基于超节点与B+树的动态分层P2P系统研究

论文摘要

P2P即Peer-to-Peer，是一个由等同的、自治的对等端所组成的自组织的模式。它的目的是在网络中共享分布式的资源，避免中心化的服务。P2P系统中每一台计算机既是客户，又是服务器，从而有效地避免了中央服务器瓶颈的出现，提高了资源的共享程度。P2P技术正在不断成熟，给目前高速发展的因特网技术带来了巨大的冲击，但也面临着许多问题和挑战。按照网络拓扑结构可将P2P网络划分为非结构化P2P网络和结构化P2P网络。非结构化P2P网络拓扑结构松散，具有简单性和健壮性，但其使用洪泛搜索的方式进行资源定位，从而容易造成系统中消息泛滥、资源定位效率低和可扩展性差等情况。而基于分布式哈希表（distributed hash table，简称DHT）的结构化P2P网络拓扑结构清晰，资源定位效率高，可扩展性和可维护性好，但却容易因节点的频繁加入和退出而引起系统震荡，即Churn问题。针对上述问题，本文对P2P网络进行了研究，主要工作有：1)在基于B+树和超节点的思想之上，提出了一种动态分层模型DHMBBS（Dynamic Hierarchical Model Based On B+Tree And Super-node）。在此模型中提出了一种按照B+树的法则构建P2P网络的策略，采用聚类算法划分自治域，动态调整节点标识符和选择性能优异的节点作为超节点及备份，并对基于DHMBBS路由算法的资源定位进行了详细的阐述。2)使用开源仿真工具Planetsim，对DHMBBS路由算法进行仿真实验。分析实验结果表明，DHMBBS模型在搜索步长和节点发现概率上表现良好，具有较小的查询消息数和跳数，从而能够有效地提高路由效率和负载均衡程度，控制系统中消息数量，避免Churn现象的出现。3)设计并实现了基于DHMBBS模型的原型系统。原型系统使用经典DHT算法Chord算法，共包含管理控制模块、Chord节点模块、系统消息模块、数据收发器和用户UI界面五个部分。原型系统具有良好的自组织能力。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图索引
• 附表索引
• 第1章 绪论
• 1.1 研究意义及背景
• 1.2 P2P 的发展及现状
• 1.3 本论文主要工作
• 1.4 本论文组织结构
• 第2章 P2P 技术
• 2.1 P2P 的定义
• 2.2 P2P 的网络结构
• 2.2.1 集中式 P2P 网络
• 2.2.2 完全分布式非结构化 P2P 网络
• 2.2.3 完全分布式结构化 P2P 网络
• 2.2.4 混合式 P2P 网络
• 2.2.5 不同拓扑的 P2P 网络的比较
• 2.2.6 P2P 网络与传统网络的比较
• 2.3 本章小结
• 第3章 基于超节点的 P2P 网络
• 3.1 超节点 P2P 网络的原理
• 3.2 超节点结构典型系统
• 3.3 存在的问题
• 3.3.1 拓扑不匹配问题
• 3.3.2 单点失效问题
• 3.3.3 超节点的选择问题
• 3.4 本章小结
• 第4章 基于 B+树的动态分层的 P2P 网络
• 4.1 B 树及 B+树概述
• 4.2 基于 B+树的拓扑结构
• 4.2.1 节点簇的划分
• 4.2.2 超节点的选择及备份
• 4.2.3 节点的加入及离开
• 4.2.4 资源的定位与搜索
• 4.3 仿真实验及性能分析
• 4.3.1 搜索步长与节点发现概率
• 4.3.2 查询消息数和跳数
• 4.4 本章小结
• 第5章 系统的设计与实现
• 5.1 系统概述
• 5.2 系统用例设计
• 5.2.1 普通用户用例说明
• 5.2.2 超级节点用户用例说明
• 5.3 系统模块实现
• 5.3.1 管理控制模块
• 5.3.2 Chord 节点模块
• 5.3.3 系统消息模块
• 5.3.4 数据收发器
• 5.3.5 用户 UI 界面
• 5.4 本章小结
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录 A 攻读学位期间所获软件著作权目录
• 附录 B 攻读学位期间参与的主要项目