Peer-to-Peer網(wǎng)絡信息共享模型的研究與實現(xiàn).pdf

1、Peer-to-Peer Systems(對等系統(tǒng))作為一種新型的大規(guī)模分布式系統(tǒng)，正以前所未有的速度迅速發(fā)展，深刻地改變了個人計算的方式。而以Gnutella等為代表的P2P信息共享系統(tǒng)，憑借其龐大的用戶群、海量交互數(shù)據(jù)，成為當今Internet最重要的P2P應用之一。該類全分布、非結構化的系統(tǒng)擁有良好的分布性、健壯性、易部署性，和對動態(tài)網(wǎng)絡的適應性。但系統(tǒng)通常采用基于泛洪的廣播搜索機制，引發(fā)了大量冗余的網(wǎng)絡流量，嚴重阻礙了系統(tǒng)的可擴

2、展性。 本論文以Gnutella協(xié)議作為P2P網(wǎng)絡信息共享應用的研究實例，主要針對協(xié)議泛洪廣播機制性能低下的突出問題，利用Gnutella網(wǎng)絡拓撲內在屬性，提出了改進的可適應性興趣搜索算法，并對算法進行了詳細的分析推導和性能測試。本論文的具體研究工作可分為以下幾方面： ◇ 分析了Gnutella協(xié)議框架，主要包括數(shù)據(jù)結構、路由規(guī)則和工作原理。重點分析了Gnutella協(xié)議具有代表性的泛洪路由機制。通過泛洪廣播的

3、流量測度，量化分析了路由機制的低效性，為后續(xù)章節(jié)對搜索協(xié)議的改進、仿真實驗做了良好的鋪墊。 ◇ 分析Gnutella網(wǎng)絡拓撲內在的小世界(Small World)現(xiàn)象和興趣簇集。詳細分析了小世界現(xiàn)象的2個重要特征指標——簇集系數(shù)和特征路徑長度，以及小世界現(xiàn)象在Gnutella網(wǎng)絡中的存在。在此基礎上，分析用戶搜索行為引發(fā)形成的小世界興趣簇集，為可適應性興趣搜索算法的興趣簇集策略提供了理論基礎。 ◇ 分析Gnu

4、tella網(wǎng)絡拓撲內在的冪律(Power Law)屬性。形式化驗證了3條主要冪律及其對P2P網(wǎng)絡拓撲的含義。該部分內容不僅是上一章工作的延續(xù)和補充，也為可適應性興趣搜索算法的主干節(jié)點優(yōu)先搜索策略給出了理論依據(jù)。 ◇ 利用Gnutella拓撲結構內在的小世界和冪律特性，以及用戶搜索社區(qū)中表現(xiàn)出的興趣行為，本論文提出可適應性興趣搜索算法，ASI(Adaptive Search with Interest)，試圖提高搜索質量，并

5、減少搜索引發(fā)的流量代價。該算法包含興趣簇集策略IBC(Interest-Based Clustering)和主干節(jié)點優(yōu)先搜索策略HFS(I-Iub—First Search)兩個組成部分。IBC策略能促進具有小世界特性的興趣簇集的形成，并將搜索請求有意識轉發(fā)給較有可能給出響應的那部分節(jié)點，同時也有效減少自身發(fā)出的無謂請求數(shù)。HFS策略利用節(jié)點能力的異構性，在簇集拓撲內挑選主干節(jié)點，并自組織成高度連通的主干節(jié)點簇集(hub cluster

6、)。當查詢需要擴散到其他局部簇集時，主干節(jié)點利用IBC策略積累的有關其他簇集的興趣知識，針對性地將查詢轉發(fā)至相關簇集，提高了跨簇集查詢的精確度。將以上兩部分策略有機結合在一起組成的可適應性興趣搜索算法，能同時改進搜索性能和搜索代價?；诳蛇m應性興趣搜索算法，進行了詳細的性能測試。在不同網(wǎng)絡參數(shù)條件下，進行了大量仿真試驗，仿真結果表明：ASI算法表現(xiàn)出了良好的搜索性能，有效改進了Gnutella泛洪廣播機制。 ◇ \ 在源代碼開

7、放的JTella程序之上，利用其已有的網(wǎng)絡功能和接口，對．JTella核心路由機制進行改進，將ASI算法實現(xiàn)為Java類庫形式，供上層客戶端程序調用。功能測試表明，其達到了最初的設計目標，并能與當前Gnutella協(xié)議兼容。 如何有效、可擴展的部署信息共享應用是當前P2P研究領域的主要課題之一。而搜索算法和路由轉發(fā)機制無疑是其中的核心技術。本論文在著手改進Gnutella協(xié)議原有的泛洪廣播機制時，充分考慮并利用了Gnutel