針對P2P節(jié)點不合作行為的信任與激勵機制研究.pdf

1、Peer-to-Peer模式的自治、動態(tài)、魯棒及分布式等特性給用戶帶來了極大便捷。在分布式協(xié)作、資源共享以及并行計算等方面展現(xiàn)出優(yōu)異的性能，從而成為一種非常流行的互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用模式。然而，在Peer-to-Peer環(huán)境下，節(jié)點間的松耦合關(guān)系導(dǎo)致了大量的安全隱患。不合作的節(jié)點漠視“相互協(xié)作，服務(wù)共享，互惠互利”的 P2P技術(shù)理念，其不合作行為表現(xiàn)出自私、消極、惡意等特征。產(chǎn)生這些問題的根源在于：Peer-to-Peer環(huán)境中缺乏中心服務(wù)器的監(jiān)

2、督，從而導(dǎo)致節(jié)點之間信任關(guān)系的缺失，以至于資源與服務(wù)可靠性無法得到保障。針對這些問題，在 P2P網(wǎng)絡(luò)中引入信任度量并部署激勵策略是有效的應(yīng)對方法。節(jié)點間信任關(guān)系的建立使得節(jié)點可根據(jù)信任等級選擇可信節(jié)點進行交互，避免非法資源的傳播。激勵策略的部署提高了節(jié)點共享資源或服務(wù)的積極性，遏制了網(wǎng)絡(luò)搭便車現(xiàn)象。因此，開展信任與激勵機制的研究，對于 P2P安全體系的構(gòu)建有著重要的理論意義和現(xiàn)實的應(yīng)用價值。同時，本文的工作也是基于國家自然科學(xué)基金課題《

3、P2P信任與信譽機制研究》和國家“863”高技術(shù)研究發(fā)展計劃基金課題《多特征融合的P2P網(wǎng)絡(luò)攻擊監(jiān)測和預(yù)警關(guān)鍵技術(shù)研究》的研發(fā)需求。
　　本文以降低不合作行為的負(fù)面影響為研究主線，以信任度量和激勵策略為研究切入點，分析了信任關(guān)系的建模，實現(xiàn)了特定 P2P技術(shù)與信任度量的結(jié)合，討論了激勵節(jié)點參與共享的方法。全文緊緊圍繞信任與激勵機制展開了深入地研究，取得了如下創(chuàng)新性成果：
　　（1）提出一種基于蟻群系統(tǒng)的信任建模方法
　

4、　現(xiàn)有的非結(jié)構(gòu)化全局信任模型在獲取目擊信息時，往往產(chǎn)生冗余的推薦路徑，且很容易形成信任長鏈，導(dǎo)致最終的信譽合成不準(zhǔn)確。針對該問題，本文通過借鑒蟻群系統(tǒng)的思想，把蟻群信息素和推薦可靠度進行關(guān)聯(lián)，以節(jié)點間的邏輯跳數(shù)為蟻群算法中的啟發(fā)因子。利用蟻群系統(tǒng)實現(xiàn)目擊節(jié)點的尋徑，確保請求節(jié)點和目擊節(jié)點之間建立最優(yōu)信任路徑，并通過信息素的揮發(fā)對不誠實節(jié)點進行懲罰，使得最終合成的信譽值更準(zhǔn)確，同時降低了消息開銷。
　　（2）提出一種基于信譽的樂觀路

5、由策略
　　現(xiàn)有的Chord路由策略改進的主要手段是通過優(yōu)化路由表來改善路由效率，忽略了路由決策方式的影響，往往單純地采用貪婪決策或信譽決策來指導(dǎo)路由。針對此問題，本文提出一種基于信譽的樂觀路由策略?？紤]到 Chord環(huán)上路由的特點以及路由行為可用布爾邏輯描述，本文提出的方案利用FFP協(xié)議和Beta信譽系統(tǒng)對節(jié)點路由行為進行評估。并根據(jù)貪婪決策和信譽決策的特點，提出了樂觀路由的思想，采用貪婪決策與信譽決策相結(jié)合的方式來選擇轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點

6、，實現(xiàn)了路由效率和可靠性的合理折衷。
　?。?）提出一種信譽敏感的拓?fù)渥赃m應(yīng)協(xié)議
　　在現(xiàn)有的基于Gnutella的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)中，拓?fù)錁?gòu)造沒有充分考慮到節(jié)點行為特征及資源的關(guān)聯(lián)性。在節(jié)點拓?fù)渲貥?gòu)時，合作節(jié)點與不合作節(jié)點處于相同地位。針對此問題，本文提出一個信譽敏感的拓?fù)渥赃m應(yīng)協(xié)議。通過引入信任度量，根據(jù)鄰居節(jié)點信譽來調(diào)整節(jié)點連接關(guān)系，大大降低了不合作節(jié)點成為鄰居的可能性，從而使得不合作節(jié)點逐漸被網(wǎng)絡(luò)邊緣化。此外，結(jié)合資源分

7、布特性，以資源相似度啟發(fā)搜索過程，拓?fù)渥赃m應(yīng)過程盡可能保證鄰居節(jié)點間具有更好的資源相似度，從而加速了資源定位過程。
　?。?）提出一種基于資源最優(yōu)分配的激勵機制
　　針對搭便車造成的網(wǎng)絡(luò)資源分配不公平問題，以網(wǎng)絡(luò)帶寬分配為切入點，提出一個最優(yōu)效用的數(shù)學(xué)模型。首先對效用函數(shù)進行解耦，然后利用對偶分解法對效用函數(shù)進行求解。考慮到分布式環(huán)境下求解的困難性，通過定義新的輔助變量和引入附加約束條件，把原始問題轉(zhuǎn)化為易求解的對偶問題，使