近年来,P2P网络因具有自组织和分布式的特性,以及能够充分利用Internet中的大量计算能力和共享资源而得到快速发展。基于簇结构的P2P网络针对不同节点的行为特点和计算能力等因素,为性能强的节点分配更多的管理和路由转发功能,与经典结构化P2P系统相比具有更加均衡的负载。路由优化和信任模型是基于簇结构的P2P网络性能提高和健康发展的基础。由于P2P网络自身的特性以及应用环境的复杂性,提高路由效率、设计合理的信任模型保证网络交易安全性从而实现安全路由成为P2P网络中需要重点解决的关键技术问题,直接影响到P2P网络的整体效率和安全性。本文以提高节点路由效率、平衡网络负载、提高交易安全性为主要设计目标,对基于簇结构的P2P网络路由优化和信任问题进行了详细分析和深入研究。本文所做的主要工作如下。(1)研究了基于簇结构的P2P网络中节点组织结构问题,提出基于多环结构的P2P路由算法。针对经典结构化P2P网络路由算法中借助邻居节点转发路由请求效率低、网络抖动大等问题,提出了基于多环结构的P2P网络路由算法。该算法将节点组织成多环簇结构并由簇核节点管理,簇核节点采用单环联结。采用常数级别的路由表存储空间,使用缓存和簇核节点进行快速簇内路由,通过超级节点调度实现高效簇间路由。仿真实验表明,所提出的算法具有较低的网络抖动量和路由跳数,以及较短的查询等待时间,具有良好的性能。(2)研究了基于簇结构的P2P网络中簇结构划分算法以及簇核节点选举策略的制定等问题,提出基于节点通信历史信息相似度聚类的P2P路由算法。针对节点簇间路由效率低于簇内路由效率,以及簇核节点由于缺乏稳定性而失效,从而导致发起选举时路由效率快速下降的问题,提出基于节点通信历史信息相似度聚类的P2P路由算法。根据节点通信的成功率、通信次数以及在网活跃时长定义节点访问向量,并据此反映节点的计算能力和服务稳定性,使用聚类算法汇聚成簇。簇内具有最高计算能力和服务稳定性的节点被选举为簇核节点,簇核节点可以高效并稳定的提供常数级别的簇内路由,簇核节点之间以全连结的方式提供快速的簇间路由转发。仿真实验表明该算法具有高效的路由性能和稳定的网络拓扑结构。(3)研究了基于簇结构P2P网络中节点负载平衡的问题,提出基于节点动态路由表的树形结构P2P路由算法。针对簇核节点间负载不平衡、高性能普通节点能力无法被充分利用而浪费网络剩余计算能力的问题,提出了基于节点动态路由表的树形结构P2P路由算法。该算法根据节点通信历史和计算能力、带宽等信息描述节点特征,采用ISODATA算法将节点划分成簇,并根据簇间相似性组织成树结构。根据节点的性能分配路由表大小,高性能节点在具有更大空间的路由表同时还可以分担簇核节点的路由压力。设计父节点选择策略,该策略考虑了簇核节点的计算能力以及剩余带宽能力,有助于整个树形结构的平衡状态,降低簇核节点间的负载差异度。仿真实验表明该算法可以有效平衡网络负载,具有高效的路由性能。(4)研究了P2P网络节点信任度计算的问题,提出基于历史聚集簇的P2P网络信任模型。针对P2P网络中恶意节点发布虚假资源、提供虚假评价从而导致正常交易成功率下降等问题,提出基于历史聚集簇的P2P网络信任模型。该模型根据节点通信历史和兴趣等特征将网络划分为簇,根据通信历史计算节点相关性,并对节点全局信任度进行相关性加权。根据节点历史评价行为的差异度进行信任度反馈,奖励合理评价的正常节点、惩罚虚假评价的恶意节点。实验表明该信任模型在识别恶意节点、节点交易成功率等方面优于传统的全局信任模型,具有更强的抵抗恶意攻击的能力。本文研究了基于簇结构的P2P网络路由优化算法以及信任模型,提出了针对基于簇结构的P2P网络路由优化算法、簇结构聚类划分算法、负载平衡策略、信任模型设计等一系列问题的解决方案,提高了P2P系统的路由效率和安全性,取得了有创新意义研究成果。