基于文件复制对等网络搭便车抑制技术的研究

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1、华中科技大学博士学位论文摘要过于严重的搭便车行为会降低对等网络的健壮性、服务响应速度、可用性、生命周期等，如何抑制自私节点的搭便车行为是对等网络研究的重要问题。然而，现有对等网络搭便车抑制机制存在公平性欠佳、计算复杂性较高、工程实现难度大等问题。因此，对等网络搭便车抑制技术研究需设计新型搭便车抑制机制，模型化分析新型搭便车抑制机制的效率以及对网络服务性能的影响，并在真实对等网络系统中测试新型抑制机制的可用性和效率。基于文件复制的搭便车抑制机制通过复制过载节点中的高频访问文件到邻接搭便车节点，迫使搭便车节点为对等网络

2、作贡献，提高对等网络的健壮性、文件服务的可用性等。提出复杂对等网络图定量描述对等网络的拓扑结构、节点状态和共享文件分布特征，分析搭便车抑制机制对搭便车节点比率、对等网络健壮性、文件共享服务可用性等的影响规律。通过在基于语义的对等网络科技文献共享系统SemreX中的应用，测试了基于文件复制的搭便车抑制机制的实用性和效率。针对各节点都期望享受高质量服务，又维持对等网络稳定运营的需求，提出了一种通过共享文件复制和负载均衡的搭便车抑制机制FRWBBA（FileReplicationandWorkloadBalancingb

3、asedApproach）。FRWBBA的思路是：各节点周期性监视自身资源利用率，判断节点是否过载；若节点过载，则主动向邻接搭便车节点透明地复制少数高频访问文件；更新共享文件信息，文件接收节点开始为对等网络提供更多服务。FRWBBA在不降低搭便车者所享受的服务质量前提下，迫使一些搭便车节点参与对等网络服务，保护了过载节点。过载节点如何实现高效的文件复制操作，是实现搭便车抑制机制FRWBBA的关键。根据对等网络文件访问次数分布近似服从齐普夫定律的特征，提出将过载节点中被访问次数最高的少量文件复制到邻接搭便车节点，该方

4、案以较低对等网络通信开销、快速降低了过载节点的工作负载。提出将高频访问文件复制到邻接搭便车节I华中科技大学博士学位论文点中负载最轻的部分节点，或根据文件访问路径规律，将热点文件复制到高频服务请求转发节点。仿真表明，最低负载优先策略和基于访问路径的目标节点选择策略，均是高效的文件复制目标节点选择策略。前者能快速消除对等网络中的过载节点，后者能显著降低文件查询服务的平均访问跳数。为了客观比较不同搭便车抑制机制的效率差异，归纳出搭便车抑制机制的效率评价核心指标集；提出复杂对等网络图来定量描述搭便车抑制机制对对等网络状态的

5、影响。复杂对等网络图描述了对等网络的拓扑结构、节点异质性和共享文件分布状态等特征，定义了搭便车抑制机制的效率评价核心指标集。应用复杂对等网络图和无标度网络理论，分析了FRWBBA对搭便车节点比率、服务可用性、对等网络健壮性等的影响规律；比较了FRWBBA和基于激励的搭便车抑制机制的效率差异，得出FRWBBA是更受节点用户和对等网络运营者欢迎的搭便车抑制机制。为了测试FRWBBA的工程可行性和效率，用Java实现了FRWBBA，并封装为AntifreeridingWare软件包。基于语义的对等网络科技文献共享系统Se

6、mreX采用AntifreeridingWare抑制对等网络中的搭便车行为。该应用实例表明AntifreeridingWare有效、可行，且易于在第三方对等网络文件共享系统中应用。与基于激励的对等网络搭便车抑制机制相比，FRWBBA维护了对等网络服务的公平性、保证了对等网络尽力为全体用户提供服务；与基于博弈论的搭便车抑制机制相比，FRWBBA无需对等网络节点行为的全局信息，易于实现且可扩展性强；与采用社会网络和经济模型的搭便车抑制机制相比，FRWBBA更具工程可行性。关键词对等网络搭便车激励机制文件共享复制II华中

7、科技大学博士学位论文ABSTRACTMostofpeersinPeer-to-Peer(P2P)networksmerelytakewhattheyneedfromothers,andonlyafewaltruisticpeersprovideservices.Theseselfishbehaviorsareregardedasfreeriding,andselfishpeersarereferredtoasfreeriders.FreeridingisagreatchallengeforP2Pnetworksbe

8、causeitimpairsrobustness,availability,andlifetimeofP2Psystems.Someanti-freeridingmechanismsareproposed,amongwhich,theincentivemechanismsnotonlydegradetheQualityofService(QoS)offree