P2P网络结构模型探析
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一ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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网 络 结 构 模 型 探 析
计算机科学与技 术 浙江杭州 ）
载平衡 。 三 、 结构 化 ＰＰ 络 模 型 ２网
墨蕊
获得 足够 的邻居 节 点，从 而加入 系统 。信 息 搜 索 ：Ｇ ｕ ｅ １ 使 用 洪 泛 式 （ ｌ ｏ ｉ ｇ 的 资 ｎ ｔ Ｉａ ｆｏ ｄｎ ） 源 查 询 机 制 。 发 起 资源 查 询 的 节 点 向 所 有 邻 居 节 点 发 送 Ｑ Ｅ Ｙ 息 ，而 收 ￣ Ｑ Ｅ Ｙ 息 的 ＵＲ消 ＵＲ消 节 点 除 了进 行 本 地 查 询 ， 即 看 自己 有 没 有 所 查 询 资 源 外 ，还 把 查 询 进 一 步 转 发 给 自 己 的 引 言 所有 邻居节 点 。这些节 点 收到这 一消 息后 ， Ｐ Ｐ 络 是 在 Ｉ 络 基 础 之 上 ，通 过 应 重 复 进 行 同 样 的 操 作 ， 即进 行 本 地 查 询 和 消 ２网 Ｐ网 用 软 件 构 筑 起 来 的 一 个 逻 辑 覆 盖 网 （ｏ ｉ ａ 息 广播 。为避 免无 穷递 归，每个 搜索 消息 都 Ｌｇ ｃ １ Ｏ ｅ ｌ ｙ ｅ ｗ ｒ ） 并 不 是 独 立 于 现 行 的 Ｉ 有 一 个 Ｔ Ｌ（ｉ ｅ ｔ — ｉ ｅ 域 ， 它 随 着 转 发 ｖ ｒ ａ Ｎ ｔ ｏ ｋ ， Ｐ Ｔ Ｔ ｍ— ｏＬ ｖ） 网 络 之 外 的 什 么 特 殊 网络 。 在 实 际 物 理 网 络 的 进 行 而 递 减 ，Ｔ Ｌ ０ 消 息 不 再 被 转 发 。 Ｔ为 时 中 安 装 有 某 种 Ｐ Ｐ 件 的 节 点 可 以构 成 一 个 逻 另 外 节 点 对 近 期 接 收 到 的 消 息 进 行 缓 存 ， 以 ２软 辑覆盖 网络 ，而没有安装这 种Ｐ Ｐ ２ 软件 的节点 避 免 重 复 处 理 同 样 的 消 息 。 搜 索 操 作 结 束 则被排除在外 。 后 ，发起 搜索 的节 点会收 到一 些查询 结果 ， ＰＰ ２ 网络架 构，又 称为Ｐ Ｐ网络 模型 ，是 记 录 了满 足 条 件 的 文 件 及 其 存 放 的 节 点 Ｉ ２ Ｐ， 指 Ｐ Ｐ 络 中 节 点 的 逻 辑 组 织 结 构 ， 即 节 点 节 点可 从中选 择一 些节 点来下 载所 需文件 。 ２网 互 联 的 拓 扑 结 构 和 节 点 在 与 相 邻 节 点 保 持 连 Ｇ ｕ ｅ ｌ 具有较 好 的扩 展性 ，也不 存在单 故 ｎ ｔ ｌａ 接 时 的 行 为 规 范 ， 一 般 用 一 个 连 通 的 图 来 表 障 点 ，但 其 查 询 机 制 效 率 较 低 ， 而 且 也 不 能 示 。但Ｐ Ｐ网络 的连接 图与物理 网络 的拓扑连 保 证 搜 索 到 所 需 的 、 确 实 存 在 的 资 源 ， 同 时 ２ 接 图不 同，在覆 盖 网中相邻 的节 点可能 在实 每 次查 询都要 产生 大量 的转发 消息 ，容 易形 际物 理 网络 中位 于 不同的子 网 中， 中间相隔 成 消 息泛 滥 ， 增 加 了 网 络 的 负 担 。 多个 路 由 器 ， 而 在 覆 盖 网 中 不 相 邻 的 节 点 在 （） 合 式 网 络 模 型 ３混 实际物 理网络 中却可 能是直接相连 的。Ｐ Ｐ网 ２ ＫＺ Ａ ａ ａ 是混合式 Ｐ Ｐ ２ 模型 的典型 代表 ，它 ２分 络模 型 主要分 为结构化 和非 结构化 两类 ，结 在 纯 Ｐ Ｐ 布 式 模 型 基 础 上 引 入 了 超 级 节 点 的 构化 Ｐ Ｐ 统 是 指 系 统 中 的 数 据 存 放 的 位 置 和 概 念 ， 综 合 了 集 中 式 Ｐ Ｐ 速 查 找 和 纯 Ｐ Ｐ ２系 ２快 ２ 去 数 据的Ｋ ｙ 有关 ，而非结 构化Ｐ Ｐ 统中 ， ｅ值 ２系 中心化的优势 。Ｋ Ｚ Ａ 型将节点按 能力 不 同 ａａ模 数 据 的存 放 位 置与 数 据 是 无 关 的 。 （ 计算能力 、内存 大小 、连接 带宽 、在线 时间 二 、 非 结 构 化Ｐ Ｐ ２ 网络 模 型 等） 区分为普通节 点和超级节 点两类 。当一个 非结构化Ｐ Ｐ ２ 网络模型按节 点的集中化程 普 通节点启动Ｋ Ｚ Ａ ａ ａ 程序 时，它首先与某 一超 度又分 ： 级 节点建立Ｔ Ｐ Ｃ 连接 ，然后 向这个超级节 点发 （） 中 式 Ｐ Ｐ 络 模 型 １集 ２网 送 它所 拥有 的文件 的元 数据 ，元数 据包 括 ： 以Ｎ ｐ ｔ ｒ ａ ｓ ｅ 为代 表的集 中式Ｐ Ｐ ２ 网络 架构 文 件 名 ，文 件 大 小 ， 文 件 内 容 的 哈 希 值 （ａ ｈ Ｈ ｓ 是 最 早 出 现 的Ｐ Ｐ 用 模 式 ， 由 于 仍 具 有 中 ｖ ｌ ｅ ， 以及 其 它 信 息 （ 按 关 键 字 查 询 时 将 ２应 ａ ｕ） 在 央服 务 器 ， 没 有 完 全 去 除 服 务 器 的 性 质 ， 所 用到这些信息） 。文件 内容哈希值是 一个文件 以又被称 为非纯粹 的ＰＰ 络 。在Ｎｐ ｔ ｒ ２网 ａ ｓ ｅ 系 的 唯 一 标 识 ， 在 某 文 件 的 下 载 任 务 失 败 后 ， 统 中 ， 资源 的 检 索 过 程 类 似 于 传 统 的 ｃ ｓ 模 Ｋ Ｚ Ａ 户端可 以根据此 文件 内容 的哈希值 自 ／ ａａ客 式 ， 即 所 有 节 点 向 中 央 服 务 器 查 询 资 源 ，但 动 搜 索 哈 希 值 相 同 的 文 件 。 与传统的ｃ ｓ 式不同的是 ，资源 并非存储在 ／模 超 级 节 点 维 护 着 所 有 隶 属 于 它 的 普 通 节 服 务 器 上 ，而 是 存 储 在 各 个 节 点 中 。从 服 务 点 的 文 件 标 识 和 对 应 的 Ｉ 地 址 等 信 息 ， 有 点 Ｐ 器 的 返 回 结 果 中 ， 查 询 节 点 根 据 网 络 流 量 和 类 似 于 Ｎ ｐ ｔ ｒ 的 中 央 服 务 器 。 超 级 节 点 ａｓｅ中 延迟等 信息选 择合 适的节 点建 立直接连 接 ， 与 其 所 属 的 若 干 个 普 通 节 点 构 成 一 个 自治 的 进 行 数 据 传 输 ， 数 据 传 输 不 需 要 经 过 中 央 服 簇 。而 整 个 Ｐ Ｐ ２ 网络 中 各 个 不 同 的簇 之 间 再 通 务 器 。 这 种 网 络 架 构 的 资源 搜 索 效 率 较 高 ， 过 纯 Ｐ Ｐ 模 式 将 超 级 节 点 连 接 起 来 ，甚 至 也 ２的 但其主 要缺 点是 中央服 务器是 系统 的单故 障 可 以 在 各 个 节 点 之 间 再 次 选 取 性 能 最 优 的 节 点 ， 如 果 中 央 服 务 器 出 现 故 障 ， 则 整 个 系 统 点 ， 或 者 另 外 引 入 一 个 新 的 性 能 最 优 的 节 点 就会瘫 痪 ，所有节 点都没 法查 询到所 需 的资 作 为 索 引节 点 来 保 存 和 维 护 整 个 网 络 中 可 以
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结 构化 （ ｔ ｕ ｔ ｒ ｄ Ｐ Ｐ网络 模 型与 非 ｓｒｃｕｅ）２ 结构化Ｐ Ｐ ２ 网络 模 型 的 根 本 区 别 在 于 每 个 节 点 所 维 护 的邻 居 是 否 能 够 按 照 某 种 全 局 方 式 组 织起来 ，以利于快速 查找。结构化 ＰＰ 式采 ２模 用纯 分布 式的 消息传 递机 制 ，及 根据 关键字 进行 查找 的定位 服 务。 目前的 主流方 法是采 用 分 布 式 哈 希 表 （ ｉ ｔ ｉｕ ｅ Ｈ ｓ Ｔ ｂ ｅ Ｄ ｒ ｂ ｔｄ ａ ｈ ａ １ ， ｓ Ｄ Ｔ 这种资 源定位 技术 ：首先 将 网络中 的每 Ｈ） 个 节 点 分 配 虚 拟 地 址 （Ｉ ） 同 时 用 一 个 关 ＶＤ ， 键 字 （Ｅ ） 表 示 其 可 提 供 的共 享 内容 。取 一 ＫＹ 来 个 哈 希 函 数 ，这 个 函 数 可 以将 Ｋ Ｙ 换 成 一 个 Ｅ转 哈 希 值 Ｈ（Ｅ ） 网 络 中 节 点 相 邻 的 定 义 是 哈 ＫＹ 。 希 值 相 邻 。 发 布 信 息 的 时 候 就 把 （ Ｅ ，Ｖ Ｄ Ｋ Ｙ Ｉ） 二 元 组 发 布 到 具 有 和 Ｈ（Ｅ ） 近 地 址 的 节 点 ＫＹ相 上 去 ， 其 中Ｖ Ｄ 指 出 了 文 档 的 存 储 位 置 。 资 Ｉ 源 定 位 的 时 候 ， 就 可 以 快 速 根 据 Ｈ（Ｅ ） 相 ＫＹ 到 近 的 节 点上 获 取 二 元 组 （Ｅ Ｋ Ｙ，Ｖ Ｄ ， 从 而 获 Ｉ） 得 文 档 的存 储 位 置 。 不 同 的 Ｄ Ｔ 法 决 定 了 不 同 的 Ｐ Ｐ 络 的 Ｈ算 ２网 逻 辑 拓 扑 ， 有 的结 构 化 Ｐ Ｐ 络 具 有 环 形 拓 扑 ２网 结 构 ，有 的具 有 网状拓 扑结构 ，而 有的是 采 用 多维 向 量 空 间 。 Ｃｈ ｒｄ Ｃ ｏｒ 采 用 了 相 容 哈 希 函 数 ｏ ： ｈ ｄ （Ｏ Ｓ ｓ ｅ ｔ ａ ｈ ｎ ），把所 有节点和 节点 Ｃ ｎ ｉ ｔ ｎ ｈ ｓ ｉｇ 的文 档对 应 到一 个 由Ｎ 个整 数 所形 成 的标 识 环 （ｄ ｎ ｉ ｉ ｒ ｉ ｅ ｅ 上 。每个 节点用 一 ｉ ｅ ｔ ｆ ｅ ｃ ｒ ｌ ） 个 节点 标识 （ｏ ｅ ｄ 来代 表节 点在 标识环 ｎ ｄ ｉ ） 中的位 置，节 点标 识是节 点Ｉ 的哈 希值 。而 Ｐ 每 个 文 档 则 用 一 个 文 档 标 识 （ｂ ｅ ｔ ｉ ） ｏ ｊ ｃ ｄ 来 表 示 ， 文 档 标 识 也 是 通 过 对 求 文 档 的 哈 希 值 来 得 到 。 当 一 个 新 文 档 加 入 系 统 时 ， 系 统 会 根 据 文 档 标 识 来 寻 找 其 在 标 识 环 中 的 后 继 者 （ｕ ｃ ｓ ｏ ） 保 存 这 个 新 文 档 的 信 息 ， 即 保 ｓｃｅｓｒ 来 存 此 文 档 的 节 点 的 Ｉ 地 址 等 信 息 。一 个 标 识 Ｋ Ｐ 的 后 继 者 ｓ ｃ ｅ ｓ ｒ（） 是 从 Ｋ 始 ， 沿 标 识 ｕｃ ｓｏ Ｋ 均 开 环 顺 时 针 方 向 所 找 到 的 第 一 个 节 点 ， 即 节 点 标识符大于等于Ｋ 第一个节点 。 的 ＣＮ 相对于Ｃｏ ｄ 用环状架构 ，ｃＮ Ａ： ｈｒ 使 Ａ 则 采 用 基 于 虚 拟 的 ｄ 笛 卡 尔 坐 标 空 间 实 现 其 数 维 据 组 织 和 查 找 功 能 ，整 个 坐 标 空 间 动 态 地 分
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网 络 结 构 模 型 探 析
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结 构化 （ ｔ ｕ ｔ ｒ ｄ Ｐ Ｐ网络 模 型与 非 ｓｒｃｕｅ）２ 结构化Ｐ Ｐ ２ 网络 模 型 的 根 本 区 别 在 于 每 个 节 点 所 维 护 的邻 居 是 否 能 够 按 照 某 种 全 局 方 式 组 织起来 ，以利于快速 查找。结构化 ＰＰ 式采 ２模 用纯 分布 式的 消息传 递机 制 ，及 根据 关键字 进行 查找 的定位 服 务。 目前的 主流方 法是采 用 分 布 式 哈 希 表 （ ｉ ｔ ｉｕ ｅ Ｈ ｓ Ｔ ｂ ｅ Ｄ ｒ ｂ ｔｄ ａ ｈ ａ １ ， ｓ Ｄ Ｔ 这种资 源定位 技术 ：首先 将 网络中 的每 Ｈ） 个 节 点 分 配 虚 拟 地 址 （Ｉ ） 同 时 用 一 个 关 ＶＤ ， 键 字 （Ｅ ） 表 示 其 可 提 供 的共 享 内容 。取 一 ＫＹ 来 个 哈 希 函 数 ，这 个 函 数 可 以将 Ｋ Ｙ 换 成 一 个 Ｅ转 哈 希 值 Ｈ（Ｅ ） 网 络 中 节 点 相 邻 的 定 义 是 哈 ＫＹ 。 希 值 相 邻 。 发 布 信 息 的 时 候 就 把 （ Ｅ ，Ｖ Ｄ Ｋ Ｙ Ｉ） 二 元 组 发 布 到 具 有 和 Ｈ（Ｅ ） 近 地 址 的 节 点 ＫＹ相 上 去 ， 其 中Ｖ Ｄ 指 出 了 文 档 的 存 储 位 置 。 资 Ｉ 源 定 位 的 时 候 ， 就 可 以 快 速 根 据 Ｈ（Ｅ ） 相 ＫＹ 到 近 的 节 点上 获 取 二 元 组 （Ｅ Ｋ Ｙ，Ｖ Ｄ ， 从 而 获 Ｉ） 得 文 档 的存 储 位 置 。 不 同 的 Ｄ Ｔ 法 决 定 了 不 同 的 Ｐ Ｐ 络 的 Ｈ算 ２网 逻 辑 拓 扑 ， 有 的结 构 化 Ｐ Ｐ 络 具 有 环 形 拓 扑 ２网 结 构 ，有 的具 有 网状拓 扑结构 ，而 有的是 采 用 多维 向 量 空 间 。 Ｃｈ ｒｄ Ｃ ｏｒ 采 用 了 相 容 哈 希 函 数 ｏ ： ｈ ｄ （Ｏ Ｓ ｓ ｅ ｔ ａ ｈ ｎ ），把所 有节点和 节点 Ｃ ｎ ｉ ｔ ｎ ｈ ｓ ｉｇ 的文 档对 应 到一 个 由Ｎ 个整 数 所形 成 的标 识 环 （ｄ ｎ ｉ ｉ ｒ ｉ ｅ ｅ 上 。每个 节点用 一 ｉ ｅ ｔ ｆ ｅ ｃ ｒ ｌ ） 个 节点 标识 （ｏ ｅ ｄ 来代 表节 点在 标识环 ｎ ｄ ｉ ） 中的位 置，节 点标 识是节 点Ｉ 的哈 希值 。而 Ｐ 每 个 文 档 则 用 一 个 文 档 标 识 （ｂ ｅ ｔ ｉ ） ｏ ｊ ｃ ｄ 来 表 示 ， 文 档 标 识 也 是 通 过 对 求 文 档 的 哈 希 值 来 得 到 。 当 一 个 新 文 档 加 入 系 统 时 ， 系 统 会 根 据 文 档 标 识 来 寻 找 其 在 标 识 环 中 的 后 继 者 （ｕ ｃ ｓ ｏ ） 保 存 这 个 新 文 档 的 信 息 ， 即 保 ｓｃｅｓｒ 来 存 此 文 档 的 节 点 的 Ｉ 地 址 等 信 息 。一 个 标 识 Ｋ Ｐ 的 后 继 者 ｓ ｃ ｅ ｓ ｒ（） 是 从 Ｋ 始 ， 沿 标 识 ｕｃ ｓｏ Ｋ 均 开 环 顺 时 针 方 向 所 找 到 的 第 一 个 节 点 ， 即 节 点 标识符大于等于Ｋ 第一个节点 。 的 ＣＮ 相对于Ｃｏ ｄ 用环状架构 ，ｃＮ Ａ： ｈｒ 使 Ａ 则 采 用 基 于 虚 拟 的 ｄ 笛 卡 尔 坐 标 空 间 实 现 其 数 维 据 组 织 和 查 找 功 能 ，整 个 坐 标 空 间 动 态 地 分
