无结构P2P信息共享系统搜索技术研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fongyifei
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对等网络(Peer-to-peer网络或简称为P2P网络)是由既充当服务器又充当客户端的结点组成的大规模应用层网络。由于P2P网络能充分利用网络资源,工作方式灵活,目前已成功应用于许多领域,受到学术界的普遍关注。影响P2P网络性能的关键因素是为上层路由提供支持的覆盖网,目前分为结构化网络和无结构网络两种,其中结构化网络具有确定的系统性能,但可维护性差,不能很好的适合高度动态、完全自治的P2P网络工作环境。相比而言,无结构P2P网络以自由连接为基础,鲁棒性高,但该类网络存在搜索效率低、系统可扩展性差等问题。  因此,本文以无结构P2P网络为研究对象,并重点研究无结构P2P信息共享系统上的搜索技术。P2P信息共享系统上的搜索是指根据用户提出的查询请求在网络上找到应答信息的过程,其搜索效率最终体现为应答信息的服务质量和物理通信负载间的比值。现有的P2P研究工作表明覆盖网拓扑、路由机制、搜索算法、文档管理等四个方面是影响无结构P2P信息共享系统搜索效率的关键。因此,本文的研究工作集中在如下四个方面:  1.在覆盖网拓扑调整方面,本文基于图分析了物理网络、覆盖网络、上层搜索三者间的形式关系,给出了覆盖网拓扑调整问题及其的一般解法。理论分析和实验证明覆盖网拓扑针对底层物理性质和上层搜索性能的调整以及协同以后的调整算法可以减少P2P信息搜索造成的物理通信负载。  2.在路由机制研究方面,本文给出了路由转发的形式定义,并分析了路由机制、结点属性和搜索性能间的关系,以此为基础提出了基于启发式信息的推荐式路由机制,理论分析和实验结果表明,该机制在效率和可用性等方面优于其它路由机制,同时该路由机制也为本文后面提出的启发式搜索算法和文档管理模型提供了基础。  3.在搜索算法研究方面,本文在覆盖网拓扑调整对网络拓扑影响的理论分析基础上,提出了一个以自相似小世界特征为启发式信息的搜索算法,理论分析该算法的系统可扩展性为O(log2n)。同时该算法在启发式信息的维护、算法适用性等方面也具有较好的效果。  4.在文档管理模型研究方面,本文在路由转发的理论分析基础上提出了一个结合路由控制、文档复制和删除、文档过滤等多个方面的真实性文档管理模型。该模型的理论分析结果表明,在引入过滤机制后返回的应答信息其真实性接近最大。而大量的仿真实验结果还表明该模型除能显著提高文档的真实性外,也较适合于在环境异构、信息存在不一致的实际P2P环境下工作。  在上述研究基础上,设计了一个在单机上工作的仿真试验平台,给出了该平台各部分的详细设计和相关参数的选取。在该仿真平台上设计并实现的一个包含覆盖网拓扑自适应调整、推荐式路由机制、启发式搜索和真实性文档管理等三个层次、四个模块的无结构P2P文档共享原型系统:AOPIS,对文中提出的技术和算法进行了全面的实验验证。
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