结构化P2P网络中基于兴趣的搜索机制研究

来源 :山东师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qiufeng115
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随着信息技术的发展,P2P技术作为一种新型的网络应用模式受到了广泛关注。传统的互联网使用集中式拓扑结构,存在单点失效、服务器瓶颈等缺陷,P2P网络的出现能够较好的解决这些问题。在分布式的P2P网络中,节点(Peer)的地位相同并可相互通信,可充分利用网络中的边缘性资源,不存在集中式结构的种种缺陷。并且,P2P系统的能力和资源在理论上是系统中所有节点的总和,因此其可扩展性也更好。相对于集中式结构,P2P技术还具有去中心化、自组织性等优点。如今,P2P技术主要应用在网络资源(文件、计算能力、带宽等)共享、协同工作、即时通讯等方面,而这些基于P2P的应用都在不同程度上依赖于P2P网络中的路由效率,所以如何在分布式的P2P环境中有效的提高路由的效率是P2P技术研究的重点。近来,结构化P2P网络因其结构的规则化和清晰性逐渐成为一种研究趋势,多数围绕P2P技术的研究也都是基于结构化P2P网络。因此,本文在以往研究的基础上,结合P2P网络的特性,围绕DHT网络路由效率的提高等问题,提出优化方案并分析模拟,研究结构化P2P网络中的资源定位方法和路由机制。本文的研究内容主要包括以下几个部分:首先,分析了当前国内外对等网络的研究现状,介绍了其应用领域;随后对对等网络的概念、特点进行了阐述。将对等网络划分为集中式P2P网络、非结构化P2P网络、结构化P2P网络和混合式P2P网络进行介绍,分别讨论了各类网络结构中典型的网络模型和搜索算法,并总结了这些模型和算法的特点。对小世界模型进行了描述,引出本文研究中心,即基于节点兴趣优化的搜索机制,讨论了这种优化方式的可行性及有效性。随后,提出一种基于本体的P2P网络资源检索算法。根据结构化P2P网络中只能根据关键词进行精确匹配的搜索,而不能进行复杂查询与语义化查询的缺点,提出一种可以支持复杂、语义查询的搜索算法SOC(Semantic Ontology Chord)。该算法是由经典的Chord模型调整而来,算法改进了结构化P2P网络中的DHT机制,将原本节点维护的<Key, Value>改进为<Class, Key, Value>,使原本节点维护的资源信息由零散变为具有相关性,这样节点在查询时将返回更多同类资源,提高了查准率和查全率。同时,利用本体技术进行资源的模糊检索:节点在维护原本路由表的同时还维护了兴趣相近节点的信息,这样,节点在查询时可以先向这类节点发送查询消息。由于本体可以较好的在语义层次上匹配资源,因此将可以返回更多语义相似结果,进一步提高查全率。最后,使用PeerSim模拟器对该搜索算法进行仿真模拟,通过实验结果可以看出,相比较于Chord模型,该算法能够有效的提高整个网络的查全率。最后,提出一种多兴趣聚类的P2P网络模型。由于结构化P2P网络中DHT机制在节点查询时不能获得全局信息,为进一步提高DHT网络中查询的效率,减少查询过程中的路由跳数,增强可扩展性,提出一种基于节点兴趣的网络模型MIKAD(Multi-Interest clusteringKAD)。该模型是由经典的Kademlia模型改进而来,其使用后缀树聚类(Suffix TreeClustering,STC)算法来计算出节点的多个兴趣,随后,节点根据自身兴趣加入到对应的兴趣聚类中。节点因自身多个不同的兴趣,将会加入到不同的兴趣聚类,而在某个兴趣聚类内部,节点的其它兴趣资源对本聚类内其它节点是不可见的。兴趣聚类内部使用超级节点来组织、管理和维护,并负责索引本聚类内资源信息。这样在逻辑上,整个网络就组织为一个层次式结构,上层是超级节点间的连接,下层即为所有网络节点共同组织。最后,通过PeerSim模拟器对模型进行了仿真模拟,实验结果表明,随着节点数量的增加和网络规模的扩大,该模型具有较高的查询效率。
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