对等网络平台的资源定位机制-研究

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1、华中科技大学硕士学位论文1绪论本章首先简述对等网络平台中资源定位机制的研究背景，接着介绍国内外资源定位机制的研究概况，然后说明本课题的背景、目标及研究内容，最后描述文章的框架结构。1.1问题提出资源定位机制是P2P系统的关键技术，它的主要功能是返回请求资源的定位信息，[1,2]资源定位性能直接影响对等网络系统的运行。以P2P文件共享系统为例，用户为了得到所需文件，首先要通过文件定位机制得到需求文件的定位信息，才能根据文件定位信息连接到共享此文件的用户下载此文件。如果文件定位机制效率低，返回文件定位信息的延迟长，

2、定位占用带宽大，将直接影响到系统的应用，甚至影响到整个网络。[3,4]以基于Gnutella协议的P2P系统为代表的传统非结构化P2P系统普遍采用泛洪资源定位机制，其定位开销很大。随着系统规模的不断增大，泛洪定位机制给网络带宽带来了严重的影响。据分析，采用泛洪方式处理定位请求消息每秒将产生2.4GB的信息流。一个规模为50,000的Gnutella系统使用泛洪资源定位机制占用的带宽是美国互联网骨干网的1.7%。而研究同时也表明使用TTL值为7的泛洪定位机制定位文件时产生的冗余消息高达70%。[5,6]P2P系统

3、中节点的异构性很强，P2P节点的访问带宽和计算机处理能力之间的差别很大，而泛洪定位机制没有区别对待不同能力的P2P节点，通过低带宽节点的流量增大将导致节点处理消息的速度缓慢，延长定位时间。一旦信息流超过其承受的限度，节点将无法响应请求，成为死端(deadend)，将网络分成多个孤立的小网络，降低请求的命中率，从而产生低带宽节点带宽障碍问题。P2P系统规模的不断增大使得节点之间的平均距离越来越远，导致系统的定位性[7,8]能受到影响，延长了资源的定位延迟。同时P2P系统还存在免费乘车现象，即大量节点只索取资源而不

4、会共享资源，资源定位请求消息将可能在更多的节点之间转发才能到达共享资源的节点，从而进一步延长了资源定位的延迟。低效的资源定位机制严重地阻碍了系统规模的进一步扩大。因此，如何高效地定位资源，设计适应P2P系统特点的资源定位机制成为P2P系统研究的重要方向。1华中科技大学硕士学位论文1.2国内外研究现状在P2P系统中，资源定位机制可以分为四种：集中式、分布式非结构化、分布式结构化和混合式。下面将详细介绍目前国内外基于P2P的各种资源定位机制及其优缺点。集中式的资源定位机制中，有一台服务器负责提供目录索引和资源定位服

5、务。所有P2P节点的资源信息都集中存储在这台服务器上。每个节点需要查询和定位资源时，就向该服务器发送定位请求。服务器根据请求，查询目录索引，再将结果返回请求节[9-11]点。这个模型最典型的代表就是Napster。Napster系统是一个音乐文件交换系统，该系统由运行客户端软件的注册用户和一个维护中心目录的服务器构成。其中服务器包含：1.所有网络上文件的元数据Metadata（文件名、产生时间等）的索引；2.注册用户的连接信息表（IP地址，连接速度等）；3.文件列表包含每个用户在网络上共享的文件。每个客户端在启

6、动时，连接到中心服务器，然后给中心数据库发送一个它所维护的文件列表。当服务器从用户接收到一个查询的时候，它在索引中查找匹配的文件，然后返回拥有这个文件的用户列表。然后用户和拥有这个文件的实体建立连接，并且下载文件。Napster的中心数据库负责存储网络上可用文件列表以及它们的拥有者，而实际的文件则存储在客户端。集中式的资源定位机制最大优点是目录索引和定位信息维护简单，资源发现效率高，并且支持复杂的部分关键字查询。但存在的问题也比较多：1.中央服务器的瘫痪容易导致整个网络的崩溃，可靠性和安全性较低；2.随着网络规

7、模的扩大，对中央索引服务器进行维护和更新的费用将急剧增加，所需成本过高；3.中央服务器的存在引起版权问题上的纠纷，并因此被攻击为非纯粹意义上的P2P网络系统。对小型网络而言，集中目录式资源定位机制在管理和控制方面占一定优势。但鉴于其存在的种种缺陷，该机制不适合大型网络应用。分布式非结构化资源定位机制也称为纯P2P资源定位机制。它把资源的定位信息2华中科技大学硕士学位论文分布到各个节点上，采用了随机图的组织，取消了集中的中央服务器，每个用户随机接入网络，并与自己相邻的一组邻居节点通过端到端连接构成一个逻辑覆盖网络

8、。对等节点之间的内容查询和内容共享都是直接通过相邻节点广播接力传递，同时每个节点还会记录搜索轨迹，以防止搜索环路的产生。这种模型的典型代表是Gnutella。Gnutella是构建在应用层之上，有自己的路由机制的虚拟上层网络。它作为一个分布式文件存储系统允许用户指定其机器上的目录用于其他用户共享。Gnutella是一个完全分布的结构，因此没有中心网络协作活动，用户彼此直接通过软件应用连