基于节点行为p2p网络激励体系探究

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1、基于节点行为P2P网络激励体系探究　　摘要：P2P网络中节点的自主行为使网络性能受到限制，基于博弈理论的激励机制能应对P2P节点行为的复杂性。在对节点行为建立其策略模型的基础上，针对P2P网络拓扑、路由及资源分配等各层面来设计相应的激励机制，以提高网络性能和服务质量，并通过计算机仿真技术提出其验证平台的设计方案，以验证所提激励机制的有效性和可靠性。关键词：P2P；激励机制；博弈理论；行为策略；验证平台中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044（2013）21-4803-05近些年，在飞速发展的P2P（Peer-to-Peer）16网络技术的推

2、动下，互联网的信息存储模式由以往的“内容位于中心”模式逐渐转变为“内容位于边缘”模式，充分挖掘了网络中所有空闲主机的计算能力，有效地提高了信息查询与搜索的效率，从而彻底改变了人们发布与获取信息的方式。但随着现有P2P系统的广泛应用，P2P系统的缺陷也逐渐暴露出来：P2P系统始终无法达到理论的最佳性能，主要是由于节点自主行为引起的安全风险和不可靠的服务质量等因素严重制约了系统中用户节点之间的合作关系。面对复杂的P2P节点行为，基于微支付的激励机制、基于信任管理模型的激励方案[1，2]和将网络技术和社会学方法相结合所研究的基于博弈的激励机制模型[3，4，5]得到了普遍

3、的关注。其中，基于微支付的激励机制的优点在于可靠性强，但是这种机制中所使用的虚拟支付手段涉及到虚拟的货币的发行、分配和流通，这就需要中央服务器来跟踪各种各样的交易，因此存在服务器瓶颈问题，这与P2P网络设计的初衷相违背。基于信任模型的激励机制根据信任值的获取方式可分为基于直接信任的和基于信誉的两类。其中，基于直接信任的激励机制的只适用于多人同时传输相同大型文件的传输。而基于信誉的激励机制由于需要从第三方获取信息，因此存在着信息的可靠性问题和对信息提供节点的信任问题。16基于博弈理论的激励机制研究思路主要可以分为基于针锋相对方式和基于经济分析方式两类，且目前的研究大

4、多是针对搭便车问题和公共悲剧问题的。但除此以外，P2P网络还存在着节点的恶意行为，如欺骗、诋毁、合谋[6]、洗白[7]、背叛[8]、伪造攻击[9]等等，且几乎各种类型攻击方式的组合都可以产生一类新的攻击方式。而传统的基于信任模型的激励机制是通过对节点历史行为的评估来衡量节点的善意程度。当面对节点行为策略的多样性和复杂性时，即使通过更为复杂的信任模型也无法明确地反映出节点的行为特征。因此，该文工作将在基于博弈理论的激励机制上展开研究，首先利用博弈理论建立P2P节点行为策略博弈模型，并在此基础上针对P2P网络拓扑、路由及资源分配等各个层面的问题设计出相应的激励机制，从

5、而形成一整套的基于节点行为的P2P网络激励体系，以提高P2P网络和业务的服务质量。为验证所提激励机制和算法在大规模高度动态的P2P网络中的可靠性和有效性，可采用计算机网络仿真技术研发基于节点行为的P2P网络激励机制有效性验证平台。1P2P节点行为策略模型目前，现有文献所提出的博弈模型大多没有考虑节点行为策略的复杂性、节点类型的多样性及节点信息的不对称性。因此，该文首先分析P2P网络中节点用户的心理动机和行为特征，提出P2P网络节点行为策略模型[10]。P2P节点的类型可以分为两类：善意节点G（Goodnode）和恶意节点B（Badnode）。两种类型的节点均有各自

6、的行为策略。善意节点的行为策略包括：合作策略C（Cooperation）和不合作策略N（Non-Cooperation）。例如在文件共享系统中，合作策略是指善意节点对所有邻居节点的服务请求或者转发请求均给予响应，不合作策略是指善意节点对所有的请求均不回应，也不接受其他节点的响应。也就是说，在不合作策略下，善意节点退出P2P网络。两个G节点的博弈收益矩阵如表1所示。其中，u为节点合作的收益；v为节点合作时所需要付出的代价。16此外，该文还进一步认为P2P节点能够转换自身的类型，形成背叛策略。如在文件共享系统中，背叛策略是指节点在系统中的初始阶段和周围节点采取合作策略

7、，随后从某个时刻起转变自身类型，利用周边节点对其以往的善意认定进行攻击和共谋等恶意行为。综上，本节分析了节点的类型，以及不同类型节点的策略集合，节点可以按照一定的规则调整自身的行为策略以获得最大收益，为进一步研究基于节点策略博弈模型的P2P网络激励体系提供理论基础。2P2P网络激励体系研究P2P网络的拓扑结构、路由协议以及资源分配方式直接关系到P2P网络的服务质量。目前现有针对上述层面的研究并没有考虑到节点自私行为以及恶意行为对P2P网络的影响。该文将在节点策略博弈模型的基础上，分别研究基于节点行为策略的拓扑构造、安全路由以及基于市场机制的资源分配，使得P2P网络

8、在面对节点