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随着计算机技术和通信技术的飞速发展,用户存储了越来越多、具有很高使用价值的内容,整个互联网内容存储的中心,渐渐从网络核心移向靠近终端用户的边缘。内容存储方式的转变趋势,使得互联网上的内容交换模式也相应的发生了巨大的转变,从传统的基于客户机/服务器(Client/Server,简写C/S)的内容交换模式,演变到如今的基于对等网络(Peer-to-Peer Network,简写P2P网络)的内容交换模式。一般来说,对等网络是指覆盖在Internet之上的重叠网络(Overlay Network),网络中的每个节点既是服务的提供者,也是服务的使用者。对等网络技术的研究是当前网络界研究的焦点,也是工业界关注的热点。
虽然,对等网络已经得到了广泛而成功的应用,但是系统中仍然存在很多需要研究的问题。本文围绕由于节点的理性(自治、自私性)造成的网络动态性、节点异构性等问题,探讨P2P网络拓扑构建方案,提高拓扑的稳定性和有效性。
本文首先介绍了对等网络的产生、基本概念、特点及应用领域,并深入分析了造成网络动态性和节点异构性的原因。通过讨论各类P2P网络拓扑结构的优缺点后,特别针对半分布式非结构化P2P网络,分析了该网络拓扑存在的问题,提出了基于超级节点划分的信任感知的拓扑构建的研究思路。
其次,本文在综述现有信任评估模型的分类及其存在问题的基础上,借鉴人际关系信任网络的设计思路,提出一种新的信任评估模型。在该模型中,通过矢量空间模型的推荐可信度来防止节点之间的同谋和诋毁;通过“服务满意度因子”和“服务不满意度因子”来对节点行为做奖惩;在计算“服务满意度因子”和“服务不满意度因子”时引入“时间”因素来提高信任模型检测节点行为的敏感性。因此,该模型可以有效识别信任评估中的不诚实回馈信息,并且对节点的行为具有较好的时间敏感性。理论分析和实验表明,可以有效抑制同谋诋毁攻击行为,具有较好的可用性。
为了构建半分布式非结构化P2P网络的拓扑结构,本文提出了对等网络中基于区域划分的超级节点选取机制。它针对P2P重叠网络中节点物理位置与逻辑位置的不匹配,使得普通节点与超级节点间信息检索延迟较大而提出的。聚集物理位置相近的节点,降低了网络的信息检索延迟,通过实验我们也验证了该机制对降低信息检索延迟是有一定效果的,并且具有好的可扩展性。
最后,在深入分析现有P2P网络拓扑构建方案的基础上,提出以节点间的信任关系作为拓扑构建参数的研究思路,以超级节点选取机制的研究为基础,给出一种基于超级节点划分的信任感知的自适应拓扑结构。为了构建自适应P2P拓扑,本文考虑了如下两方面内容:选择信任值高的节点作为邻居和选择物理位置相近的节点作为邻居。让信任值高的节点充分获得服务和被服务的机会,以提高服务质量和抑制恶意节点,如果有多个信任值高的节点可供选择,那么其中物理位置相近的节点就为首选节点,以减少拓扑不匹配对网络的影响。理论分析和实验表明本文所提出的拓扑能很有效地抵制恶意服务,提高安全性,并可在一定程度上减少网络的通信代价。本文从对等网络应用呈现出的问题(如网络动态性、节点异构性)出发,紧紧围绕节点的自治、自私性问题进行了深入研究,提出了信任感知的自适应拓扑结构,为解决对等网络拓扑构建问题展示了全新的视角和美好的前景。