基于DHT的一体化网络标识映射关键技术研究

论文摘要

信息技术是推动社会向前发展的巨大动力,但是随着互联网的发展,各种新业务不断涌现,数据的复制和迁移也越来越普遍,用户关心的是获取数据或者服务,而不是从哪台主机获得数据或者服务,面向主机的应用层结构设计已经不能适应互联网的发展。在网络层,IP (Internet Protocol)地址身份与位置的双重属性导致现有网络难以解决移动性和路由可扩展性等问题,传统互联网的TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)协议体系需要改变。本文在深入研究现有网络的基础上,提出了面向数据的普适服务层标识映射模型,实现了网络数据的高效获取和网络服务的有效接入,提出了身份与位置分离的基础设施层标识映射模型,解决了互联网移动性和路由可扩展性等问题。两种标识映射模型在本质上具有共同点,均通过基于DHT的标识映射系统实现标识间的映射。文章还分析了标识映射系统的可扩展性,验证了标识映射系统对sybil攻击的抵抗能力。论文具体工作如下：(1)提出了面向数据的普适服务层标识映射模型。针对当前互联网以主机为中心的网络结构设计存在的种种弊端,提出了面向数据的普适服务层标识解析映射模型,解决了数据和服务的迁移问题,融合了网络中间件,实现了网络数据的高效获取和网络服务的有效接入。(2)提出了主机身份信息与位置信息分离的基础设施层标识映射模型。基于当前互联网路由可扩展性、移动性等问题,提出了主机身份信息与位置信息分离的基础设施层标识分离映射模型,通过接入标识表示主机的身份信息,通过路由标识表示主机的位置信息,并且通过标识分离映射系统实现接入标识和路由标识的绑定关系,解决了互联网路由可扩展性、移动性等问题,并支持平面主机标识。(3)解决了标识映射模型的可扩展性问题。提出了基于单跳DHT的标识映射系统,设计了快速邻居通告算法,实现了节点邻居信息变化的快速更新；设计了动态ID空间划分算法,实现单跳DHT映射系统的负载均衡；设计了多播通告算法和服务器备份机制,增强了系统的鲁棒性；分析了标识映射系统的映射时延和维护代价等性能,解决了标识映射系统的可扩展性问题。(4)研究了标识映射模型的安全性问题。针对分布式标识映射系统容易遭受sybil攻击的问题,提出了分布式接入控制机制,通过客户端谜题算法限制：sybil攻击,提出了临界窗口机制,限制攻击者通过长时间计算伪造大量虚假标识的问题,降低了sybil攻击对标识映射系统的影响。同时,提出了基于Bloom filter的社会网络模型,通过Bloom filter基于历史行为记录虚假标识集合(一个集合称为一条模式),设计了模式聚合算法,提出了基于随机膨胀图的模式分发算法,提高了标识映射系统对sybil攻击的抵御能力。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• Abstract
• 目录
• 图目录
• 表目录
• 主要缩略语对照表
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 选题目的与意义
• 1.3 主要工作与创新点
• 1.4 论文组织结构
• 第二章 一体化网络及其标识映射概述
• 2.1 引言
• 2.2 一体化标识网络
• 2.3 标识映射模型
• 2.4 本章小结
• 第三章 普适服务层标识解析映射模型研究
• 3.1 引言
• 3.1.1 研究背景
• 3.1.2 研究现状
• 3.2 普适服务层标识映射机制
• 3.2.1 主要问题
• 3.2.2 命名机制
• 3.2.3 名字解析机制
• 3.3 普适服务层标识映射详细设计
• 3.3.1 报头格式
• 3.3.2 面向数据的设计
• 3.3.3 基于标识映射的Web应用
• 3.3.4 基于标识映射的名字解析设计
• 3.3.5 基于标识映射的中间件融合
• 3.4 可行性分析
• 3.4.1 数据量分析
• 3.4.2 实验仿真
• 3.5 本章小结
• 第四章 基础设施层标识分离映射模型研究
• 4.1 引言
• 4.1.1 研究背景
• 4.1.2 研究现状
• 4.2 基础设施层标识映射模型
• 4.2.1 基础设施层标识分离映射架构
• 4.2.2 映射信息的注册与查找
• 4.3 基于标识分离映射的主机移动
• 4.4 标识映射系统
• 4.4.1 环形映射系统模型
• 4.4.2 基于跳图的映射系统模型
• 4.5 实验和分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 标识映射机制的可扩展性研究
• 5.1 引言
• 5.2 单跳DHT映射模型
• 5.3 单跳DHT映射系统邻居通告算法
• 5.4 优化的单跳DHT映射系统
• 5.4.1 动态ID空间分配
• 5.4.2 改进的邻居通告算法
• 5.4.3 鲁棒性
• 5.5 性能分析
• 5.5.1 更新流程
• 5.5.2 带宽消耗
• 5.5.3 维护代价
• 5.5.4 查询负载
• 5.5.5 查询时延
• 5.5.6 存储花销
• 5.6 实验仿真
• 5.6.1 仿真环境设置
• 5.6.2 仿真参数选择
• 5.6.3 映射系统仿真结果
• 5.6.4 与LISP一DHT进行比较
• 5.7 本章小结
• 第六章 标识映射机制的安全性研究
• 6.1 引言
• 6.1.1 研究背景
• 6.1.2 研究现状
• 6.2 基于分布式接入控制机制抵御sybil攻击
• 6.2.1 分布式接入控制模型
• 6.2.2 客户端谜题设计
• 6.2.3 临界窗口设计
• 6.2.4 实验和分析
• 6.3 基于社会网络模型抵御sybil攻击
• 6.3.1 基于Bloom filter记录sybil节点集合
• 6.3.2 模式聚合
• 6.3.3 模式发布
• 6.3.4 实验和分析
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 问题与展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集