P2P网络中资源搜索算法的研究

论文摘要

近年来,P2P网络（Peer-to-Peer Networks,对等网络）技术飞速发展,它被视为21世纪计算机发展的热点技术之一。目前,对等网络技术已经广泛应用于科学计算系统、即时消息传递系统和文件共享系统等领域,P2P在这些领域中的运用都离不开资源搜索问题,因此资源搜索问题是P2P发展和应用的关键问题。在P2P网络中,节点可以自由地加入或退出,资源分散地分布在网络中的节点上,每个节点既可以向其他节点发出资源请求,从其他节点获得资源,也可以接收其他节点发来的请求,为其它节点提供资源,这使P2P网络资源处于不断的动态变化之中,增加了P2P搜索技术的难度,因此,有必要对P2P搜索技术进行研究,以便更准确、更高效地进行资源搜索。本文主要通过分析P2P网络特性和现有的P2P网络资源搜索算法,提出了适用于全分布式结构化的P2P网络资源搜索模型TRChord（Tree Ring Chord）和半分布式非结构化的P2P网络资源搜索算法NPS（Nodes’Popularity Search）,主要工作为:（1）总结了P2P网络的特征、拓扑结构、应用和研究现状,针对典型的网络拓扑结构阐述了现有的P2P网络资源搜索算法。（2）在结构化P2P网络中,提出了基于IPv6和树环网的资源搜索模型TRChord。为适应IPv6地址协议,基于树环网建立了覆盖网络结构,并给出相应的资源搜索算法。TRChord模型中用IPv6进行较细粒度的地址聚类并利用树环网构造P2P网络的三层网络拓扑结构,这打破了用单层和双层结构的限制;运用Chord环中节点的逆向启发信息替换原Chord环中节点Finger表中的冗余信息,并增加目标资源列表,以提高资源搜索性能。最后通过仿真证明了TRChord模型和其资源搜索算法的高效性。（3）在非结构化P2P网络中,提出了基于节点热度的资源搜索算法NPS。该算法从P2P网络的幂律特性入手,充分考虑网络节点的历史和当前信息,提出了节点热度的概念和计算方法,把查询消息优先转发给节点热度较高的超级节点,解决了Gnutella2网络中超级节点之间盲目转发搜索消息而导致路由延迟大、冗余消息多的问题;为避免高热度节点的负载过重,通过基于负载度的自适应负载均衡算法均衡节点负载。最后通过仿真证明了NPS资源搜索算法的高效性和负载均衡算法的有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景与研究意义
• 1.2 国内外研究及应用现状
• 1.3 本文的主要工作及组织结构
• 第二章 P2P 网络资源搜索算法
• 2.1 P2P 概述
• 2.2 P2P 网络拓扑结构
• 2.3 P2P 网络中资源搜索算法
• 2.3.1 结构化P2P 网络中资源搜索
• 2.3.2 非结构化P2P 网络中资源搜索
• 2.4 本章小结
• 第三章 基于IPV6 和树环网的结构化P2P 搜索算法
• 3.1 引言
• 3.2 基于IPv6 和树环网的覆盖网络结构TRChord
• 3.2.1 IPv6 地址聚类性
• 3.2.2 树环网
• 3.2.3 基于IPv6 和树环网的覆盖网络结构TRChord
• 3.2.4 路由表设计
• 3.3 TRChord 节点管理机制
• 3.3.1 节点加入和退出
• 3.3.2 节点失效处理
• 3.4 资源搜索算法
• 3.5 仿真与性能分析
• 3.5.1 仿真环境与参数设置
• 3.5.2 性能仿真及结果分析
• 3.5.3 拓扑一致性仿真
• 3.6 本章小结
• 第四章 基于节点热度的非结构化P2P 搜索算法
• 4.1 Gnutella2 协议分析
• 4.1.1 Gnutella2 协议及网络模型
• 4.1.2 超级节点和普通节点的特性
• 4.1.3 幂律特性和小世界模型
• 4.2 对Gnutella2 算法的改进
• 4.2.1 节点热度的定义及计算
• 4.2.2 改进的搜索算法
• 4.3 自适应的负载均衡策略
• 4.3.1 负载的度量
• 4.3.2 负载均衡策略
• 4.4 仿真与性能分析
• 4.4.1 NPS 算法仿真环境与参数设置
• 4.4.2 NPS 算法仿真及结果分析
• 4.4.3 负载均衡算法的仿真环境与性能测试
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表的学术成果