基于分布式哈希表的对等系统关键技术研究

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1、上海交通大学博士学位论文基于分布式哈希表的对等系统关键技术研究姓名：邹福泰申请学位级别：博士专业：计算机系统结构指导教师：马范援20041101申请上海交通大学博士学位论文基于分布式哈希表的对等系统关键技术研究系统的可用性和效率是重要而又关键的。本文研究了P2P系统中应用分布式哈希表技术所存在的这些极富挑战性的问题，在保障分布式哈希表技术带来的优良性能的前提下，在一定程度上突破了DHT技术应用的局限性，初步解决了上述的挑战性问题，取得了有价值的进展，主要的创新性贡献如下：1．提出了在动态网络环境下自适应的拓扑调整模型――SHT(SessionHeterogeneity

2、Topology)，能够有效地控制DHT拓扑维护开销并提高了系统资源的可用性，较好解决了DHT拓扑维护的高开销问题。SHT利用节点的会话异构特性将DHT重构，将DHT的拓扑构造变成仅由稳定节点组成，从而大大降低了拓扑适应动态环境的调整开销。研究揭示出会话时间短的节点是拓扑调整的主要扰动因子，因此建议拓扑设计时将它们聚簇于稳定节点，并由稳定节点代理它们的请求，从而在保证它们能够正常使用系统的同时又将它们的扰动限制于局部于稳定节点的动荡。理论分析和实验表明一个合理的聚簇大小存在使得拓扑达到近似最优化，此时减少的开销达到近似最小。2．提出了基于小世界理论的概率缓存链技术，能

3、够在高度分散的低状态路由表下达到较高的路由效率，较好解决了DHT路由的低效率问题。研究利用了DHT路由的贪婪特性及查询的反馈机制，构造了概率缓存的路由快捷链，由此在路由表链间形成了一个小世界，使得系统的路由性能得到全局性的优化。设计充分考虑了静态与动态下的收敛问题，并设计主动查询机制以适应动态环境并加速收敛，使系统性能得到保障。由于设计采用的是查询反馈机制以及缓存技术，具有较强的现实意义。特别对于当前的一大类采用低状态DHT路由表的具有高度松散结构的P2P系统，能够在轻微的修改下达到路由效率的可观的提高。3．提出了基于向量空间模型(VSM)的相似文档搜索方法和技术，使

4、得DHT查询能支持多关键字查询和相似文档搜索，从而突破了DHT查询的单关键字的精确匹配约束，使DHT查询的应用范围大为扩展，较好解决了DHT查询的应用局限性问题。研究在两方面对DHT查询进行改进。一方面，目前基于DHT的多关键字查询技术，通常采用单关键字的组合查询的模式，带来较多的网络开销。通过VSM技术将多个关键字形成了向量空间模型VSM中的向量，并使得查询相关于此向量，从而能够支持多关键字查询并去除了单关键字组合查询所需的大量网络开-II-申请上海交通大学博士学位论文摘要销。另一方面，当前DHT查询的局限性本质是由于哈希使得查询失去了语义性支持，仅能够支持精确匹配

5、，而利用VSM技术进行文档标识的哈希空间重映射，使得DHT文档标识具有相似性的语义，从而支持相似性文档搜索。关键词：对等系统，分布式哈希表，拓扑，路由，查询，会话异构，小世界模型，相似文档搜索-III-申请上海交通大学博士学位论文ABSTRACTRESEARCHONTHEKEYTECHNIQUEOFPEER-TO-PEERSYSTEMSBASEDONDISTRIBUTEDHASHTABLEABSTRACTPeer-to-Peer(P2P)systemisaresearchfieldwithrapiddevelopment.Fortheapplicationareaso

6、fP2PsystemshavegraduallyexpandedfromtraditionalfilesharingtodistributecomputingoverInternet,somekeyfeaturessuchasdeterministiclocatingandlowqueryoverheadsareneededforP2Psystems.P2Psystem,basedonDistributedHashTable(DHT),canprovideaserialofniceperformancesuchastheconsistentdistributionof

7、megadataintheInternet,theexactlocatingofroutingswithfewhops,highfault-toleranceandself-organizationetc.,soithasbecometheresearchhot.DHTtechniqueistightlyrelatedtothewholedesignofP2Psystems,especiallytothethreekeydesigntechniques:topology,routingandquery.Asamatteroffact,itdeeply