對等網(wǎng)絡(luò)中服務(wù)可用性問題研究.pdf

1、P2P網(wǎng)絡(luò)在文件共享、內(nèi)容分發(fā)、分布式存儲、分布式計算等眾多應(yīng)用領(lǐng)域顯示出了獨(dú)特的魅力，是近年來學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。然而，由P2P網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)行為自主性引起的服務(wù)公平性缺失與信任缺失問題對P2P網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的可用性造成了消極影響，嚴(yán)重制約了P2P技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。P2P網(wǎng)絡(luò)服務(wù)公平性問題的重要表現(xiàn)是理性用戶的搭便車現(xiàn)象，理性用戶只索取不付出的自私行為導(dǎo)致了P2P網(wǎng)絡(luò)服務(wù)資源的匱乏與服務(wù)質(zhì)量的降低；P2P網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間信任的缺失則導(dǎo)致了諸如服務(wù)欺詐、

2、路由攻擊等問題，嚴(yán)重影響了P2P網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的可靠性與安全性。本文圍繞節(jié)點(diǎn)自主行為造成P2P網(wǎng)絡(luò)服務(wù)可用性降低的問題，對節(jié)點(diǎn)間信任的建立與節(jié)點(diǎn)行為的激勵展開了深入研究與探討，主要工作包括以下幾個方面：
　　 (1)本文提出了P2P網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)信息管理方案DNIM，方案通過提供節(jié)點(diǎn)信息的存儲與查詢服務(wù)，幫助節(jié)點(diǎn)了解彼此的行為特征以及建立節(jié)點(diǎn)間的信任關(guān)系。區(qū)別于已有方案，DNIM方案具有以下特點(diǎn)：首先，方案以底層結(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)為支撐，節(jié)

3、點(diǎn)信息由網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)共同管理，充分適應(yīng)P2P網(wǎng)絡(luò)無中心化的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；其次，方案通過節(jié)點(diǎn)信息存儲的安全映射機(jī)制、節(jié)點(diǎn)信息的冗余存儲機(jī)制以及節(jié)點(diǎn)信息表決策略，保證節(jié)點(diǎn)信息在概率意義上的存儲安全性；再次，方案通過節(jié)點(diǎn)信息的轉(zhuǎn)移與備份，降低了P2P網(wǎng)絡(luò)動態(tài)性對節(jié)點(diǎn)信息管理的影響。
　　 (2)針對節(jié)點(diǎn)自私行為引起的結(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)中文件可用性降低問題，本文提出了基于節(jié)點(diǎn)信譽(yù)的文件可用性保護(hù)方案GFARep。GFARep方案通過引入匿名

4、監(jiān)測查詢的概念，保證方案能有效地捕捉節(jié)點(diǎn)在文件發(fā)布與查詢過程中影響文件可用性的行為；同時，方案通過在節(jié)點(diǎn)信譽(yù)計算中融合節(jié)點(diǎn)的當(dāng)前行為、歷史行為以及行為變化趨勢，保證節(jié)點(diǎn)信譽(yù)在反映節(jié)點(diǎn)行為特征方面的準(zhǔn)確性與公平性。在節(jié)點(diǎn)信譽(yù)基礎(chǔ)上，方案的文件訪問控制機(jī)制為節(jié)點(diǎn)的正常行為提供了必要的激勵。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明GFARep方案能夠以較低的開銷準(zhǔn)確地監(jiān)測節(jié)點(diǎn)的自私行為，有效抑制節(jié)點(diǎn)自私行為對文件可用性的影響。
　　 (3)針對P2P網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸

5、應(yīng)用中節(jié)點(diǎn)服務(wù)的激勵問題，本文提出了一種市場模型，并對數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的提供者與消費(fèi)者在市場模型中的行為目的進(jìn)行分析。分析表明，服務(wù)提供者能夠在保證其自身利益的同時促進(jìn)數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用的整體服務(wù)性能優(yōu)化。在分析的基礎(chǔ)之上，本文提出了基于虛擬貨幣支付機(jī)制的節(jié)點(diǎn)服務(wù)激勵方案VCOPDT。VCOPDT方案通過市場概念和虛擬貨幣支付概念激勵節(jié)點(diǎn)積極提供數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，以保證數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的豐富性；在另一方面，方案通過采用交易審查機(jī)制與服務(wù)獎勵機(jī)制，激勵服務(wù)

6、提供者實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用對消費(fèi)者的服務(wù)性能優(yōu)化，提高消費(fèi)者對數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的整體滿意度。模擬結(jié)果表明，與其它服務(wù)方案相比，VCOPDT方案能夠充分激勵數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)的提供，并能有效促進(jìn)服務(wù)性能的優(yōu)化。
　　 (4)本文針對結(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)消息路由機(jī)制的保護(hù)問題展開初步探討，提出了基于節(jié)點(diǎn)信譽(yù)的路由機(jī)制保護(hù)方案GRRep。GRRep方案通過結(jié)合兩種屬于不同層次的信譽(yù)機(jī)制——本地信譽(yù)機(jī)制與全局信譽(yù)機(jī)制，分別對節(jié)點(diǎn)在路由機(jī)制中的短期與長期行

7、為進(jìn)行評估，并幫助節(jié)點(diǎn)避免與不可信節(jié)點(diǎn)發(fā)生路由交互。在本地信譽(yù)機(jī)制中，節(jié)點(diǎn)能夠根據(jù)其本地路由經(jīng)驗(yàn)保護(hù)其路由表與鄰居集合的路由安全性；全局信譽(yù)機(jī)制以本地信譽(yù)機(jī)制為基礎(chǔ)，通過節(jié)點(diǎn)路由評價的融合與節(jié)點(diǎn)信任的傳遞，客觀地衡量節(jié)點(diǎn)在消息路由中的長期表現(xiàn)，并通過節(jié)點(diǎn)全局信譽(yù)的公開化，幫助節(jié)點(diǎn)能夠在全局角度上建立彼此的路由信任關(guān)系。在節(jié)點(diǎn)信譽(yù)的基礎(chǔ)上，GRRep方案通過限制節(jié)點(diǎn)連接的方式為節(jié)點(diǎn)的正常路由行為提供激勵并降低節(jié)點(diǎn)自主行為對路由機(jī)制的影響。