一种适用于动态网络的自适应双层P2P模型

论文摘要

目前已有的P2P模型按照网络拓扑结构可分为三种：中心控制模型，分布式非结构化模型，分布式结构化。中心控制模型存在单点依赖，分布式非结构化模型泛洪式查询机制无法保证效率，基于DHT（分布式哈希表）的分布式结构化模型查询效率高，扩展性较好。然而这种强结构化系统并不适用于节点高度动态的网络，为了维护系统逻辑拓扑结构，节点频繁的加入离开以及失效都会造成系统的维护代价急剧加大。本文针对基于DHT的结构化模型不能很好地适用于动态网络等问题，在Chord模型基础上提出一种更适用于动态网络的自适应双层P2P模型，上层超级节点组织成一种自适应的DHT网络：Self-adaptive Chord，下层普通节点组以本组超级节点为服务器形成集群。实际数据存放在普通节点上，超级节点保存数据索引并负责响应本组普通节点请求；上层超级节点网络在节点加入或离开时暂时不维护整个网络逻辑拓扑的一致，只简单更新变动节点前驱、后继节点的路由表，此外在节点转发消息时由消息产生源节点路由信息来动态调整本地路由缓存，使网络逻辑拓扑逐渐趋向于一致；下层节点保留本组超级节点必要信息备份，在超级节点失效的时候自动恢复；系统自行选择节点能力高的节点成为超级结点，并将每组普通节点数量控制在一定范围来优化整体结构。仿真实验结果表明若平均每组节点数量为k，则自适应双层P2P模型平均一次查询产生的跳数仅为同等网络规模Chord的1／k，在节点加入离开时产生消息数量则为常数级别，并具备一定的容错性。所以该模型能在节点动荡频繁的环境下比Chord有较优越的性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 P2P技术背景和研究意义
• 1.1.2 P2P技术的特点
• 1.1.3 P2P技术的应用
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 网络模型研究
• 1.2.2 网络性能或应用研究
• 1.3 问题的提出
• 1.4 本文所做的工作
• 1.5 本文组织结构
• 2 P2P网络模型概述
• 2.1 非完全分布式模型
• 2.2 分布式无结构模型
• 2.2.1 迭代深入（Iterative Deepening）
• 2.2.2 直接宽度优先（Directed BFS）
• 2.2.3 本地索引（Local indices）
• 2.3 基于DHT的结构化模型
• 2.3.1 分布式哈希表（DHT）
• 2.3.2 Tapestry模型
• 2.3.3 Pastry模型
• 2.3.4 CAN模型
• 2.3.5 Chord模型
• 2.3.6 DHT模型小结
• 3 自适应双层P2P网络模型
• 3.1 设计目的
• 3.2 整体结构描述
• 3.2.1 数据格式
• 3.2.2 整体结构
• 3.2.3 上层网络描述:Self-adaptive Chord
• 3.2.4 下层网络描述
• 4 自适应双层P2P网络模型工作原理及性能分析
• 4.1 上层网络工作原理
• 4.1.2 超级节点查询操作
• 4.1.2 超级节点加入网络
• 4.1.3 超级节点离开网络
• 4.1.4 超级节点消息转发
• 4.2 下层网络工作原理
• 4.2.1 数据发布和数据查询
• 4.2.2 节点加入网络
• 4.2.3 节点离开网络
• 4.3 失效恢复机制
• 4.4 负载平衡机制
• 4.4 整体性能分析
• 4.4.1 Self-adaptive Chord性能分析
• 4.4.2 整体性能分析
• 5 仿真实验及结果分析
• 5.1 仿真实现
• 5.1.1 网络层
• 5.1.2 协议层
• 5.1.3 应用层
• 5.2 实验目的与环境
• 5.2.1 实验目的
• 5.2.2 实验环境和参数设置
• 5.3 实验结果与分析
• 5.3.1 Self-adaptive Chord和Chord查询性能对比（无节点加入与离开）
• 5.3.2 Self-adaptive Chord和Chord查询性能对比（存在节点加入与离开）
• 5.3.3 Self-adaptive Chord和Chord查询性能对比（节点频繁加入与离开）
• 5.3.4 自适应双层P2P网络节点加入与离开维护代价评估
• 5.3.5 自适应双层P2P失效恢复机制评估
• 5.3.6 自适应双层P2P节点能力分布评估
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况
• 致谢