典型的网格系统Globus和Web Services,由于其服务器发布、发现均采用集中式模型,可扩展性差且存在单点失效问题,因此有许多研究者利用P2P技术构建面向服务的Grid架构(SOA)。大部分P2P-Grid架构,或是为减少中央服务器工作负担,在结构中使用Peer to Peer数据传输方式,各个节点在中央服务器注册、交互信息,只在任务传输中应用P2P传输;或如当前大多数研究,使用P2P算法进行资源搜索操作,仅从体系结构角度,在Grid众多模块中的资源管理模块引入P2P,而其中的P2P算法并不适应网络计算需求,当前的两种典型分布式P2P系统:结构化P2P系统和非结构化P2P系统。前者无法较好地适用于具备高度动态性和随机性的网络计算具体应用,后者的信息洪泛造成大数量级流量限制了其可扩展性和效率。针对上述缺陷提出的超节点结构多数采用层次结构(树型)易导致单点失效,而针对其提出的冗余机制造成节点处理和带宽损耗大。与以往研究不同,本文从体系结构角度重点研究和分析了SOA、P2P架构与网格计算的结合机理。本文主要有如下贡献:(1)提出了一种以P2P信息汇聚协议为核心的网格体系结构,有机融合P2P和Grid。本文首先分析了结合P2P技术的网格资源管理和任务调度研究的现状,然后基于SOA提出一种以信息汇聚为核心,信息服务为基础的网格体系结构(IPBGA),将虚拟组织分为信息服务层和协同工作层,信息服务层汇聚资源信息,建立信息的全局视图协调资源共享;协同工作层利用局部自治域优化,在信息服务层全局信息视图基础上协同解决调度问题,重点分析比较信息服务层的P2P架构,提出信息汇聚协议(IPP)。(2)提出了一种具备自属性(自适应、自组织、自优化等的)的P2P覆盖网(overlay)MPO。结合当前结构化P2P overlay的优点(即稳定、高效的节点组织架构以及查询机制)和非结构化P2P overlay的优点(即可扩展性、自适应性、容错性)构建了一种高效低耗的采用非结构化信息交互的结构化P2P overlay。其主要特点有:(a)在没有集中式服务器的情况下能够保证ID的唯一性和与之相关的历史纪录的连续性。通过地理范围的限定和标识,形成一个由层、级、域组成的具备小世界性质的三维立体结构,使得每个节点限制在一定的区域,从而为引入相关激励、惩罚机制奠定了基础。(b)提出三信息中心分工合作、职责不同减轻了单个节点的负载,同时互相备份提高了系统的鲁棒性。(c)与一般的层次结构不同,信息备份和更新只在相邻的两个层或级间而非递归进行,引入了小世界性质,远距离的节点可以直接交互,减少信息传递、更新的损耗。(d)提出了SourceRanking策略可有效地防止搭便车现象,从而提高系统运行效率。通过理论分析和实验证明了MPO具备了高效率、低损耗和较强的容错性。(3)详细分析了P2P拓扑性能并基于MPO提出了一种有效的双向的非结构化搜索算法。首先通过详细分析拓扑结构对搜索性能的影响,进一步证明了MPO的鲁棒性和高效性,并显示各种典型搜索算法在MPO的运行性能都强于在其他常用非结构化拓扑中,同时提出了一种能充分发挥MPO特性的BiDirection搜索算法(BDS),实验证明比其他典型非结构化搜索算法具有更好的性能。(4)提出了一种针对非合作行为的博弈机制——类Hotelling模型,进一步保证了激励、惩罚机制的有效实施。当前的大多数P2P覆盖网和搜索机制的研究,主要基于一种假设,即所有节点都愿意合作,即在利用他节点资源的同时,贡献自己的资源。但实际情况是网络中存在大量的非合作节点如free-rider(只是利用网络中其他节点的资源,但是自己从不贡献资源的自私节点),欺骗行为如whitewashing(在一个群里某节点的reputaion或者用户评价差了,于是退出并以新节点加入其他群)以及恶意攻击如sybil attack(一个节点注册多个身份,从而给自己虚假的高评价)等。针对上述问题,在本文提出的P2P覆盖网基础上进一步引入了博弈论中的Hotelling模型,通过融合该博弈算法,使得P2P覆盖网可以有效地防止free riding和whitewashing,同时可以使覆盖网中的节点自觉的遵照设定的机制合作而有效的完成任务,提高系统的效率和执行能力。