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1、河北工业大学 硕士学位论文 基于DHT的P2P网络资源搜索问题研究 姓名：张竹楼 申请学位级别：硕士 专业：计算机应用技术 指导教师：许智宏 20091101 河北工业大学硕士学位论文 i 基基于于 DHT 的的 P2P 网网络络资资源源搜搜索索问问题题研研究究 摘摘要要 P2P 网络即对等网络，是计算机网络技术领域新的研究热点。P2P 网络中存在大量的 共享资源，如何在众多资源中定位符合用户需求的资源即资源搜索问题，基于分布式哈希 表（DHT）的 P2P 网络资源搜索技术作为 P2P 网络搜索技术中的重点，受到广泛关注。 基于 DHT 的 P2P 网络资源搜索技术中的典型算法为 Chord、
2、Pastry、CAN、Tapestry， 通过研究发现，Chord 中当查询请求发生在两个性能较差的节点之间时，受节点自身资源 的限制，将造成很大的网络延迟，影响查询效率；此外 Chord 查找算法为单向查找，当目 的节点与当前节点距离较远时，需经多次跳转，增加了路由跳数。针对 Chord 存在的问题， 本文提出了改进算法双向主从式 Chord 算法，该算法对 Chord 从拓扑结构和查找方向 两个方面进行了改进：一是拓扑结构方面，引入超级节点的思想，将网络中节点根据节点 性能分为超级节点和普通节点，选取处理能力强，网络带宽好的节点作为超级节点，由超 级节点构成 Chord 主环，普通节点由超
3、级节点管理，超级节点与其管理的普通节点构成 Chord 从环，形成主从式 Chord 结构，普通节点的查询请求通过超级节点来处理，有效降 低了路由延迟。二是查找方向方面，将 Chord 中的单向查找通过增加一个逆向路由表的方 式改进为双向查找，即节点既可以沿顺时针方向进行查找，也可沿逆时针方向，当目的节 点位于顺时针方向的后半环时，节点按逆时针方向的查找跳数将比顺时针方向查找的跳数 有所减少，为此节点在每次跳转时，选择一个相对较优的方向进行，由此可以减少路由跳 数，提高查询效率。 为验证双向主从式 Chord 算法的有效性，本文采用麻省理工学院提供的 P2P 仿真平台 P2Psim 对改进后的
4、算法进行了仿真实验，大量的实验数据表明，双向主从式 Chord 算法降 低了路由延迟，减少了路由跳数。 关关键键词词：对等网络，分布式哈希表，Chord，双向主从式 Chord，资源搜索 基于 DHT 的 P2P 网络资源搜索问题研究 ii RESEARCH ON RESOURCE SEARCH OF P2PNETWORK BASED ON DHT ABSTRACT P2P is peer to peer , one of new computer network technology research hot spot. There are a lot of shared resources
5、 in P2P networks, and the resource search problem is how to locate the resource that can meet the requirement of client among those resources. Based on distributed hash table as the important technology in P2P network resource search has received widely concerning. Chord, Pastry, CAN, and Tapestry a
6、re the classical algorithm of P2P network resource search technology that basing on DHT. We find that when the query occurs between two poor performance nodes, as the constraints of their own resource, it will result in significant network delays so as to affect query efficiency; In addition, chord
7、lookup algorithm as one-way searching will jump many times when the destination is very far, and it increases the routing hops. For the Chord existing problems, this paper proposes an improved algorithmbidirectional master-slave chord algorithm and it does two improvements for chord: firstly, it dra
8、ws the idea of super-node for the topological structure, so we can divide network nodes into super-nodes and ordinary nodes, the super-nodes should be capability of processing and good bandwidth, and it makes up of chord primary ring and supervises the ordinary nodes, so super-nodes and ordinary nod
9、es together constitute master-slave chord structure, then the ordinary nodes query can be handled through super nodes so as to reducing the routing delay. Secondly, for searching directions, we improve the one-way searching of chord by adding a reverse routing table into bidirectional searching meth
10、od. For the new algorithm, the node can find messages either clockwise direction but also counter-clockwise. When the destination node is located in the clockwise second half ring, it will decrease the number of hops count by counter-clockwise than clockwise. Then, we can see that selecting a relati
11、ve better direction to hop will reduce the routing hops to improve query efficiency. To verify the bidirectional master-slave Chord algorithm, this paper use the P2P simulation platformP2Psim, provided by the Massachusetts Institute, to do simulation experiments with the improved algorithm. A large
12、number of experimental data show that the bidirectional master-slave chord reduces the network latency and routing hops. KEY WORDS: peer to peer, distribute hash table, chord, bidirectional master-slave chord, resource search 原原创创性性声声明明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成 果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成
13、果不包含任何他人创作的、已公 开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人 和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 学位论文作者签名：日期： 关关于于学学位位论论文文版版权权使使用用授授权权的的说说明明 本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的规定。同意如下各项内 容：按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和 电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索 以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者 机构送交
14、论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的 部分或全部内容用于学术活动。 （保密的学位论文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名：日期： 导师签名：日期： 河北工业大学硕士学位论文 1 第第一一章章 绪绪论论 1-1 课课题题的的研研究究背背景景 P2P 可以译为点对点技术，其特征在于分布式，与传统的 C/S，B/S 模式不同，它不再受中心服务 器的约束， 网络中的节点既是客户端， 也是服务器， 节点之间以对等的方式共享网络中各个节点的资源， 如存储空间，闲置的计算能力等1。 P2P 网络中节点间是对等的含义不是指网络中各个节点的处理能力的对等， 而是指其在逻辑
15、上地位 的对等，这种对等是区别与服务器/客户端模式的。可以看出 P2P 网络弱化了服务器的概念，甚至取消 了服务器的概念， 网络中的节点不再对节点是服务器角色还是客户端角色进行区分， 各个节点既可以像 C/S 模式中的客户端一样请求服务，也可以像 C/S 模式中的服务器一样提供服务。由此可以总结出 P2P 技术的本质是分散化， 将原先集中存储于中央服务器上的资源分散到网络中各个节点上， 实现了对大量 终端节点处理能力和潜在资源的充分利用，同时节点之间交换资源和服务也不再需要服务器。 财富杂志将 P2P 技术评为改变因特网未来的四大新技术之一2。随着 P2P 技术的发展，该项技 术的应用领域已经
16、从最初的为了实现对音乐文件的共享扩展到众多的应用领域， 如协同计算、 流媒体应 用、即时通讯等3。 随着 P2P 技术的飞速发展和 P2P 应用领域的不断扩展， 由网络中众多节点共享的资源均存储在 P2P 网络之上，其数量是十分庞大的。例如音乐共享软件 Napster4的主要作用就是进行 MP3 音乐文件的查 找和下载，它的出现令无数的音乐爱好者美梦成真，众多用户加入到使用 Napster 的行列中来，在最高 峰时 Napster 网络注册用户几乎达到 8000 万，这一数字是十分巨大的。在这样的网络中，即使每个用 户仅将自己少量的资源共享， 整个网络中所存储的共享资源的规模也是极其庞大的， 也正是这些海量的 资源吸引着更多的用户，在此情况下，如何在众多的资源中检索到自己想要的资源就显的尤为重要了。 通过研究表明，关于 P2P 搜索问题的研究主要集中于两个方面：一是对搜索算法进行研究，进而 改进搜索算法；二是对 P2P 网络的体系结构进行研究,从结构上优化网络。两个方面研究的最终目标都 是为了实现资源的高效、快速、准确定位5。 1-2 国国内内外
