基于P2P的异构即时通讯系统的研究与实现

论文摘要

P2P技术作为互联网领域的一项新兴技术,以其非中心化、可扩展性强、负载均衡和健壮性等特点迅速成为计算机领域研究及应用的热点。当今的P2P技术正以日新月异的速度向前发展,财富杂志更将P2P列为影响Internet未来的四项科技之一。在即时通讯（IM）领域,由于多家公司和组织都推出了自己富有特色的即时通讯平台,但由于商业、协议兼容性等因素造成这些平台大多不能彼此通信,这给互联网用户的交流带来了极大不便。本文所设计实现的基于P2P的异构即时通讯系统就是为了解决该问题而提出的,该系统的核心思想是在P2P网络中快速定位一个中转节点用于异构通讯双方的消息传输。本文首先对包括P2P拓扑结构、DHT路由原理等关键技术进行了研究与分析,并结合异构即时通讯需求提出了合理的解决方案,构造了系统原型,并对该系统中的网络实体进行了结构分析和功能设计。在系统设计的核心部分,本文提出了一种适合该系统应用需求的DHT节点命名机制,并对传统的DHT资源发现算法进行了扩展,然后基于DHT完全分布式结构化网络提出了一种高效的中转节点发现算法,并在此基础上设计了中转服务资源在P2P网络上的发布和定位算法。随后本文就异构通信的关键流程进行了研究与设计,针对该系统应用修改了DHT网络中节点的加入和退出算法并初步确定了系统的管理和更新策略。该系统原型采用了基于XMPP开源协议的SIP-communicator和Open-Chord平台,并在此基础上实现了用于异构通信的关键模块。由于时间和实验条件所限,在实现部分对系统进行了适当的简化。最后,通过系统关键模块和中转节点发现算法的测试,发现本系统在充分保证命中率的同时可以兼顾网络的负载均衡,进而论证了该系统在因特网上大规模部署的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究意义
• 1.3 研究内容
• 1.4 本论文所完成工作
• 1.5 论文组织安排
• 第2章 P2P网络拓扑及算法分析
• 2.1 P2P的定义
• 2.2 P2P网络中的拓扑结构研究
• 2.3 复杂P2P网络拓扑模型
• 2.3.1 Internet拓扑模型
• 2.3.2 Small World网络
• 2.4 DHT路由原理
• 2.5 主流DHT协议介绍
• 2.5.1 缓冲阵列路由协议
• 2.5.2 一致性哈希
• 2.6 非结构化P2P搜索算法
• 2.6.1 Gnutella洪泛
• 2.6.2 迭代加深
• 2.6.3 随机漫步
• 2.6.4 Gnutella2
• 2.7 对研究内容有重大影响的几个方面
• 2.7.1 度数和直径的折衷关系（tradeoff）对发现算法的影响
• 2.7.2 Small World理论对P2P发现技术的影响
• 2.7.3 语义查询和DHT的矛盾
• 2.8 P2P发现技术研究的成果与不足
• 2.9 小结
• 第3章 基于P2P的异构即时通讯系统设计
• 3.1 传统即时通讯实现原理分析
• 3.1.1 IM技术原理和工作方式
• 3.1.2 IM通讯方式
• 3.2 现有即时通讯协议接入P2P网络可行性研究
• 3.3 主流DHT网络和方案选取
• 3.3.1 主流DHT网络介绍
• 3.3.2 Chord简介
• 3.4 基于P2P的异构即时通讯系统原型设计
• 3.5 系统中相关网络实体的结构和功能设计
• 3.6 P2P网络中即时通讯实体命名机制
• 3.7 P2P网络中中转服务的发布和定位
• 3.7.1 中转服务资源发布方式的选取
• 3.7.2 中转服务资源在P2P网络上的发布
• 3.7.3 中转服务资源在P2P网络上的定位
• 3.8 异构即时通讯平台互联关键流程研究与设计
• 3.9 管理和更新策略
• 3.9.1 系统全局变量更新策略
• 3.9.2 节点的加入和离开
• 3.10 小结
• 第4章 基于P2P的异构即时通讯系统实现
• 4.1 系统模块划分
• 4.1.1 客户端模块划分
• 4.1.2 中转节点模块划分
• 4.2 各模块详细设计
• 4.2.1 散列模块设计
• 4.2.2 定位模块设计
• 4.2.3 发布模块设计
• 4.2.4 转发模块设计
• 4.3 系统封装
• 4.3.1 OSGi平台介绍
• 4.3.2 封装具体实现
• 4.4 小结
• 第5章 系统测试与分析
• 5.1 测试环境
• 5.2 系统测试
• 5.3 有关发布域的测试
• 5.3.1 理论证明
• 5.3.2 模拟测试
• 5.4 小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 未来展望
• 参考文献
• 致谢