基于超级节点结构的P2P拓扑构造及查找技术

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1、毕业论文题目：基王塑丝茔：量缱掏鲍里2￡堑茎I塑造盈查垫垫盔2005指导教师(姓名、职称)：遗垡垂整撞摘要在P2P网络中，拓扑构造和查找是两个最核心的问题，目前最主要的P2P体系架构包括集中索引式、分布式非结构化、分布式结构化和超级节点结构四种类型。集中索引式结构查找效率较高，管理简单，但存在单点失效与可扩展差问题。分布式非结构化拓扑虽然解决了单点失效问题，但节点间采用的泛洪查找方式会产生过多的网络流量，查找结果和查找长度也不确定。分布式结构化拓扑支持数据定位，但不足之处在于对模糊查找支持差并且在高度动态的环境中路由维护

2、代价过高。对此，研究人员提出超级节点结构来改进拓扑构造和查找。在超级节点结构中，系统分为两层，上层由能力较强的节点组成，称为超级节点，下层是普通节点，普通节点不参与系统的路由，查询通过超级节点进行，由于减少了参与路由的节点数量，所以超级节点拓扑能有效降低查找长度，并能减少普通节点对系统性能产生的影响。目前的超级节点拓扑构造方案和查找并不完善，仍然存在以下问题：(1)在非结构化超级节点拓扑构造中，固定的两层结构限制了拓扑性能的改善，基于谣言的随机深测方式带来过高的成本，同时无序的构造方法也给拓扑带来安全问题。(2)结构化超

3、级节点拓扑不支持模糊查找，也不适应动态环境。当超级节点失效时，不仅需要修复拓扑，结构化资源索引也需要重新发布。(3)在目前的超级节点查找中，采用简单的泛洪或随机游走等消息传递方式，效率不高，在超级节点兴趣集簇查找中不能实现对任意兴趣组的快速定位，同时也没有将非结构化模糊查询和结构化数据定位方式结合起来。针对当前超级节点拓扑和查找存在的问题，本文提出以下解决方案：(1)提出一种分级有序的非结构化超级节点拓扑构造方案(HOST)。系统不再采用固定的层次，而是根据网络规模进行自适应分层。HOST采用有序的拓扑构造方案，超级节点

4、从能力强的叶节点中进行选拔。与现有非结构化超级节点拓扑构造方法相比，HOST能有效降低拓扑构造成本，减小超级节点负载，并且能显著降低拓扑构建成本和失效修复成本。(2)在结构化超级节点拓扑构造方面，提出基于分层象限空间的超级节点模型(Quad)。分层象限空间类似于树形结构，支持广度优先和深度优先遍历，另外分层象限空间本身又是一个数值空间，所以Quad同时支持模糊查询和数据定位。另外，超级节点在拓扑中的位置不再由ID标识决定，而是由位置标识确定，失效超级节点的位置标识可以赋给处于相同位置的新超级节点，降低了超级节点失效产生的

5、影响。与现有超级节点拓扑相比，Quad数据定位在常数度数下达到O(109N)定位性能，并在路由状态数和路由效率上获得更好的权衡。在动态环境中，Quad能更有效地处理超级节点失效；在性能上，它具有更少的拓扑构建和失效修复成本并具有良好的负载均衡性。(3)提出三种超级节点查找技术。一是超级节点层的的回溯扩展查找技术，将泛洪和随机游走方式进行折衷，兼顾了网络流量和查找长度；二是利用BloomFilter技术对回溯扩展查找技术进行改进，进一步降低其查询成本并提高查找效率；三是实现了基于超级节点的兴趣集簇查找，可以利用结构化方式高

6、效定位任意兴趣组。与现有的超级节点查找技术相比，Quad超级节点查找在查询成功率、查找长度、查找成本以及定位兴趣集簇方面均比现有的超级节点查找技术有所改进。关键词：对等网络；超级节点；拓扑构造；分层象限空间；兴趣查找THESIS：P2PTopologyConstructionandSearchTechniquesBasedonSuper-peerStructureSPECIALIZATION：ComputerAppliedTechnologyPOSTGRADUATE：FENGJin．XiaoⅣ匝NTOR：XIEJun—Y

7、uan，ProfessorInP2Pnetwork．topologyconstructionandsearcharetwokeyissues．CurrentP2Ptopologystructuresmainlyconsistofcentralindextopology，distributedunstructuredP2Ptopology,distributedstructuredP2Ptopologyandsuper．peertopology．Centralindextopologyhashighsearchemcien

8、cyandsimplemanagementrequirementbutithasthedrawbacksofsinglepointoffailureandpoorscalability．DistributedunstructuredP2Ptopologysolvesthesinglepointoffailurebut