基于Cayley图的P2P网络设计及其算法研究

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近几年,随着计算机网络技术的飞速发展,网络信息量剧增。为了解决在海量数据中的寻找特定信息,人们研究了P2P网络技术,并期望这个技术能够解决传统模式网络中的一些基本的问题。 以提高搜索为目的的P2P技术,资源定位问题是它要解决的重要问题。在现有的研究中,有非结构化的P2P网络和结构化的P2P网络两类网络模式的资源定位方式。其中,结构化P2P越来越受到人们的关注。基于这样的网络拓扑之上,研究者提出了分布式哈希表(DHT)的资源定位模式。它相比较在非结构化的P2P网络上的资源定位模式具有更好的准确性、更加快速的查找速度和更加优良的可拓展性能。这类网络典型的代表有Chord、CAN、Cycloid等。它们都实现了资源快速的查找和较短的路由路径。但是,它们也都忽略了物理网络的拓扑结构,没有利用数据局部性特点和节点地理位置区域性的优势,导致实际数据传输较慢等负面影响。 本文在Cayley图基础上,结合了混合式网络的优点和实际网络中的组织构建方式,提出了双层P2P网络模型NMoC。它分为上层网和子网两个层次,上层网的节点因为需要管辖它所负责的子网节点和其他网之间的联系,因此它一般选择性能比较优越的服务器,具有稳定性比较高和处理能力比较强的特点。对于子网,它的节点的标志符利用了实际子网中IP地址固定的特点,结合了IP地址作为自己的标志符,达到了利用节点局部性的优势。当进行资源定位时,节点首先确定资源是否是在属于本子网节点负责。如果资源属于另外的网络,节点将查询推送到上层网中的节点负责。如果是子网内部的资源,它将执行本子网的路由查找协议来定位资源。本文首先提出了NMoC模型,并从数学角度上证明了它的正确性,再依据其网络结构的特点,映射到一个动态P2P网络中,最后在该动态网络中研究了P2P网络的查找算法、加入/退出算法和在模型上访问控制模型的运用。 最后,采用了面向对象编程模拟的方法对NMoC进行了性能测试,并和Chord网的这些性能进行了比较,证明NMoC模型具有良好的路由路径长度和路由表大小。
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