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结构化P2P网络的复杂查询机制研究

作　者: 薛秀珍
导　师: 雷金辉
学　校: 昆明理工大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: P2P 复杂查询 Pastry 对等网络范围查询
分类号: TP393.02
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 42次
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内容摘要

对等网络Peer-to-Peer (P2P)的出现并兴起,颠覆了传统的网络C/S模式。它在资源共享、分布式计算、实时通信等领域的广泛应用,使其得到巨大关注。如今,无处不在的网络给我们提供了方方面面的信息资源,如何实现对网络分布式资源的有效搜索已经成为目前研究的热点。对等网络中的路由算法是其核心要素,其算法的优劣直接影响着对等网络系统的性能和扩展性。比较目前较流行的几种P2P的搜索机制,基于DHT的搜索机制是今后发展的方向。但是,在大规模P2P网络中,由于结点的高动态性,在全局范围内维护DHT比较困难,很难实现复杂查询。由于越来越多的复杂数据类型资源的出现,对分布式的数据进行有效的复杂搜索也成为迫切需要。因此,对P2P复杂搜索机制的研究具有重要的理论意义和实用价值。本文主要介绍了多维范围数据搜索时,采用位置保留哈希机制并利用kd-树技术构建高效的索引结构,并通过改进路由查询算法来提高搜索的性能,而把这些技术应用到实际的系统中还需要更多的实践和改进。论文首先阐述了P2P网络的发展和特点,对P2P和传统的C/S模型做了比较,并对三种有代表性的P2P协议进行了分析比较。论文主要研究了以下几个问题：(1)首先介绍P2P网络技术的研究现状和热点。对几种典型结构化P2P网络进行了分析比较,并综合研究了P2P查询的改进路线和方法。(2)针对结构化P2P网络在复杂检索方面的问题,采用kd-树技术和位置保留哈希的方法,把多维数据空间分割和映射到一维的键值空间,设计实现了多维范围查询的索引体系结构。实验结果表明,该方法可以高效、可靠地实现降维和数据映射。(3)基于Pastry协议,提出一种沿着链接转发的路由查询算法,逐渐精炼和转发查询到相应的索引节点,从而实现结构化P2P网络的范围查询。(4)根据提出的索引体系结构在负载平衡方面的特点,提出低附加的负载平衡机制,以调整节点之间的负载,并避免节点过度负载。分析和实验结果显示,相比其他范围查询方法,提出的索引结构和路由算法效率较高且具有一定规模的可扩展性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-9
插图清单  9-10
表格清单  10-11
第一章绪论  11-23
  1.1 研究背景  11-17
    1.1.1 客户端/服务器(C/S)模型  11-12
    1.1.2 Peer-to-Peer(P2P)模型  12-16
      1.1.2.1 Peer-to-Peer(P2P)体系结构  13-15
      1.1.2.2 P2P系统的特点和应用  15-16
    1.1.3 P2P网络的关键技术问题  16-17
  1.2 国内外研究现状  17-21
    1.2.1 资源查询机制的研究现状  18-19
    1.2.2 基于P2P网络的范围查询研究现状  19-21
  1.3 论文的主要研究内容和贡献  21
  1.4 论文的组织结构  21-23
第二章典型P2P网络协议  23-37
  2.1 非结构化P2P网络搜索技术  23-26
    2.1.1 集中目录式模型  23-24
    2.1.2 纯P2P网络模型  24-25
    2.1.3 对非结构化P2P网络搜索技术的改进  25-26
  2.2 结构化P2P网络  26-35
    2.2.1 DHT概述  27-28
    2.2.2 Pastry协议  28-31
      2.2.2.1 路由算法  29-31
      2.2.2.2 路由表维护算法  31
    2.2.3 Chord  31-33
      2.2.3.1 路由算法  32
      2.2.3.2 路由表维护  32-33
    2.2.4 内容寻址网络CAN(Content-addressable network)  33-34
      2.2.4.1 路由算法  33-34
      2.2.4.2 路由表维护  34
    2.2.5 三种模型的比较  34-35
  2.3 P2P网络搜索技术的研究方向  35-37
第三章 P2P网络搜索技术的相关研究  37-47
  3.1 小世界(Small World)模型和幂规律(Power Law)  37-39
  3.2 网络异构性的研究  39-40
  3.3 分级反馈机制的研究  40-41
  3.4 复制与缓存策略的研究  41-42
  3.5 P2P网络与信息检索技术  42-47
    3.5.1 宽度优先搜索(Breadth-First Search,简称BFS)  42-43
    3.5.2 随机宽度优先搜索(Random Breadth-First-Search,简称RBFS)  43
    3.5.3 智能搜索机制(Intelligent Search Mechanism,简称ISM)  43-44
    3.5.4 直接宽度优先(Directed BFS)和The Most Result in Past(>RES)  44-45
    3.5.5 分布式信息检索(Distributed IR)  45-47
第四章多维范围查询的索引体系结构  47-63
  4.1 概述  47-48
  4.2 区域划分和查找原理  48-51
    4.2.1 kd-树的构造和查找  48-50
    4.2.2 位置保留哈希  50-51
  4.3 系统设计  51-60
    4.3.1 多维数据区域的划分  51-53
    4.3.2 数据空间转化和到节点的映射  53-55
    4.3.3 查询的分解和转发  55-60
  4.4 负载平衡问题及解决  60-63
第五章分析与实验  63-74
  5.1 性能分析  63
  5.2 实验环境比较  63-65
  5.3 性能评价指标  65-66
  5.4 性能评估试验  66-72
    5.4.1 实验设置  66-67
    5.4.2 实验结果  67-72
  5.5 相关工作对比  72-74
第六章总结与展望  74-77
  6.1 总结与结论  74-75
  6.2 未来的工作  75-77
致谢  77-78
参考文献  78-83
附录A 硕士期间发表的论文  83-84
附录B 硕士期间参与的研究  84

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