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P2P网络完全对等的特性使P2P网络技术得到广泛应用,为用户提供了极大的自由和便利。P2P网络技术有效整合了Internet的潜在资源(包括存储资源、计算资源和内存资源等)。借助其零成本、病毒式的传播模式,基于它的分布式应用近几年也得到了长足的发展。大部分P2P应用都有P2P网络模型支撑,但特定的P2P网络模型因自身的局限性而只适合特定的P2P应用。因此,需要寻求更为通用的P2P网络模型,目前P2P网络模型的研究既是重点,也是难点。如何进一步提高P2P网络路由效率、降低网络带宽占用、提高网络的可扩展性以及增强管理机制都是一个非常值得研究的问题。
针对当前P2P网络模型存在的缺陷和不足,本文分析和研究了P2P网络模型的工作原理和关键技术问题,在提高基于IPv6的P2P网络寻路效率与降低寻路时延方面做了大量深入的研究。本文的主要工作和成果包括:
①结合IPv6网络本身所具有的地址聚类性,本文提出了一种基于IPv6的混合P2P网络模型HMP2P6(Hybrid Model of P2P network based on IPv6),该网络模型考虑了P2P网络中节点之间的异构性,引入了超级节点的概念,根据节点的能力将节点进行划分,将结构化的Chord网络与非结构化的Gnutella网络进行有效地融合。针对Chord所存在的绕路、单向定位缺陷、缺乏缓存机制等问题,模型中还提出了基于最近访问纪录的双向定位策略,提高了资源的查找效率,降低了查找延时。
②考虑到超级节点的承载力和Gnutella子网的洪泛效果,提出了子网规模的自适应调整策略,该策略通过预先给子网规模设定相应的临界点,随着系统的运行,临界点的值不断自适应调整,以适应当前网络状况,一旦子网规模超过相应的临界点,便进行子网分裂或子网合并,保证了系统模型的稳定性。
③针对HMP2P6网络模型中由于热点访问导致的负载不平衡问题,提出了基于节点间物理距离的负载均衡方案。该方案利用IPv6的地址聚类性,负载转移在物理位置相近的节点区域之间进行,减少了负载转移的开销(包括带宽、延迟等);由轻载节点负责主要的负载转移操作,节省了重载节点的资源,提高了负载转移质量;在一个区域上整体进行负载转移与传统的只在节点之间进行负载转移相比加快了负载转移的速度,减少了算法运行的次数。
最后,在仿真实验基础上对所提出的HMP2P网络模型性能进行分析和验证,实验结果表明,与P2P网络模型Chord和Gnutella相比,该模型在综合性能上得到明显改善。该网络模型结合了结构化的Chord网络和非结构化Gnutella网络的优点,使两种网络相互合作,达到互补的效果。