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对等网络中Churn问题分析与研究

作　者: 张宇翔
导　师: 张宏科
学　校: 北京交通大学
专　业: 信息网络与安全
关键词: 新一代互联网络层次结构化对等网络负载均衡算法稳定节点会话序列分析
分类号: TP393.02
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着互联网络用户数量的迅速增长,一方面传统的客户端/服务器模式面临着服务器单点过热和失效等难以解决的问题,另一方面网络上聚集了大量的资源,而资源的快速定位与便捷共享是新一代互连网络必须面对的课题。为了解决这些问题,分布式对等网络技术应运而生并且得到了快速发展。分布式对等网络一直围绕着同时最小化关键字查找跳数和节点维护的邻居链路数目的目标不断向前演化,新近提出的基于分布式哈希表的对等网络面临新的亟待解决的问题：当节点规模很大时,节点频繁地加入或退出(称为Churn)会使对等网络的性能急剧下降。本论文以优化对等网络在Churn环境下的性能为目标,提出新的层次结构化对等网络,该层次结构化对等网络既可有效应对Churn问题亦可方便解决层次结构化网络中超级节点的负载不均问题。论文依托国家973项目“一体化可信网络与普适服务体系基础研究”开展,研究成果直接应用于一体化网络的普适服务中,主要研究成果和创新点如下：(1)分析对等网络中的Churn问题。从Churn产生的机理出发,分析得出解决Churn问题的主要步骤依次是度量Churn、评估Churn对P2P网络性能的影响以及提出应对Churn的具体策略。同时给出每个步骤中涉及的关键问题以及解决这些问题的具体方法与最新成果。(2)首次提出将超级节点负责的关键字空间和负责的叶子节点空间相分离的层次结构化对等网络2Chord,并给出相应的资源定位算法。相对于超级节点负责的关键字空间和叶子节点空间重叠的传统层次结构化对等网络,2Chord系统可以较低的代价实现超级节点的负载均衡。(3)针对2Chord系统,首次提出两种超级节点的负载均衡算法,一是仅均衡超级节点负责的叶子节点空间的负载均衡算法,二是兼顾均衡超级节点负责的叶子节点空间和查询请求量的负载均衡算法。(4)率先采用模糊分类技术分析对等网络中节点的动态行为特征,得到一些有关节点动态行为的新结论,并实现从所有节点中分离稳定节点；定义会话序列的单位近似熵指标,并采用该指标对稳定节点的会话时长的组成特征进行分析。

全文目录

致谢  5-6
中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-12
图目录  12-14
表目录  14-15
简略符号注释表  15-16
第1章绪论  16-24
  1.1 背景和意义  16-18
  1.2 研究目标和主要工作  18-22
  1.3 主要贡献和创新  22
  1.4 组织结构  22-24
第2章 P2P网络中的Churn问题  24-44
  2.1 Churn的基本概念  25-26
    2.1.1 P2P网络简介  25
    2.1.2 Churn的基本概念  25-26
  2.2 Churn的度量指标  26-31
    2.2.1 Churn的时间度量  26-30
    2.2.2 Churn的频度度量  30-31
    2.2.3 Churn的连接度度量  31
  2.3 Churn对P2P网络性能影响的评估  31-37
    2.3.1 Churn下P2P网络性能的理论分析  32-35
    2.3.2 Churn下DHT网络性能的实验评估  35-37
  2.4 降低Churn对P2P网络性能影响的策略  37-42
    2.4.1 数据冗余策略  38-39
    2.4.2 路由维护策略  39-40
    2.4.3 节点选择策略  40-41
    2.4.4 查找配置策略  41-42
  2.5 本章小结  42-44
第3章层次结构化P2P网络及负载均衡方法  44-68
  3.1 研究背景  46-48
    3.1.1 层次结构化P2P网络的组织结构  46-47
    3.1.2 层次结构化P2P网络的负载均衡方法  47-48
  3.2 2Chord:层次结构化P2P网络  48-50
    3.2.1 2Chord体系结构  48-49
    3.2.2 资源定位算法  49-50
  3.3 均衡叶子节点空间的负载均衡方法  50-53
    3.3.1 负载均衡方法与超级节点选择  50-51
    3.3.2 负载均衡性能分析  51-52
    3.3.3 节点动态维护机制  52-53
  3.4 兼顾均衡叶子节点空间和查询负载的负载均衡方法  53-59
    3.4.1 负载均衡方法与超级节点选择  54-58
    3.4.2 负载均衡性能分析  58-59
  3.5 负载均衡性能仿真评估  59-67
    3.5.1 实验配置与负载均衡度量指标  59-60
    3.5.2 均衡叶子节点空间的仿真评估  60-64
    3.5.3 兼顾均衡叶子节点空间和查询负载的仿真评估  64-67
  3.6 本章小结  67-68
第4章 P2P网络中节点动态行为的分类分析  68-92
  4.1 研究背景  71
  4.2 节点动态行为数据集与度量指标  71-76
    4.2.1 数据集  71-72
    4.2.2 动态行为的度量指标  72-73
    4.2.3 数据预分析  73-76
  4.3 节点分类树及模糊分类方法  76-78
    4.3.1 分类树  76-77
    4.3.2 模糊分类方法  77-78
  4.4 节点分类及动态行为分析  78-90
    4.4.1 按照总会话时长分类分析  78-82
    4.4.2 按照平均会话时长分类分析  82-84
    4.4.3 按照利用率分类分析  84-85
    4.4.4 节点动态行为特征总结  85-90
  4.5 本章小结  90-92
第5章 P2P络中稳定节点会话序列特征分析  92-102
  5.1 ICAD中稳定节点分离  93-94
  5.2 稳定节点会话序列特征分析  94-100
    5.2.1 会话序列的单位近似熵  95-97
    5.2.2 会话序列的单位近似熵分析  97-98
    5.2.3 会话时长的出现概率分析  98-100
  5.3 本章小结  100-102
第6章结论  102-106
  6.1 总结  102-103
  6.2 问题与展望  103-106
参考文献  106-114
作者简历  114-118
学位论文数据集  118

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