一种基于语义社区的对等网络架构

论文摘要

对等网络(P2P)作为一种新兴的网络架构,因其所特有的自治性和对资源的高效利用率,自21世纪以来学术界为此展开了大量的研究与开发应用。作为与传统C/S架构抗衡的网络架构,P2P网络架构有效地利用位于网络边缘的众多主机资源,组织成一定次序的overlay网络拓扑,通过高效的数据实体搜索定位算法,最终实现终端上资源的互通有无。近年来随着对P2P网络特性的深入实验与研究,表明P2P网络中节点之间存在着极大的异构性,包括节点的连接度、节点分享文件数量等。此外,对小世界网络的深入认识,也让学术界试图将小世界网络的特征引入到P2P网络中,在有着一定关联的节点(地理位置上独立)之间建立起本地或者是远程的短连接,以便利查询。本文在充分的研究已有的各种P2P网络架构的基础上,设计了一种新的基于语义兴趣社区(Semantic Community based on Interest)的P2P架构—CommuSearch,并提出基于此架构下的搜索机制和P2P信任模型。相比于已有类似架构,新的CommuSearch架构有以下特点:1)充分利用节点的异构性和节点分享的资源的关联性,以模拟人类社会中真实社区的方式,组织成新的基于语义社区(簇)的overlay网络拓扑。新的拓扑结构中,兴趣社区将因节点上资源兴趣的相同而交叠,形成类似人类关系网的一个小世界网络;在资源搜索上,我们改进了一些非结构化P2P网络的查询算法以适应新的CommuSearch架构。2)在CommuSearch基于虚拟社区的架构中,设计了新的基于社区信用的P2P信任模型—CommuTrust。CommuTrust通过引入社区信用来更好的记录和评价节点信誉度。其次,设计了基于CommuTrust信任模型下社区内、社区间不同的资源交易机制。此外,本文还探索了在新的CommuSearch架构下,如何支持语义查询。最后,本文通过大量的仿真实验进一步验证了新架构的各种性能参数,包括系统架构的搜索性能,和基于CommuTrust信任模型下系统的安全性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 P2P 技术介绍
• 1.2 P2P 技术应用
• 1.2.1 P2P 技术应用分类
• 1.2.2 P2P 文件共享
• 1.3 P2P 网络分类
• 1.3.1 P2P overlay 网络
• 1.3.2 P2P overlay 网络分类
• 1.4 本研究的课题来源及研究背景
• 1.5 本文的主要研究内容与贡献
• 1.6 论文组织
• 第二章 P2P 搜索算法及信任模型
• 2.1 结构化P2P 网络及其搜索实现
• 2.1.1 CAN
• 2.1.2 Chord
• 2.1.3 Pastry、Tapestry
• 2.1.4 Kademlia
• 2.1.5 结构化P2P 网络比较与讨论
• 2.2 非结构化P2P 网络及其搜索实现
• 2.2.1 Freenet
• 2.2.2 Gnutella
• 2.2.3 FastTrack/KaZaA
• 2.2.4 非结构化P2P 网络搜索算法简介
• 2.3 非结构化P2P 网络的演进
• 2.4 P2P 信任模型
• 第三章 CommuSearch 系统架构设计
• 3.1 CommuSearch 架构综述
• 3.2 社区组建及初始化
• 3.2.1 节点定义
• 3.2.2 社区的形成
• 3.2.3 CN 上的资源索引表
• 3.3 CommuSearch 资源搜索
• 3.3.1 资源搜索算法描述
• 3.3.2 搜索算法的伪代码
• 3.3.3 搜索消息避环机制
• 3.3.4 CommuSearch 拓扑维护
• 3.3.5 搜索优化机制
• 3.3.6 支持语义搜索的考虑
• 3.4 CommuSearch 架构的安全考虑
• 3.4.1 基于群组的信任模型
• 3.4.2 基于信用的数据交易机制
• 第四章 CommuSearch 数学模型及分析
• 4.1 最小回复数模型
• 4.2 最坏情形下的系统性能评估
• 4.3 社区的连通性分析
• 4.4 固定拓扑下的概率分析
• 4.5 搜索算法的带宽消耗分析
• 第五章 CommuSearch 架构仿真验证
• 5.1 CommuSearch 搜索性能仿真配置
• 5.1.1 网络拓扑配置
• 5.1.2 查询文件配置
• 5.1.3 查询配置
• 5.1.4 搜索算法配置
• 5.1.5 验证性能参数
• 5.2 CommuSearch 搜索仿真结果与分析
• 5.2.1 查询成功率
• 5.2.2 副本召回率
• 5.2.3 查询时延
• 5.2.4 平均带宽消耗
• 5.3 CommuTrust 信任模型仿真验证
• 5.3.1 仿真设置
• 5.3.2 仿真结果分析
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间的成果