基于用户需求的内容分发P2P网络资源定位搜索模型研究

发布时间：2017-11-03 12:04

  本文关键词：基于用户需求的内容分发P2P网络资源定位搜索模型研究

  更多相关文章： 内容分发P2P网络 资源定位 稀有资源 泛洪搜索 绯闻搜索 用户兴趣社区

【摘要】：非结构化内容分发点对点(P2P)网络是建立在Internet上的一层新的网络架构,被广泛的应用于资源共享和资源分配服务中。因此,资源定位也成为了非结构化内容分发P2P网络的核心问题之一。资源定位技术实现了P2P分布式网络拓扑结构、路由转发协议和资源搜索定位等基本功能。但与此同时,内容分发P2P分布式网络的规模巨大和动态性等特点也增加了资源定位技术的难度。因此,如何为用户提供有价值的资源,提高用户资源的定位准确率和转发效率,已经成为了目前非结构化内容分发P2P网络资源定位领域迫切需要解决的问题。内容分发P2P网络资源定位模型分为四种：即中心拓扑资源定位模型、非结构化内容分发P2P资源定位模型、结构化内容分发P2P资源定位模型和混合式P2P资源定位模型。其中,非结构化P2P资源定位模型最受欢迎,应用范围也最为广泛。在非结构化P2P分布式网络中,系统依存于边缘化设备的主动协助,每个用户直接从其他成员而不是服务器的参与中受益；用户在系统中同时扮演服务器与客户机的角色,但并不能够意识到彼此的存在；用户之间在应用层建立虚拟连接,从而使整个系统的用户节点互联组成了一个应用层上的逻辑虚拟网络。在用户需求环境下的非结构化内容分发P2P网络资源定位过程中,用户偏好是有差异性的,这种差异性是基于网络性能的优劣造成的,网络服务提供商需要根据用户的不同需求为用户提供更可靠的服务。这些服务涵盖了资源数据的搜索、定位、存储、管理,以及在这些服务过程中的动态调整。将提升资源定位效率为目的,适应性地选取P2P分布式网络中的超级节点,通过负载均衡策略,改善用户查询、搜索、资源分发效果。(1)在非结构化内容分发P2P网络中,对用户需要的资源进行高效地定位是P2P应用领域的核心问题之一。相关的非结构化内容分发P2P网络资源定位算法,在查准率、查全率和查询成本上难以同时被优化,这会造成严重的网络带宽负担,以及巨大的索引维护开销。为此,本文提出了一种面向用户需求的非结构化内容分发P2P分布式网络资源定位策略U2RLS(Resource Location Flooding Strategy ofUnstructured P2P for User Requirements)。该策略的创新点是在原有非结构化内容分发P2P分布式网络资源定位泛洪算法的基础上,融入用户需求、用户偏好、用户兴趣度等因素,首先进行用户资源子网划分；采用带有用户需求信息的泛洪和查询索引机制,对用户所需资源进行精确定位,该策略有效避免因海量信息引起的“网络风暴”、“信息重叠”和“资源搜索偏覆盖”等问题,从而解决了查询节点盲目使用中继节点现象。面向用户需求的非结构化内容分发P2P网络资源定位策略U2RLS,以其高搜索成功率、有限网络资源消耗和短查询时间响应等优势,能够显著地提高用户资源定位效率。(2)在大数据动态复杂网络中,资源定位已经变得非常流行,利用非结构化内容分发P2P网络资源定位算法进行资源搜索服务,占有相当重要的地位。本文提出一种基于绯闻算法用户社区P2P网络资源定位策略(Gossip-Based Resource Location Strategy in Interest Community for P2P Networks),该策略的创新点是利用节点之间的联合交换信息来建立用户的资源兴趣社区,该社区可以将用户兴趣相似的节点进行聚类,在同一个社区中的节点共享用户所需资源,协同处理网络信息；从矩阵论和时间复杂度的角度描述、分析了基于绯闻算法的资源搜索过程,利用Markov链和Jenson不等式证明其正确性和有效性。对于拥有多个兴趣的用户节点,可以形成重叠的本地用户兴趣社区,节点不定期的选取本地用户兴趣社区的用户作为代表元节点,由代表元节点组成全局兴趣社区。当该算法进行资源定位时,首先检查代表元节点上资源,倘若所需资源定位失败,该算法检查该社区中的其他用户节点的资源情况。代表元节点由每个本地用户兴趣社区周期性的选取而产生,本文进而提出了一种最佳投票算法来产生代表元节点,在每一轮投票过程中,得票最多的节点就是代表元节点。随着节点资源不断更新,使得代表元节点不断变化,从而保证了资源定位的实时性和有效性。(3)稀有资源定位一直是非结构化内容分发P2P网络资源定位领域悬而未决的问题。针对稀有资源环境下,资源定位的准确性和高效性,提出一种基于绯闻算法的最佳度两跳索引复制稀有资源定位策略GADSS-TIRS(Gossip-based Appropriate Degree Search Strategy by Two-hop Index Replication for Rare Resources)。该策略的创新点是利用周期性探测因子判断所要搜索的资源是否是稀有资源；该资源一旦被确定为稀有资源,通过两跳索引复制子策略来增加该资源的索引数量,从而增大资源的搜索成功概率；另外,本文提出一种基于最佳度搜索算法来定位索引复制后的稀有资源,利用最佳度作为启发式定位信息来引导资源定位方向,每次转发资源定位查询消息,都向大度节点进行转发,查询指令搜索大度节点,因为大度节点包含更多的资源。当所查询资源位于大度节点搜索路径上时,资源按照大度节点搜索路径成功定位；当所查询资源位于普通节点路径上时,查询消息到达大度节点搜索路径终端,进行回溯,并选择次大度节点,在次大度节点路径上,再次对大度节点资源定位搜索。最后,基于绯闻算法的最佳度两跳索引复制稀有资源定位策略,可以有效地减少大量的资源查询冗余消息,大幅度提高稀有资源的定位效率和成功概率。(4)路由选择策略在网络探测机制多样性中扮演着重要的角色。非结构化内容分发P2P网络是一种较为脆弱和多变的动态性网络,依据这一特点,本文提出一种P2P网络的新式路由探测和错误恢复策略(Routing Periodical Probing and Routing Failure Restoration Strategy)。该策略的创新点是能够周期性的诊断出资源定位过程发生错误与故障的节点和链路,从而提高了节点和链路的差错检测概率；在周期性探测策略基础上,本文设计出一种路由故障恢复策略,在资源定位查询过程中,提高动态非结构化内容分发P2P网络的可靠性。非结构化内容分发P2P网络的故障分为节点故障和链路故障,当节点故障发生时,众多节点收到该故障节点的不可达消息。路由恢复策略为该故障节点分配其他节点作为邻居节点,并扫描该节点的路由表,选择最佳链路代替与发生故障节点相连的其它链路。当链路发生故障时,路由恢复机制依据链路故障发生的条件来判断故障的类型,如果是单链路故障,路由恢复策略建立监听事件,找出最佳链路代替发生故障的链路。如果是多链路故障,故障的链路分成两组,即故障入链路集和故障出链路集。形成入节点集和出节点集,新的链路根据链路权重,在入节点集和出节点集之间建立新的链接,从而代替所发生故障的多条链路。
【关键词】：内容分发P2P网络 资源定位 稀有资源 泛洪搜索 绯闻搜索 用户兴趣社区
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.02
【目录】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-18
• 第一章 绪论18-26
• 1.1 研究背景及意义18-20
• 1.2 研究内容和章节安排20-26
• 1.2.1 研究内容20-23
• 1.2.2 章节安排23-26
• 第二章 面向用户需求非结构化内容分发P2P资源定位技术研究26-44
• 2.1 引言26
• 2.2 基于用户需求的非结构化内容分发P2P资源定位策略概述26-28
• 2.2.1 基于用户需求的结构化内容分发P2P网络资源定位27
• 2.2.2 基于用户需求的非结构化内容分发P2P网络资源定位27
• 2.2.3 上述两种网络的性能对比27-28
• 2.3 内容分发P2P网络中的用户需求28-29
• 2.3.1 用户需求定义28
• 2.3.2 用户需求获取模型28-29
• 2.4 用户需求与内容分发P2P网络结合的亮点29-30
• 2.5 非结构化内容分发P2P网络资源定位泛洪策略研究30-34
• 2.5.1 泛洪算法的研究历程30-31
• 2.5.2 泛洪算法的路由过程31-32
• 2.5.3 泛洪算法中邻居节点之间的相似性32-34
• 2.6 非结构化P2P网络资源定位绯闻策略研究34-36
• 2.6.1 绯闻算法的研究历程34-35
• 2.6.2 绯闻算法的本质特点与受限机制35
• 2.6.3 绯闻算法中用户群体结构的相似性问题35-36
• 2.7 非结构化内容分发P2P网络稀有资源搜索与定位策略研究36-38
• 2.7.1 稀有资源定位策略研究历程36
• 2.7.2 稀有资源复制策略36-37
• 2.7.3 稀有资源副本放置策略37-38
• 2.8 非结构化内容分发P2P网络路由链路探测与错误恢复策略38-41
• 2.8.1 路由链路探测策略38
• 2.8.2 路由链路修复策略38-39
• 2.8.3 节点间的信任机制与安全机制39-41
• 2.9 非结构化内容分发P2P网络资源定位的难点与热点41-42
• 2.10 非结构化内容分发P2P网络的应用前景42-43
• 2.11 本章小结43-44
• 第三章 用户需求的非结构化P2P资源定位泛洪策略44-72
• 3.1 引言44-45
• 3.2 相关工作45-47
• 3.3 资源定位泛洪模型及其数学语言描述47-52
• 3.3.1 非结构化内容分发P2P网络资源定位泛洪模型47-48
• 3.3.2 泛洪算法模型描述48-52
• 3.4 面向用户需求的资源定位泛洪策略U2RLS52-62
• 3.4.1 用户兴趣本体52-53
• 3.4.2 用户兴趣子网划分算法53-55
• 3.4.3 混合度量周期性泛洪策略55-56
• 3.4.4 BFS和UPF验证网络风暴、信息重叠、网络偏覆盖过程56-60
• 3.4.5 BFS算法和UPF算法性能对比分析60
• 3.4.6 用户偏好获取开销和隐私保护局限性60
• 3.4.7 TTL迭代深入策略60-61
• 3.4.8 节点离线应对策略61-62
• 3.5 模拟实验及对比分析62-70
• 3.5.1 实验模拟参数及默认值62
• 3.5.2 用户需求w_i下混合周期泛洪函数对比分析62-63
• 3.5.3 资源定位准确率的对比分析63-64
• 3.5.4 资源定位网络代价开销对比分析64-66
• 3.5.5 资源定位响应时间、存储开销对比分析66-68
• 3.5.6 资源定位搜索偏覆盖问题解决对比分析68-70
• 3.6 本章小结70-72
• 第四章 基于绯闻算法用户社区P2P网络资源定位策略72-92
• 4.1 引言72
• 4.2 相关工作72-74
• 4.2.1 P2P领域中的资源发现策略73
• 4.2.2 P2P领域的资源定位应用73-74
• 4.3 内容发分发P2P领域资源定位问题描述74
• 4.4 基于绯闻搜索的分析与证明74-78
• 4.4.1 基于绯闻搜索算法的路由全过程74-75
• 4.4.2 基于矩阵论理论对绯闻搜索算法的分析75
• 4.4.3 基于绯闻算法时间复杂度的证明75-78
• 4.5 基于用户兴趣社区的ADGSA搜索算法78-82
• 4.5.1 用户兴趣社区的结构78
• 4.5.2 用户特征的相似性度量78-79
• 4.5.3 本地兴趣社区79-80
• 4.5.4 全局兴趣社区80-81
• 4.5.5 基于最佳度的绯闻搜索算法ADGSA81-82
• 4.6 模拟实验及对比分析82-90
• 4.6.1 实验模拟参数及默认值82-83
• 4.6.2 本地兴趣社区实验结果83-85
• 4.6.3 全局兴趣社区实验结果85
• 4.6.4 每一个兴趣社区的最佳规模85-86
• 4.6.5 基于最佳度的绯闻搜索算法的搜索性能对比86-90
• 4.7 本章小结90-92
• 第五章 基于最佳度两跳索引复制稀有资源定位策略92-108
• 5.1 引言92-93
• 5.2 相关工作93-94
• 5.3 问题分析94
• 5.4 基于最佳度两跳索引复制稀有资源定位策略94-102
• 5.4.1 周期性探测策略PPM94-95
• 5.4.2 资源权重两跳索引复制策略TIR-RW95-97
• 5.4.3 索引复制策略的数学证明97-99
• 5.4.4 最佳度搜索算法的整体流程99-102
• 5.5 模拟实验及对比分析102-107
• 5.5.1 实验配置102
• 5.5.2 实验结果102-107
• 5.6 本章小结107-108
• 第六章 一种P2P网络的新式路由探测和错误恢复策略108-130
• 6.1 引言108-109
• 6.2 相关工作109-111
• 6.2.1 非结构化P2P领域的资源定位模型109-110
• 6.2.2 非结构化P2P的分布式拓扑结构110
• 6.2.3 非结构化P2P络中错误恢复机制110-111
• 6.3 一种新的路由探测策略111-117
• 6.3.1 基本概念111
• 6.3.2 基于随机图权重的周期性探测算法WDG111-115
• 6.3.3 —种新式的路由修复策略115-116
• 6.3.4 路由错误检测机制116-117
• 6.4 一种新式的路由失效恢复策略117-120
• 6.4.1 单链路路由失效恢复机制118
• 6.4.2 多链路路由失效恢复机制118-119
• 6.4.3 节点失效修复机制119-120
• 6.5 模拟实验和结果分析120-127
• 6.5.1 实验配置参数121
• 6.5.2 实验结果分析121-127
• 6.6 本章小结127-130
• 第七章 总结与展望130-134
• 7.1 论文总结130-131
• 7.2 展望131-134
• 参考文献134-148
• 致谢148-150
• 攻读博士期间发表和录用的学术论文150

【参考文献】

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 王淑玲;P2P资源共享系统中的资源定位研究[D];中国科学技术大学;2012年

，

本文编号：1136098