無結(jié)構(gòu)P2P網(wǎng)絡(luò)演化過程的拓撲屬性分析研究.pdf

1、P2P技術(shù)是一項極大地改變了人們在互聯(lián)網(wǎng)上獲取信息方式的發(fā)明，它消除了以往通過服務(wù)器獲取信息時的瓶頸效應(yīng)，提高了互聯(lián)網(wǎng)上信息傳播的效率，甚至改變了人們的生活方式。P2P網(wǎng)絡(luò)中相互交換信息的節(jié)點間直接建立連接，參與節(jié)點通過自組織形成一個信息交換網(wǎng)絡(luò)，具有傳統(tǒng)C/S架構(gòu)不可比擬的優(yōu)勢。由于不存在服務(wù)器瓶頸，P2P技術(shù)被廣泛應(yīng)用于諸如網(wǎng)格計算，分布式存儲，Web緩存，網(wǎng)絡(luò)電話，流媒體，網(wǎng)絡(luò)會議，內(nèi)容分發(fā)等實際系統(tǒng)中。在P2P網(wǎng)絡(luò)中，不存在中心

2、式的控制結(jié)構(gòu)，所有節(jié)點都承擔(dān)部分網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的組織與維護工作。由于節(jié)點間是相互獨立的，P2P網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點變動非常頻繁，研究網(wǎng)絡(luò)拓撲隨時間而演化的過程對網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計和評估有著重要的參考價值。本文研究了無結(jié)構(gòu)P2P網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)隨時間逐漸變化的動態(tài)過程，主要分為三個部分。第一，本文研究了無結(jié)構(gòu)P2P網(wǎng)絡(luò)的拓撲演化過程。在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)測量結(jié)果的基礎(chǔ)上，我們建立了一類從概率上反映無結(jié)構(gòu)P2P網(wǎng)絡(luò)拓撲隨時間逐漸變化的網(wǎng)絡(luò)演化模型，該模型不僅考慮了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點

3、的變化情況，也將P2P網(wǎng)絡(luò)中頻繁發(fā)生的連接變化考慮在內(nèi)。此外，該模型的輸入是反映網(wǎng)絡(luò)用戶統(tǒng)計行為特征的相關(guān)參數(shù)，在一定程度上反映了用戶行為對網(wǎng)絡(luò)拓撲產(chǎn)生的影響。本文在不考慮用戶行為多樣性的條件下，給出了關(guān)于演化模型度分布的差分方程，并利用生成函數(shù)方法求解了網(wǎng)絡(luò)度分布，然后采用仿真和數(shù)值分析相結(jié)合的方法，驗證了無結(jié)構(gòu)P2P網(wǎng)絡(luò)演化模型及其度分布分析的正確性。仿真和分析結(jié)果都表明存在兩類影響網(wǎng)絡(luò)度分布的因素，一類傾向于使其服從冪律分布，另一

4、類傾向于使其偏離冪律分布，偏離冪律分布的程度與網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的行為相關(guān)。第二，本文將無結(jié)構(gòu)P2P網(wǎng)絡(luò)的演化模型推廣到對一類基于P2P的服務(wù)提供網(wǎng)絡(luò)的建模中。這類網(wǎng)絡(luò)向遠程用戶提供服務(wù)，但是其本身則是由數(shù)臺分別完成部分功能的服務(wù)器組成。在不考慮節(jié)點變化的情況下，我們將無結(jié)構(gòu)P2P網(wǎng)絡(luò)的演化模型推廣用于描述這類服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，并給出了與模型度分布相關(guān)的差分方程及其解。分析和仿真結(jié)果表明這類網(wǎng)絡(luò)的資源度分布是Poisson分布，其均值與資源請求概率和資

5、源分布概率相關(guān)，網(wǎng)絡(luò)度分布則是幾個Poisson分布之和。第三，我們研究了Gnutella網(wǎng)絡(luò)中社區(qū)結(jié)構(gòu)隨時間變化的過程?；谠谝欢螘r間內(nèi)連續(xù)測量的Gnutella網(wǎng)絡(luò)拓撲數(shù)據(jù)，我們采用動態(tài)社區(qū)結(jié)構(gòu)分析方法研究了Gnutella網(wǎng)絡(luò)中社區(qū)結(jié)構(gòu)的演化過程。分析結(jié)果表明，由于網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點加入退出非常頻繁，Gnutella網(wǎng)絡(luò)上的社區(qū)結(jié)構(gòu)很不穩(wěn)定，社區(qū)經(jīng)常被分解，同時節(jié)點的頻繁加入退出也影響到了節(jié)點所屬社區(qū)的穩(wěn)定性，導(dǎo)致節(jié)點經(jīng)常更換自己所屬社區(qū)