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基于蚁群算法的P2P文件共享系统的研究

作　者: 余林路
导　师: 胡劲松
学　校: 华南理工大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 资源发现蚁群算法对等网络(P2P) 文件共享系统
分类号: TP393.02
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 88次
引　用: 1次
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内容摘要

近年来,P2P(对等网络)应用迅速普及,改变了传统互联网的格局,是互联网发展进程中的革命性变革。在P2P网络中,每个节点都是对等节点,它既是服务器也是客户端,这种架构使得网络趋于扁平。随着BitTorrent,eMule等应用的兴起,P2P文件共享系统日益流行。然而,目前流行的P2P文件共享系统的资源发现和资源传输策略都比较简单。简单的策略导致这些P2P文件共享系统性能较低,并且占据了大部分网络带宽。针对目前P2P文件共享系统在资源发现和资源传输策略方面的不足,本文提出了一个基于蚁群算法的P2P文件共享系统,系统中创新地利用蚁群算法对P2P资源发现和传输算法进行优化。蚁群算法是一种新型的用于求解组合优化或函数优化问题的智能优化算法。其系统性,分布式,自组织,正反馈等特性使它具有很高的实用价值。而且蚁群算法的这些特性正好与P2P文件共享系统的去中心化特性相适应。国内外已有大量学者对蚁群算法进行研究并验证了蚁群算法的有效性。但是蚁群算法在P2P网络上面的应用仍然寥寥无几,应用在P2P文件共享系统上的更是屈指可数。本文首先介绍了P2P网络,P2P文件共享系统以及蚁群算法的基本原理。然后详细描述了本文所提出的P2P文件共享系统的设计与实现。并提出了一种基于蚁群算法的P2P资源发现以及资源传输策略,并对此进行了改进优化。最后,本文列举出仿真实验数据,验证了算法的可行性。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-17
  1.1 引言  9
  1.2 研究背景  9-15
    1.2.1 P2P 概述  10-11
    1.2.2 P2P 网络的特点  11-12
    1.2.3 P2P 网络拓扑的分类  12-14
    1.2.4 P2P 的应用  14-15
  1.3 本文研究内容  15
  1.4 本文组织结构  15-17
第二章 P2P 文件共享系统  17-23
  2.1 P2P 文件共享系统  17
  2.2 关键问题  17-19
    2.2.1 邻居发现及维护  17-18
    2.2.2 资源发现  18
    2.2.3 路由选择  18
    2.2.4 文件传输  18-19
  2.3 经典P2P 文件共享系统  19-20
    2.3.1 Napster  19
    2.3.2 BitTorrent  19
    2.3.3 Gnutella  19-20
    2.3.4 Kazza  20
  2.4 国内外研究现状  20-22
  2.5 本章小结  22-23
第三章蚁群算法  23-32
  3.1 自然界中的蚂蚁行为  23
  3.2 蚁群算法概述  23-25
  3.3 蚁群算法的特点  25-26
    3.3.1 系统性  25
    3.3.2 分布式  25-26
    3.3.3 自组织  26
    3.3.4 正反馈  26
  3.4 蚁群算法的改进  26-28
    3.4.1 蚁群系统（Ant Colony System, ACS）  26-27
    3.4.2 MMAS-最大最小蚂蚁系统  27-28
    3.4.3 蚁群优化算法（Ant Colony Optimization, ACO）  28
  3.5 国内外研究现状  28-31
  3.6 本章小结  31-32
第四章基于蚁群算法的P2P 文件共享系统  32-56
  4.1 系统概述  32
  4.2 系统架构  32-36
    4.2.1 邻居维护模块  33-34
    4.2.2 资源发现模块  34-35
    4.2.3 资源传输模块  35-36
    4.2.4 网络接口模块  36
  4.3 前提描述  36-37
  4.4 邻居发现与维护协议  37-41
    4.4.1 节点加入协议  37-40
    4.4.2 邻居信息维护协议  40
    4.4.3 节点退出协议  40-41
  4.5 基于蚁群算法的基本资源发现协议  41-47
    4.5.1 基本思路  41-42
    4.5.2 前提描述  42-43
    4.5.3 消息格式  43-44
    4.5.4 具体内容  44-46
    4.5.5 信息素更新规则  46-47
    4.5.6 蚂蚁转发规则  47
  4.6 资源传输协议  47-51
    4.6.1 基本思路  47-48
    4.6.2 前提描述  48
    4.6.3 消息格式  48-49
    4.6.4 具体内容  49-51
  4.7 改进及优化  51-55
    4.7.1 现有策略的缺陷  51-53
    4.7.2 资源传输与资源发现并行化  53-54
    4.7.3 分块选择策略  54
    4.7.4 优化策略分析  54-55
  4.8 本章小结  55-56
第五章仿真实验  56-71
  5.1 NS2 简介  56
  5.2 NS2 架构  56-58
  5.3 仿真过程  58-61
    5.3.1 向NS2 添加新协议  59
    5.3.2 构造虚拟网络  59-60
    5.3.3 运行仿真  60
    5.3.4 整理仿真数据  60-61
  5.4 仿真实验  61-70
    5.4.1 评价标准  61-62
    5.4.2 实验环境  62
    5.4.3 实验结果  62-70
  5.5 本章小结  70-71
总结与展望  71-72
参考文献  72-75
致谢  75

基于蚁群算法的P2P文件共享系统的研究

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