基于對(duì)等網(wǎng)絡(luò)的有效路由研究.pdf

1、目前，互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的模式正在發(fā)生從傳統(tǒng)的客戶機(jī)/服務(wù)器(client/server)模式到對(duì)等計(jì)算(peer-to-peer，亦簡(jiǎn)稱P2P)模式的轉(zhuǎn)變。P2P的核心思想是所有參與系統(tǒng)的節(jié)點(diǎn)(指互聯(lián)網(wǎng)上的計(jì)算機(jī))處于完全對(duì)等的地位，沒(méi)有客戶機(jī)和服務(wù)器之分，也可以說(shuō)每個(gè)節(jié)點(diǎn)既是客戶機(jī)，也是服務(wù)器；既向別人提供服務(wù)，也享受來(lái)自別人的服務(wù)。實(shí)際上，對(duì)等計(jì)算的概念在很早以前就己提出，但一直沒(méi)有受到廣泛的重視，主要是因?yàn)闆](méi)有實(shí)際運(yùn)行的系統(tǒng)作為背景。產(chǎn)

2、業(yè)界和研究界都普遍認(rèn)為在大多數(shù)情況下還是客戶機(jī)/服務(wù)器模式更為合理。然而，隨著PC技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)(Internet)的發(fā)展，個(gè)人電腦的計(jì)算能力越來(lái)越強(qiáng)，接入帶寬也逐漸增大，如何更好地利用所有節(jié)點(diǎn)(尤其是原先處于服務(wù)器地位的節(jié)點(diǎn))的能力搭建更好的分布式系統(tǒng)自然而然地成為人們關(guān)注的問(wèn)題。 事實(shí)上，P2P已逐漸成為一種將來(lái)社會(huì)不可避免的計(jì)算模式，即：人人貢獻(xiàn)出自己的資源、人人享受他人提供的資源?；蛟S這種模式將遇到網(wǎng)格模式(即所有資源和服

3、務(wù)由某大型提供商提供，用戶付費(fèi)以獲得資源并保證服務(wù)質(zhì)量)的競(jìng)爭(zhēng)，但是由于對(duì)等計(jì)算具有良好的可擴(kuò)展性，可以對(duì)資源進(jìn)行充分利用等優(yōu)點(diǎn)，必然會(huì)長(zhǎng)期存在下去，會(huì)得到更廣泛的應(yīng)用空間。 因此，國(guó)際上各國(guó)研究小組對(duì)P2P系統(tǒng)及如何增強(qiáng)P2P系統(tǒng)的各種性能開(kāi)展了深入研究，并且產(chǎn)生很多成果。如：1999年推出并迅速得到普及的Napster，它采用了集中式的目錄服務(wù)器機(jī)制，目錄服務(wù)器中存放對(duì)等節(jié)點(diǎn)的地址信息和所保存的數(shù)據(jù)的信息。而非結(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)

4、絡(luò)模型Gnutlla則采用完全分布式的策略來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)放置和資源定位。2001年提出了以Chord、CAN、Pastry和Tapestry等為代表的結(jié)構(gòu)化覆蓋網(wǎng)(structured overlay network)及分布式哈希表(Distributed Hash Table，DHT)系統(tǒng)。這些系統(tǒng)的應(yīng)用范圍包括存儲(chǔ)系統(tǒng)、DNS系統(tǒng)、在線游戲、網(wǎng)頁(yè)緩存、新聞組等等。 然而，P2P的發(fā)展中也有許多關(guān)鍵技術(shù)有待解決和改善，如拓?fù)湟恢滦?/p>

5、與資源定位、互操作性、安全加密、QoS問(wèn)題等，其中用戶如何在大量分散的節(jié)點(diǎn)中找到需要的資源和服務(wù)即資源的查找與定位機(jī)制是關(guān)鍵技術(shù)的關(guān)鍵，也是研究的一個(gè)熱點(diǎn)。Napster采用了集中式的目錄服務(wù)器機(jī)制，目錄服務(wù)器中存放對(duì)等節(jié)點(diǎn)的地址信息和所保存的數(shù)據(jù)的信息。但隨著用戶數(shù)的增加，服務(wù)器仍將是系統(tǒng)中的瓶頸和單一的故障點(diǎn)。非結(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)模型Gnutlla采用完全分布式的策略來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)放置和資源定位。但采用類似OSPF的路由協(xié)議的泛洪機(jī)制，這

6、種協(xié)議的一方面造成的網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)擔(dān)較大，另一方面，網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性也較差。同樣DHT也面臨許多問(wèn)題，Sylvia Ratnasamy等人在總結(jié)現(xiàn)有的DHT路由算法的基礎(chǔ)之上提出了結(jié)構(gòu)化對(duì)等網(wǎng)絡(luò)面臨著十五個(gè)主要問(wèn)題。其中指出提高DHT路由效率是基于DHT的P2P研究的重點(diǎn)，而P2P路由性能直接影響：P2P應(yīng)用的推廣。由上可以看出，在P2P的算法中，路由和數(shù)據(jù)定位方面也都存在明顯的不足和缺陷。因此本文從資源的定位和查找入手分別對(duì)非結(jié)構(gòu)化的P2P

7、網(wǎng)絡(luò)和結(jié)構(gòu)化的P2P網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行深入研究，提出改進(jìn)方案，通過(guò)仿真驗(yàn)證改進(jìn)前后的路由查找效果。本文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下： 1、將拓?fù)湫畔⒁敕墙Y(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)中，并利用非結(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)的自身特點(diǎn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行域的劃分和超級(jí)節(jié)點(diǎn)的選擇，從而提高查詢的效率和成功率，減輕網(wǎng)絡(luò)的負(fù)擔(dān)。在研究過(guò)程中，我們注意到，非結(jié)構(gòu)P2P網(wǎng)絡(luò)具有“冪規(guī)律”和“小世界”特征，因此網(wǎng)絡(luò)有很高的聚合性，而現(xiàn)有的非結(jié)構(gòu)P2P網(wǎng)絡(luò)利用泛洪機(jī)制進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢具有盲目性和隨

8、機(jī)性。因此，利用聚合性對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行區(qū)域劃分并按區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)的查詢是一個(gè)新的嘗試。 2、提出了基于Chord系統(tǒng)的雙向資源放置和查詢方法。在Chord算法中，數(shù)據(jù)只是存儲(chǔ)于后繼節(jié)點(diǎn)中，因此查詢的過(guò)程也只能按順時(shí)針?lè)较蜻M(jìn)行。即使數(shù)據(jù)的哈希值邏輯上離查詢節(jié)點(diǎn)很近，只是因?yàn)樵谀鏁r(shí)針?lè)较蛏希圆樵兛赡芤瓿烧麄€(gè)環(huán)的查詢后才能查詢到數(shù)據(jù)，而將數(shù)據(jù)和資源進(jìn)行雙向存儲(chǔ)和查詢將能有效的減少查詢的跳數(shù)和延遲。 3、構(gòu)建P2P網(wǎng)絡(luò)仿真系統(tǒng)，對(duì)