论文摘要
随着P2P计算的出现,P2P技术已经发展了14年,成为互联网上最主要的应用。而应用的普及使P2P用户激烈的增长,P2P网络已经呈现海量化、分散化、动态化的特征。那么,在巨大的P2P网络中如何进行高效的资源定位是P2P领域亟需解决的关键难题之一。研究发现,通过优化拓扑、改进搜索算法和改变数据组织是提高搜索效率的三种有效途径,因此为了提高系统的搜索效率,就必须从拓扑构建、消息路由和副本复制三个方面来改善。而目前提高资源定位效率仍面临三大问题：1)拓扑优化中超级节点连接数不均与超级节点服务能力的问题；2)节点兴趣相似度的评估与搜索效率的问题；3)副本节点的选择中,访问率不高的节点上设置副本导致与副本利用率的问题。本文在武汉市科技攻关项目“武汉市人才公共服务平台的研发”的资助下,对P2P网络资源定位优化技术进行研究。针对超级节点连接数较低所导致服务能力偏低的问题、兴趣评估准确性与搜索效率的问题和副本利用率的问题这三个问题进行研究。首先介绍P2P网络资源定位的相关研究背景、意义和研究现状,再分布针对这三个问题,提出层次化网络拓扑管理技术、基于兴趣的搜索技术和基于文件访问率的副本复制协议。本文在理论模型算法以及应用实践方面具有如下贡献和创新：（1）分层P2P网络拓扑构造协议STMS层次化P2P网络的提出,是为了提高网络的搜索效率、负载均衡和健壮性的。现有的拓扑构造协议在选择超级节点时认为只要节点的容量足够大就可以作为超级节点,忽略了节点在可连接数上的异构性,导致选出的超级节点所连接的叶子节点数目很少,聚类系数很低。以SG-2为代表的超级节点构造策略中,超级节点的聚类系数降低可达30%以上,造成网络中超级节点数目偏多并且服务能力偏低。为此,本文研究延时受限的超级节点选择,优先选择容量足够并且延时阈内连接数最多的节点作为超级节点,剔除了那些连接数少的容量大的节点,并提出拓扑管理协议STMS。实验证明在相同的网络环境下,STMS与最优的拓扑构造协议相比,STMS可以提高聚类系数约15%-20%,降低超级节点和叶子的节点的比例约8%-10%。（2）P2P网络中基于兴趣的搜索协议SACP2P网络中,在依据节点的兴趣相似度选择兴趣相近的节点进行转发时,选出的兴趣相近节点实际上兴趣并不一致,导致搜索效率的低效。现有的兴趣相似度评判方法完全依赖于节点的命中率,这在节点多兴趣情况下评判不准确。为此,本文提出一种节点兴趣模型DUI,以概率统计的方式根据以往的特征判别出节点在共享文件fi的条件下共享文件fi的概率,从而能反应真实的网络环境。再在此基础上提出一种基于兴趣的搜索算法IBS。实验证明,在相同的网络环境下,IBS比SOSPNET提高搜索成功率10%以上。（3）自适应的基于节点访问流量的副本复制策略FTR副本技术是通过增加系统中数据的冗余来提高数据的可靠性和可用性。现有的副本复制算法在选择复制节点时仅仅依据节点的访问流量,容易产生“颠簸”。导致副本利用率的降低。本文提出一种自适应的副本管理策略FTR,FTR有2个优点：FTR在选择复制节点时不仅依据节点的带宽和容量,还会考虑到将副本设置在选出的节点上对其他节点的流量影响,由于查询将遭遇到这些副本而命中并不会转发到下游的节点,将导致下游节点该查询流量的减少,因此需要重新评估未选节点的访问流量来确保高的复制命中率。和EAD算法相比,获得了较好的查询效率产生了高命中率并且明显减少了副本的“颠簸”现象,充分利用了文件副本。实验证明在相同网络条件下,与EAD相比，FTR的副本利用率提高10%,搜索成功率提高15%。综上所述,本文充分对P2P网络的特点和资源定位技术进行研究,探索了P2P网络在拓扑构造、消息路由和副本复制等方面的模型和策略,对于大规模的P2P应用具有重要的指导意义和应用价值。最后,本文对研究成果进行总结,并对未来的工作进行展望。