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混合结构化P2P网络中高效资源发现算法的研究

作　者: 杨波
导　师: 宋俊德
学　校: 北京邮电大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 混合结构化对等网络资源发现超级节点物理位置感知
分类号: TP393.02
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 50次
引　用: 1次
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内容摘要

P2P (Peer to Peer)网络模型凭借其低廉的部署费用和丰富的共享资源等优势,迅速地在互联网上流行起来。P2P网络中完全地抛开了服务器的存在,资源分布地存储在整个网络当中,因此资源发现算法毫无疑问地成为了P2P网络的核心。现有的资源发现算法可分为三类：集中目录式P2P中的目录机制、非结构化P2P中的泛洪机制和结构化P2P中的DHT机制。此三类算法都存在着制约P2P网络大规模发展的缺点：目录机制由于没有完全脱离服务器的概念而保留了一部分“客户/服务器”模式的缺点,如服务器瓶颈问题；泛洪机制由于产生大量的冗余流量而造成效率低下问题；DHT机制完全忽略节点的物理位置信息从而造成物理层和逻辑层失配问题,同时由于DHT机制较高的算法复杂度使得使用DHT的P2P网络的可扩展性受到制约。因此本文的研究意义在于提出新的资源查找算法以提高P2P网络的资源发现效率和可扩展性。本文在分析和研究现有的各种P2P资源发现算法的基础上,总结各自的优缺点,并且提出了一种基于混合结构化P2P网络的资源发现算法——Lerd (Location-aware Effective Resource Discovery).该算法的核心思想在于：将网络中的节点按照性能、稳定度等指标划分为超级节点和普通节点两类；并依据物理位置将整个网络划分为若干个区域并且分配相应的区域标识符,每个区域由一个超级节点来管理；普通节点使用物理位置感知方法在加入网络时充分考虑其物理位置信息,从而选择距离自己最近的区域加入,以此解决物理层和逻辑层失配的问题；在节点和资源的标识符中加入区域信息,资源发现的过程中依据该区域信息将资源直接定位到区域,进一步再定位到该区域的某个节点,从而将资源发现算法的复杂度控制在常数级别,即O(1)。在对算法进行验证时使用了NS2仿真软件。首先使用C++语言对算法实现了编码,再将该算法加入到NS2的协议库中,最后针对不同的网络规模做了一系列的仿真验证。本文中以查找路由跳数和查找迟延时间作为度量对仿真结果的分析,并且分别与非结构化P2P和结构化P2P中具有代表性的资源发现算法Flooding和Chord进行对比。经过对比分析,在网络规模不断增大的情况下,Lerd算法的路由跳数和查找迟延时间明显低于Flooding和Chord算法。其中路由跳数为一个位于[4,6]区间的常数,查找迟延呈平缓增长趋势,因此该算法达到了提高资源发现效率和网络可扩展性的目的。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
第一章绪论  10-12
  1.1 研究背景  10
  1.2 论文主要研究内容  10-11
  1.3 论文结构  11-12
第二章 P2P网络及资源发现研究现状  12-38
  2.1 P2P网络  12-20
    2.1.1 P2P概述  12-13
    2.1.2 P2P网络特点  13-14
    2.1.3 P2P网络分类  14-17
    2.1.4 P2P典型应用  17-20
  2.3 P2P资源发现算法  20-21
    2.3.1 目录机制  20
    2.3.2 基于泛洪机制的算法  20-21
    2.3.3 基于DHT机制的算法  21
  2.4 国内外研究现状  21-35
    2.4.1 Chord  21-26
    2.4.2 CAN  26-27
    2.4.3 Pastry  27-30
    2.4.4 Tapestry  30-32
    2.4.5 Kademlia  32-35
  2.5 论文拟解决的问题  35-38
第三章高效资源发现算法LERD  38-50
  3.1 LERD算法主要思想  38
  3.2 LERD算法设计  38-50
    3.2.1 名字空间  38-40
    3.2.2 数据结构  40-41
    3.2.3 节点加入  41-42
    3.2.4 资源发布  42-45
    3.2.5 资源查找  45-47
    3.2.6 网络维护  47-50
第四章 LERD算法的仿真分析  50-58
  4.1 仿真要解决的问题  50
  4.2 基于NS2的仿真平台搭建  50-54
    4.2.1 NS2简介  50-51
    4.2.2 NS2仿真流程  51-52
    4.2.3 仿真平台构建  52-54
  4.3 仿真结果分析  54-58
第五章总结与展望  58-59
  5.1 工作总结  58
  5.2 工作展望  58-59
参考文献  59-61
致谢  61-62
攻读学位期间发表的学术论文  62

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