點和計算能力等因素，為性能強的節(jié)點分配更多的管理和路由轉(zhuǎn)發(fā)功能，與經(jīng)典結(jié)構(gòu)化P2P系統(tǒng)相比具有更加均衡的負載。路由優(yōu)化和信任模型是基于簇結(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)性能提高和健康發(fā)展的基礎(chǔ)。由于P2P網(wǎng)絡(luò)自身的特性以及應(yīng)用環(huán)境的復(fù)雜性，提高路由效率、設(shè)計合理的信任模型保證網(wǎng)絡(luò)交易安全性從而

2、實現(xiàn)安全路由成為P2P網(wǎng)絡(luò)中需要重點解決的關(guān)鍵技術(shù)問題，直接影響到P2P網(wǎng)絡(luò)的整體效率和安全性。本文以提高節(jié)點路由效率、平衡網(wǎng)絡(luò)負載、提高交易安全性為主要設(shè)計目標(biāo)，對基于簇結(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)路由優(yōu)化和信任問題進行了詳細分析和深入研究。本文所做的主要工作如下。
　　(1)研究了基于簇結(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點組織結(jié)構(gòu)問題，提出基于多環(huán)結(jié)構(gòu)的P2P路由算法。針對經(jīng)典結(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)路由算法中借助鄰居節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)路由請求效率低、網(wǎng)絡(luò)抖動大等問題，

3、提出了基于多環(huán)結(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)路由算法。該算法將節(jié)點組織成多環(huán)簇結(jié)構(gòu)并由簇核節(jié)點管理，簇核節(jié)點采用單環(huán)聯(lián)結(jié)。采用常數(shù)級別的路由表存儲空間，使用緩存和簇核節(jié)點進行快速簇內(nèi)路由，通過超級節(jié)點調(diào)度實現(xiàn)高效簇間路由。仿真實驗表明，所提出的算法具有較低的網(wǎng)絡(luò)抖動量和路由跳數(shù)，以及較短的查詢等待時間，具有良好的性能。
　　(2)研究了基于簇結(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)中簇結(jié)構(gòu)劃分算法以及簇核節(jié)點選舉策略的制定等問題，提出基于節(jié)點通信歷史信息相似度聚類的P

4、2P路由算法。針對節(jié)點簇間路由效率低于簇內(nèi)路由效率，以及簇核節(jié)點由于缺乏穩(wěn)定性而失效，從而導(dǎo)致發(fā)起選舉時路由效率快速下降的問題，提出基于節(jié)點通信歷史信息相似度聚類的P2P路由算法。根據(jù)節(jié)點通信的成功率、通信次數(shù)以及在網(wǎng)活躍時長定義節(jié)點訪問向量，并據(jù)此反映節(jié)點的計算能力和服務(wù)穩(wěn)定性，使用聚類算法匯聚成簇。簇內(nèi)具有最高計算能力和服務(wù)穩(wěn)定性的節(jié)點被選舉為簇核節(jié)點，簇核節(jié)點可以高效并穩(wěn)定的提供常數(shù)級別的簇內(nèi)路由，簇核節(jié)點之間以全連結(jié)的方式提供快

5、速的簇間路由轉(zhuǎn)發(fā)。仿真實驗表明該算法具有高效的路由性能和穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)。
　　(3)研究了基于簇結(jié)構(gòu)P2P網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點負載平衡的問題，提出基于節(jié)點動態(tài)路由表的樹形結(jié)構(gòu)P2P路由算法。針對簇核節(jié)點間負載不平衡、高性能普通節(jié)點能力無法被充分利用而浪費網(wǎng)絡(luò)剩余計算能力的問題，提出了基于節(jié)點動態(tài)路由表的樹形結(jié)構(gòu)P2P路由算法。該算法根據(jù)節(jié)點通信歷史和計算能力、帶寬等信息描述節(jié)點特征，采用ISODATA算法將節(jié)點劃分成簇，并根據(jù)簇間相似性

6、組織成樹結(jié)構(gòu)。根據(jù)節(jié)點的性能分配路由表大小，高性能節(jié)點在具有更大空間的路由表同時還可以分擔(dān)簇核節(jié)點的路由壓力。設(shè)計父節(jié)點選擇策略，該策略考慮了簇核節(jié)點的計算能力以及剩余帶寬能力，有助于整個樹形結(jié)構(gòu)的平衡狀態(tài)，降低簇核節(jié)點間的負載差異度。仿真實驗表明該算法可以有效平衡網(wǎng)絡(luò)負載，具有高效的路由性能。
　　(4)研究了P2P網(wǎng)絡(luò)節(jié)點信任度計算的問題，提出基于歷史聚集簇的P2P網(wǎng)絡(luò)信任模型。針對P2P網(wǎng)絡(luò)中惡意節(jié)點發(fā)布虛假資源、提供虛假評

7、價從而導(dǎo)致正常交易成功率下降等問題，提出基于歷史聚集簇的P2P網(wǎng)絡(luò)信任模型。該模型根據(jù)節(jié)點通信歷史和興趣等特征將網(wǎng)絡(luò)劃分為簇，根據(jù)通信歷史計算節(jié)點相關(guān)性，并對節(jié)點全局信任度進行相關(guān)性加權(quán)。根據(jù)節(jié)點歷史評價行為的差異度進行信任度反饋，獎勵合理評價的正常節(jié)點、懲罰虛假評價的惡意節(jié)點。實驗表明該信任模型在識別惡意節(jié)點、節(jié)點交易成功率等方面優(yōu)于傳統(tǒng)的全局信任模型，具有更強的抵抗惡意攻擊的能力。
　　本文研究了基于簇結(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)路由優(yōu)化