P2P网络中信任模型的分析与设计

论文摘要

P2P技术以分布式技术为基础,打破了传统的Client/Server模式。P2P网络中的每一个节点都处于平等的地位,同时扮演着服务器与客户机的角色,从而充分利用了主机设备上的边缘性网络资源。节点之间通过直接的互联来实现信息、处理器、存储甚至高速缓存等资源的全面共享,无需依赖集中式服务器的支持。P2P技术以其资源利用率高、网络扩展能力强、网络性能好、信息流动速率高、搜索功能强等优势,广泛应用于分布式计算、搜索功能、文件交换、协同工作等各个领域。目前,针对P2P领域相关的研究热点主要集中在P2P覆盖网络的组织结构的构建、P2P资源定位技术以及P2P系统的安全性三个方面。本文的研究工作主要从P2P网络中的信任管理以及P2P覆盖网络拓扑结构的构建两方面展开。首先,本文根据社会学、经济学等学科中对信任的概念以及信誉的相关研究成果,结合P2P网络的特点并分析了P2P网络中节点间信任关系所具有的性质,给出了本文对P2P网络中节点间信任关系及节点信誉的定义。在此基础上,对现有P2P网络中典型的信任模型进行了研究,对比分析了典型信任模型中存在的优势以及不足。接下来,本文针对P2P网络的无中心性、自组织性、拓扑结构的动态变化性,以及节点间的协作性等特点,依据人类社会以及计算机网络中普遍存在的小世界(Small World)现象,提出了一种基于节点信誉度的层状P2P网络信任管理机制。本文所提出信任管理机制采用分层的思想,充分结合和利用了P2P网络分布式的特性以及节点间的自组织性,推举网络中信誉度高的节点作为其他节点的信誉担保,来对网络中其他节点的信任信息进行管理。通过这种方法来提高整个网络的安全性,并且缓解了信誉度查询及更新过程中信任信息全网传播给网络带来的负担。根据这种分层管理的思想,本文设计了基于高效的DHT路由协议Kademlia实现的P2P网络系统,定义了网络节点间可信交互的交互机制,给出了节点信誉度发布、存储及查询的机制以及节点可信交互流程。最后,给出P2P网络中的信任评估模型。在本文的评估模型中,对网络中节点的恶意行为采取了一定的惩罚措施,有效的抑制和隔离了这些恶意行为,提高了网络的抗攻击性。另外,考虑了P2P网络中节点的异构性特点,给予网络中在线时间长、对网络贡献大的节点以较高的信誉度,使得网络中性能优越节点的处理能力得以充分的发挥。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 本课题的研究意义
• 1.1.2 国内外研究背景
• 1.2 本文研究内容
• 1.3 本文结构安排
• 1.4 本章小结
• 第二章 P2P网络及其信任模型
• 2.1 P2P网络概述
• 2.1.1 P2P网络的拓扑结构
• 2.1.2 P2P网络的资源搜索
• 2.1.3 P2P技术的应用
• 2.2 P2P网络安全问题
• 2.2.1 P2P网络安全体系
• 2.2.2 P2P网络中的恶意行为
• 2.2.3 P2P网络中信任管理的研究价值
• 2.3 P2P网络中的信任关系
• 2.3.1 信任及其性质
• 2.3.2 P2P网络中的信誉
• 2.3.3 本文定义
• 2.4 P2P网络中的典型信任模型
• 2.4.1 基于本地或局部推荐的信任模型
• 2.4.2 基于全局可信度的信任模型
• 2.4.3 基于推荐的全局信任模型
• 2.5 本章小结
• 第三章 基于KADEMLIA的分层可信P2P网络
• 3.1 KADEMLIA协议概述
• 3.1.1 Kademlia节点
• 3.1.2 Kademlia路由表
• 3.1.3 Kademlia路由机制
• 3.1.4 节点的加入和离开
• 3.2 分层思想的提出
• 3.2.1 P2P网络中的小世界现象
• 3.2.2 分层的可信P2P网络
• 3.3 基于分层可信机制的KADEMLIA网络
• 3.3.1 节点信息
• 3.3.2 基本操作
• 3.3.3 节点交互流程
• 3.3.4 信誉担保的形成及更新
• 3.3.5 节点的加入和退出
• 3.4 本章小结
• 第四章 信任评估模型
• 4.1 直接信任度计算
• 4.2 推荐信誉度计算
• 4.2.1 信誉反馈
• 4.2.2 反馈可信度
• 4.2.3 推荐信誉度
• 4.3 节点贡献评估
• 4.4 综合信任评估
• 4.5 仿真及分析
• 4.5.1 系统性能分析
• 4.5.2 恶意节点的区分及惩罚
• 4.6 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表论文