对等系统的安全与激励机制研究

论文摘要

近年来,随着网络带宽的大幅增加和个人计算机性能的不断提高,网络边缘的带宽、计算能力、存储能力等都有了大量富余,为对等（Peer-to-Peer,简称P2P）系统提供了广阔的发展空间。P2P系统和目前盛行的以少数服务器为中心的客户机/服务器（Client/Server,简称C/S）系统不同,它主要利用网络边缘带宽和众多个人计算机上的计算能力、存储能力等实现对等的相互服务,具有可扩展性和鲁棒性好、价格便宜等优点。但P2P系统同时也具有大规模、高动态、高异构、强异步、参与者组成复杂等特点,给系统的设计、开发和运行管理带来了诸多挑战,特别是在安全与激励机制方面与传统计算机系统有很大差别。目前P2P系统已经成为Internet上占用网络带宽最多的系统,但P2P系统却主要局限于简单的文件共享等安全级别要求不高的应用,这与目前P2P系统缺乏适用的安全和激励机制密切相关。因此,对P2P系统的安全和激励机制进行深入研究具有重要的理论意义和实用价值。声誉（Reputation）系统是P2P安全研究的重点之一,现有P2P声誉系统都高度重视全局信任度的研究,而对局部信任度只给出了基于交易成功与失败次数比例的简单计算方法,不能描述交易成功与失败的时间分布特性。将人工神经网络用于P2P声誉系统,给出了P2P局部信任度的神经网络识别方法。该方法将能够反映交易结果时间分布特性的P2P交易结果序列直接作为神经网络输入来识别局部信任度,可以得出更具代表性的结果。另外,将神经网络引入P2P声誉系统,对声誉系统的智能化研究也有一定参考价值。信任自动协商（Automated Trust Negotiation,简称ATN）是在P2P系统中实施可靠访问控制的方法之一,现有ATN模型的管理复杂度非常高,导致没有真正实用的ATN系统。提出了P2P系统的信任级自动协商（Automated Trust Level Negotiation,简称ATLN）模型。ATLN引入信任级来扩展ATN,使资源访问策略不直接依赖于属性证书而依赖于信任级,降低了策略的复杂性,使ATLN较ATN更具灵活性和可管理性。另外,ATLN融合了ATN和传统访问控制技术,对传统安全机制在P2P系统中的应用研究有一定参考价值。保证公平性是P2P系统实施激励的重要方法,借鉴人类社会个体间相互承诺并通过兑现承诺来实现公平交往的原理,提出了基于承诺的P2P资源公平共享协议P-Promise。P-Promise通过定义承诺证书和一套协议原语,在P2P实体间建立公平资源共享环以实现P2P公平资源共享。公平资源共享环的建立过程就是对等实体承诺并不断兑现承诺的过程,不需要可信第三方、认证的身份、货币支付、对称存储关系等条件。承诺证书能够描述不同的资源,所以P-Promise可用于各种资源的公平共享。鉴于P2P数据容灾的广泛应用前景,提出了一个自适应P2P数据容灾模型,并基于JXTA实现了一个P2P数据容灾系统。该系统对本文提出的理论进行了集成和验证。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 P2P 系统概述
• 1.2 P2P 安全与激励机制研究进展
• 1.3 P2P 安全与激励机制存在的问题
• 1.4 本文的主要工作和结构
• 2 P2P 局部信任度的神经网络识别
• 2.1 P2P 局部信任度的神经网络识别方法
• 2.2 神经网络选择
• 2.3 输入规范化
• 2.4 样本获取及神经网络训练
• 2.5 局部信任度识别
• 2.6 方法分析
• 2.7 实验
• 2.8 相关工作比较
• 2.9 本章小结
• 3 P2P 信任级自动协商模型 ATLN
• 3.1 P2P 信任协商概述
• 3.2 ATLN 定义
• 3.3 ATLN 分析
• 3.4 ATLN 实现框架
• 3.5 应用示例
• 3.6 相关工作比较
• 3.7 本章小结
• 4 基于承诺的 P2P 资源公平共享协议 P-Promise
• 4.1 人类社会的承诺机制
• 4.2 P-Promise 定义
• 4.3 P-Promise 工作原理
• 4.4 P-Promise 扩展
• 4.5 P-Promise 分析
• 4.6 实验
• 4.7 相关工作比较
• 4.8 本章小结
• 5 自适应 P2P 数据容灾模型
• 5.1 数据容灾概述
• 5.2 P2P 数据容灾
• 5.3 自适应 P2P 数据容灾模型定义
• 5.4 自适应 P2P 数据容灾模型分析
• 5.5 实验
• 5.6 相关工作比较
• 5.7 本章小结
• 6 P2P 数据容灾系统设计与实现
• 6.1 功能设计
• 6.2 系统结构设计
• 6.3 接口设计
• 6.4 基于 JXTA 的系统实现
• 6.5 本章小结
• 7 总结与进一步工作
• 7.1 研究总结
• 7.2 进一步工作
• 致谢
• 参考文献
• 附录 1 攻读博士学位期间发表论文
• 附录 2 攻读博士学位期间参加科研项目及奖励