Peer-to-Peer網(wǎng)絡(luò)信息共享模型的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、Peer-to-Peer Systems(對(duì)等系統(tǒng))作為一種新型的大規(guī)模分布式系統(tǒng)，正以前所未有的速度迅速發(fā)展，深刻地改變了個(gè)人計(jì)算的方式。而以Gnutella等為代表的P2P信息共享系統(tǒng)，憑借其龐大的用戶群、海量交互數(shù)據(jù)，成為當(dāng)今Internet最重要的P2P應(yīng)用之一。該類全分布、非結(jié)構(gòu)化的系統(tǒng)擁有良好的分布性、健壯性、易部署性，和對(duì)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)的適應(yīng)性。但系統(tǒng)通常采用基于泛洪的廣播搜索機(jī)制，引發(fā)了大量冗余的網(wǎng)絡(luò)流量，嚴(yán)重阻礙了系統(tǒng)的可擴(kuò)

2、展性。 本論文以Gnutella協(xié)議作為P2P網(wǎng)絡(luò)信息共享應(yīng)用的研究實(shí)例，主要針對(duì)協(xié)議泛洪廣播機(jī)制性能低下的突出問(wèn)題，利用Gnutella網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?nèi)在屬性，提出了改進(jìn)的可適應(yīng)性興趣搜索算法，并對(duì)算法進(jìn)行了詳細(xì)的分析推導(dǎo)和性能測(cè)試。本論文的具體研究工作可分為以下幾方面： ◇ 分析了Gnutella協(xié)議框架，主要包括數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、路由規(guī)則和工作原理。重點(diǎn)分析了Gnutella協(xié)議具有代表性的泛洪路由機(jī)制。通過(guò)泛洪廣播的

3、流量測(cè)度，量化分析了路由機(jī)制的低效性，為后續(xù)章節(jié)對(duì)搜索協(xié)議的改進(jìn)、仿真實(shí)驗(yàn)做了良好的鋪墊。 ◇ 分析Gnutella網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?nèi)在的小世界(Small World)現(xiàn)象和興趣簇集。詳細(xì)分析了小世界現(xiàn)象的2個(gè)重要特征指標(biāo)——簇集系數(shù)和特征路徑長(zhǎng)度，以及小世界現(xiàn)象在Gnutella網(wǎng)絡(luò)中的存在。在此基礎(chǔ)上，分析用戶搜索行為引發(fā)形成的小世界興趣簇集，為可適應(yīng)性興趣搜索算法的興趣簇集策略提供了理論基礎(chǔ)。 ◇ 分析Gnu

4、tella網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋬?nèi)在的冪律(Power Law)屬性。形式化驗(yàn)證了3條主要冪律及其對(duì)P2P網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞暮x。該部分內(nèi)容不僅是上一章工作的延續(xù)和補(bǔ)充，也為可適應(yīng)性興趣搜索算法的主干節(jié)點(diǎn)優(yōu)先搜索策略給出了理論依據(jù)。 ◇ 利用Gnutella拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)內(nèi)在的小世界和冪律特性，以及用戶搜索社區(qū)中表現(xiàn)出的興趣行為，本論文提出可適應(yīng)性興趣搜索算法，ASI(Adaptive Search with Interest)，試圖提高搜索質(zhì)量，并

5、減少搜索引發(fā)的流量代價(jià)。該算法包含興趣簇集策略IBC(Interest-Based Clustering)和主干節(jié)點(diǎn)優(yōu)先搜索策略HFS(I-Iub—First Search)兩個(gè)組成部分。IBC策略能促進(jìn)具有小世界特性的興趣簇集的形成，并將搜索請(qǐng)求有意識(shí)轉(zhuǎn)發(fā)給較有可能給出響應(yīng)的那部分節(jié)點(diǎn)，同時(shí)也有效減少自身發(fā)出的無(wú)謂請(qǐng)求數(shù)。HFS策略利用節(jié)點(diǎn)能力的異構(gòu)性，在簇集拓?fù)鋬?nèi)挑選主干節(jié)點(diǎn)，并自組織成高度連通的主干節(jié)點(diǎn)簇集(hub cluster

6、)。當(dāng)查詢需要擴(kuò)散到其他局部簇集時(shí)，主干節(jié)點(diǎn)利用IBC策略積累的有關(guān)其他簇集的興趣知識(shí)，針對(duì)性地將查詢轉(zhuǎn)發(fā)至相關(guān)簇集，提高了跨簇集查詢的精確度。將以上兩部分策略有機(jī)結(jié)合在一起組成的可適應(yīng)性興趣搜索算法，能同時(shí)改進(jìn)搜索性能和搜索代價(jià)?；诳蛇m應(yīng)性興趣搜索算法，進(jìn)行了詳細(xì)的性能測(cè)試。在不同網(wǎng)絡(luò)參數(shù)條件下，進(jìn)行了大量仿真試驗(yàn)，仿真結(jié)果表明：ASI算法表現(xiàn)出了良好的搜索性能，有效改進(jìn)了Gnutella泛洪廣播機(jī)制。 ◇ \ 在源代碼開

7、放的JTella程序之上，利用其已有的網(wǎng)絡(luò)功能和接口，對(duì)．JTella核心路由機(jī)制進(jìn)行改進(jìn)，將ASI算法實(shí)現(xiàn)為Java類庫(kù)形式，供上層客戶端程序調(diào)用。功能測(cè)試表明，其達(dá)到了最初的設(shè)計(jì)目標(biāo)，并能與當(dāng)前Gnutella協(xié)議兼容。 如何有效、可擴(kuò)展的部署信息共享應(yīng)用是當(dāng)前P2P研究領(lǐng)域的主要課題之一。而搜索算法和路由轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制無(wú)疑是其中的核心技術(shù)。本論文在著手改進(jìn)Gnutella協(xié)議原有的泛洪廣播機(jī)制時(shí)，充分考慮并利用了Gnutel