移动网络动态拓扑构造若干技术的研究

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3.0 陈辉 2024-11-19 6 4 2.28MB 72 页 15积分

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摘要

P2P 计算模式具有完全的分布式、自组织等特征，在许多领域已得到广泛的

应用。随着网络基础设施逐步建立和移动通信技术的成熟，以及移动计算设备快

速发展，逐步突破计算与待机能力的瓶颈，统一地数据格式也日趋成熟。正因为

此，利用便携机、移动电话等移动设备，可以很方便将移动用户共享、交互、协

作等移动性应用需求完成。在学术研究和工业开发中，P2P 技术已经开始扩展到

移动网络环境中。但是，移动网络是资源受限的系统，在移动环境下构建 P2P

网络将受到其固有特性的影响，如移动设备相对短缺的能源和资源、通信能力较

弱、网络动态多变和网络连接不可预见性的中断等问题，这些都给在移动环境下

构建 P2P 网络带来了一定的困难。

网络拓扑技术、资源搜索策略等方面的研究是移动 P2P 方面的关键技术，也

是目前学术研究的焦点。移动 P2P 网络拓扑结构，不仅需要考虑到异构网络的互

通和融合，而且要独立于多样化的具体应用，并要保证网络的可扩展性。而资源

搜索策略是 P2P 应用中所面临的核心问题之一，如何以有效的手段快速响应用户

的资源请求关系到整个 P2P 应用的效率和性能。而针对上述问题，本文致力于这

两个方面的研究，试图在移动 P2P 网络拓扑生成方法和资源搜索策略方法做出一

些贡献。

本文首先介绍了 P2P 的相关概念以及移动 P2P 的相关概念及关键技术；其次

分析了当前在移动 P2P 网络拓扑生成技术并提出了一种移动 P2P 网络拓扑生成

方法，然后为其实现了一个可视化的模拟实验原型系统，通过该系统可以方便直

观地去分析和比较算法的性能。

另外本文在分析了当前 P2P 资源搜索策略优缺点，提出了一种适用于移动环

境下的改进模型，通过引入分层和超级节点的概念，超级节点间采用双向 Chord

搜索策略，普通节点与超级节点则采用直接通信机制来构建搜索策略。仿真结果

表明，该模型在平均查找路径和平均查找时延等方面有着较好的性能。

关键字：P2P 移动 P2P 网络拓扑技术资源搜索策略分层超级节点时

延

ABSTRACT

P2P computing model has full-distributed characteristic and self-organization

characteristic,has been widely used in many fileds. With the gradual establishment of

network infrastructure and the mature of mobile communication technology,and the

rapid development of mobile computing devices,the limitation of compute and

standby capacity has been settled gradually,data format also became increasingly

unified.Therefore,make use of laptops, personal digital assistant,mobile phone in

order to complete share,communication,collaboration between mobile users in mobile

applications .P2P computing model has began to expand to mobile devices and mobile

netword filed in academic research and industrial development.However,Mobile

network is a constrained-resource system, construct P2P network in mobile

environment exists some of its inherent flaws and features,such as shortage of energy

and resources of mobile computing devices, relatively weak in communication

capacity,frequently network change,and interruption of the unpredictability of

network connection etc,these brought some difficulties to build P2P network in

mobile environment..

Research of Network topolosy,Resources search strategies are critical technical in

mobile P2P network,are also currently the focus of academic reseach.Topology of

mobile P2P network not only need to consider interoperability and integration of

heterogeneous network ,but also must be independent in variety of specific

applications,an should ensure network scalability.Equally the strategy of resource

search is a core problem of P2P application,how to fast respond to user request by

effective means,this related to the efficiency and performance of P2P applications.To

these issues,this essay commit itself to research of these aspects,trying to make some

contribution to topology generation method in P2P network and strategy of resource

research.

First,The paper introduces the concept of P2P ,the concept of mobile P2P network

and key technologies.Second,Analysis currently topology generation technology and

propose a method of topology generation in mobile P2P network.Last,achieve a visual

prototype system,and use the system can be conveniently to analysis and compare the

performance of algorithm.

On ths side,this paper analysis the advantages and disadvantages of currently

strategy of resources research in P2P network, propose a improved model in mobile

environment.This model introduce the concept of stratification and super node,use the

two-way Chord between super nodes,make use of a direct communication mechanism

between super node and ordinary node to build the strategy of resource research.

Simulation results show that the model has better performance in the average search

path and the average search delay.

Key words:P2P,mobile P2P network,Topology,strategy of Resources

Search,stratification,super node,delay

摘要

ABSTRACT

第一章绪论 ........................................................ 1

§1.1 研究背景及意义 ..............................................1

§1.2 本文的主要工作及结构 ........................................2

第二章移动 P2P 网络概述 ............................................ 4

§2.1 P2P 网络概述 ................................................ 4

§2.1.1 P2P 网络定义 ............................................ 4

§2.1.2 P2P 网络的特点 .......................................... 6

§2.1.3 P2P 网络分类 ............................................ 6

§2.2 移动 P2P 网络概述 ............................................9

§2.2.1 移动 P2P 网络的定义及特征 ................................9

§2.2.2 移动 P2P 网络与移动 Ad-Hoc 网络的区别 ....................11

§2.2.3 移动 P2P 的应用场合 .....................................11

§2.3 移动 P2P 的关键技术 .........................................12

§2.3.1 移动 P2P 网络体系结构 ...................................12

§2.3.2 移动 P2P 资源搜索策略 ...................................14

§2.3.3 网络结构一致性 .........................................15

§2.3.4 移动 P2P 网络数据分发 ...................................17

§2.3.5 移动 P2P 网络安全与隐私问题 .............................17

第三章一种移动 P2P 网络拓扑生成方法 ............................... 19

§3.1 背景技术 ...................................................19

§3.1.1 洪泛 ...................................................19

§3.1.2 几种改进的洪泛方法 ..................................... 19

§3.1.3 地标聚类 ...............................................20

§3.1.4 基于 IP 地址的分配策略 ..................................21

§3.1.5 节点交换 ...............................................21

§3.2 临近信息的获取 .............................................23

§3.3 网络拓扑生成的基本方法 .....................................25

§3.3.1 标识符空间 .............................................25

§3.3.2 路由 ................................................... 26

§3.3.3 拓扑的维护 .............................................27

§3.4 节点移动的处理 .............................................28

§3.5 模拟实验及结果分析 .........................................30

§3.5.1 实验准备 ...............................................30

§3.5.2 模拟实验平台的实现 .....................................31

§3.5.3 模拟实验结果及分析 .....................................34

§3.6 本章小结 ...................................................35

第四章移动 P2P 网络中资源搜索策略 ................................. 36

§4.1 P2P 资源搜索策略 ........................................... 36

§4.1.1 Chord ..................................................36

§4.1.2 Pastry .................................................37

§4.1.3 CAN ....................................................38

§4.1.4 三种搜索策略的比较 .....................................39

§4.2 移动 P2P 资源搜索策略 .......................................40

§4.2.1 移动 P2P 资源搜索策略研究现状 ...........................40

§4.2.2 移动 P2P 资源搜索策略研究方法 ...........................41

§4.3 相关工作 ...................................................42

§4.3.1 双向查询 Chord ..........................................42

§4.3.2 One-Hop ...............................................43

§4.3.3 EpiChord ..............................................44

§4.3.4 HMPN ..................................................44

§4.4 T_Chord 模型 ............................................... 45

§4.4.1 T_Chord 模型相关信息定义 .............................. 46

§4.4.2 T_Chord 模型路由机制 .................................. 48

§4.4.3 节点的加入和离开 .......................................50

§4.4.4 资源的发布 .............................................52

§4.4.5 T_Chord 模型的情景案例分析 ............................. 52

§4.4.6 T_Chord 模型的优势 ..................................... 53

§4.5 模拟实验及结果分析 .........................................54

§4.5.1 P2PSim 简介 ............................................ 54

§4.5.2 仿真的实现 .............................................55

§4.5.3 仿真实验结果分析 .......................................58

§4.6 本章小结 ...................................................61

第五章总结与展望 ................................................. 62

§5.1 本文主要工作 ...............................................62

§5.2 后续工作 ...................................................62

参考文献 .......................................................... 64

在读期间公开发表的论文和承担科研项目及取得成果 .................... 67

致谢 .............................................................. 68

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摘要P2P计算模式具有完全的分布式、自组织等特征，在许多领域已得到广泛的应用。随着网络基础设施逐步建立和移动通信技术的成熟，以及移动计算设备快速发展，逐步突破计算与待机能力的瓶颈，统一地数据格式也日趋成熟。正因为此，利用便携机、移动电话等移动设备，可以很方便将移动用户共享、交互、协作等移动性应用需求完成。在学术研究和工业开发中，P2P技术已经开始扩展到移动网络环境中。但是，移动网络是资源受限的系统，在移动环境下构建P2P网络将受到其固有特性的影响，如移动设备相对短缺的能源和资源、通信能力较弱、网络动态多变和网络连接不可预见性的中断等问题，这些都给在移动环境下构建P2P网络带来了一定的困难。网络...

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