（通信与信息系统专业论文）ipv6中基于节点异构的结构化p2p系统研究.pdf

中国科学技术大学t i j i ：l j 学位论文摘要 摘要 目前，大部分的大规模网络应用都采用c s ( c l i e n t s e r v e r ，客户i n 务器) 模式，在互 联网上放置少量的服务器，为互联网中的客户提供服务，如为任何两个客户之间的通信提供 中转的服务。近年来，随着通信技术与计算机技术的飞速发展，i n t e r n e t 规模不断扩大，连 入i n t e r n e t 的主机数、上网的人数都在飞速增长，在网络边缘出现了大量的闲散计算和存储 资源；另外，随着社会和网络的发展，人们对数据存储和传输、高性能计算等也有着迫切的 需求，用户希望直接交换信息和数据而不必经由特定的服务器中转。显然，c s 模式无法利 用客户端的闲置资源，同时也增加了中转服务成本，给用户：肖点直接通信带来了不便。因此， 如何有效地利用网络边缘的计算和存储资源成为研究的热点。p 2 p ( p e e rt op e e r ，对等网络) 技术出现的目的就是希望充分利用互联网中所蕴含的潜在计算和存储资源。 p 2 p 是不同于c s 、b s ( b r o w s e r s e r v e r ，浏览器n 务器) 和s m ( s l a v e m a s t e r ，主 从) 等传统模式的通信技术，它最人的特点是抛开了应用服务器的束缚，系统中的各个：肖点 是逻辑对等的，每个= 仃点既是服务器，也是客户：协点，：1 了点之间可以直接通信、共享资源或 协同：i ：作。 由于系统中所有：1 y 点都是服务器，这样，将产生海量的数据。在如此海量的数据中，如 何快速有效地检索到目的资源，就成为p 2 p 面临的首要问题。为了对p 2 p 的信息进行查找， 通常都在实际p 2 p 网络之上抽象出米一个逻辑层，称作o v e r l a y 层，它把底层物理网络中的 p 2 p 节点提取出来，重新组成一个新的逻辑层面上的网络。以n a p s t e r 为代表的基于中央目 录服务器的p 2 p 系统和以g n u t e l l a 为代表的1 卜结构化p 2 p 系统不能提供有效且可扩展的检 索机制。针对这个问题，近年来提出了c a n ( c o n t e n t a d d r e s s a b l en e t w o r k ，内容寻址网络) 、 p a s t r y 、t a p e s t r y 和c h o r d 等采刚d h t ( d i s t r i b u t e dh a s ht a b l e ，分布式哈希表) 技术的结构 化p 2 p 系统，d h t 最基本的功能是提供资源的精确定位( l o o k u p ) 操作，这是目前扩展性 最好的p 2 p 路由方式之一。 然而现有的d h t 系统在定位目标资源时，都存在寻路延时人、路由效率低下的问题， 这是由于这些系统忽略了：协点在地理上的邻近性：一般根据：1 了点标识符n o d e i d 来组织逻辑 层的重叠网络，而标识符通过哈希：仃点的i p 地址产生，这就使得。仃点在物理网络上的位置 信息遭到破坏，重叠网络上的逻辑相邻二1 了点在实际物理网络上可能相距甚远；另外，不同：1 ， 点的资源包括带宽、c p u 处理能力、存储空间等存在着很人的差异，然而现有的人部分d h t 系统并没有考虑这一点，而是将系统中所有：怙点都视为完全等同的。这样势必导致查找过程 的实际时延较人，寻路效率低。卜。 本文在提高基，t - i p v 6 的d h t 系统的寻路效率方面做了人量深入的研究。针对d h t 系 统存在的上述两个方面的问题，提出二种有效的改进方案，并通过仿真利分析阐明了这些方 案能有效地改善现有d h t 系统的寻路效率。 首先介纠j x i o n g 等人提出的c h o r d 6 ( c h o r di ni p v 6 ) 的思想。由- 丁i p v 6 地址具有层 次化聚类的特性，同一白治域内的主机通常具有一定长度的相同网络前缀，冈而d h t 系统 中的二1 ，点可以从白己的i p v 6 地址前缀中获取位置信息。通过分段哈希：1 ，点的i p 地址，使得 中国科学技术火学7 页：l 学位论文摘要 同一个域内的：仃点能够聚类到一起，解决了d h t 系统中逻辑网络与物理拓扑脱二仃的问题。 提出i p v 6 中基于：l 了点异构的结构化p 2 p 系统。将系统中的节点依据资源分为s n ( s u p e r n o d e ，超级节点) 秆1c n ( c l i e n tn o d e ，客户节点普通：肖点) ，将同一个域的所有：f 了点组成 一个d h t 系统，每个域选出一个r s n ( r e p r e s e n t a t i v es u p e rn o d e ，代理超级：j f 】点) ，所有 的r s n 节点组成一个上层的d h t 系统，不同域内的两个：仃点之间的通信通过r s n 进行代 理。能够有效地减小路由延时，提高路由效率。本文针对c h o r d 构造了r c c h o r d 6 ( r e s o u r c e c o n s i d e r e dc h o r di ni p v 6 ) 系统，并通过分析和仿真验证了这种方案的有效性。 由于d h t 系统的相似性，该方案同样适用于其它的d h t 系统如c a n 、p a s t r y 和t a p e s t r y g , g _ j o 在r c c h o r d 6 中，每个域内n o d e i d 最小的= 仃点将存储大量的( k e y , v a l u e ) 对，并需要 响应对应的查询请求，如果该节点是一个c n ，将导致全局的路由效率低下，甚至使得该节 点崩溃。针对这一点，本文提出该方案的一个简单的变型。本文以c h o r d 为例，提出了 r c c h o r d 6 一i i 系统，将每个域内n o d e i d 最小的= 声点上存储的大部分( k e y , v a l u e ) 对都转移 到该：仃点所在域的r s n = 仃点上。通过分析和仿真验证了该方案的有效性，使得系统能够更 加稳定地运行。 针对p 2 p 的一个重要应用文件共享，提出基于本地查询的结构化p 2 p 系统。在文 件共享系统中，每个文件都可能存在儿个至j l 百个甚至更多的备份，如果本域内就存在目标 文件的备份，每个用户都希望选择在本域内下载目标文件。文中以c h o r d 为例，提出了 l q r c c h o r d 6 ( l o c a lq u e r yr e s o u r c e c o n s i d e r e dc h o r di ni p v 6 ) 系统，每个文件都在本域内 保存对应的信息；查询目标文件时，首先在域内寻路，若找到目标文件，贝0 直接卜载：否则 按照r c c h o r d 6 i i 的方式继续寻路。通过分析和仿真，l q r c c h o r d 6 的路由效率远高，t - c h o r d 和c h o r d 6 ，近似于甚至高于r c c h o r d 6 一i i 的路由效率：更为重要的是，减小了r s n ：肖点的 负载，减小了。昌干网的带宽消耗，提高了刚户一卜载文件的速率。 本文的第一章介绍 了p 2 p 的导入背景及其基本概念，并指出对。t - p 2 p 系统中的海量数 据，基于d h t 的结构化p 2 p 能够提供有效的管理机制和有效且可扩展的检索机制，强调研 究i p v 6 中基于：仃点异构的结构化p 2 p 系统的必要性和意义；第二章介绍j l 种典耍! 的d h t 系统：c a n 、p a s t r y 、t a p e s t r y 、c h o r d ；第三章介纠利用i p v 6 地址聚类的特性对c h o r d 的一 个个改进系统c h o r d 6 ( c h o r di ni p v 6 ) ；第四章基于i p v 6 地址层次化聚类的特性，综合 考虑。仃点资源的差异，提出i p v 6 中基于1 i 点异构的结构化p 2 p 改进系统一一r c c h o r d 6 ( r e s o u r c e c o n s i d e r e dc h o r di ni p v 6 ) ，并提出了使r c c h o r d 6 系统能够更加稳定的改进方案； 第五章针对p 2 p 的一个重要应用文件共享，提出基于本地查询的结构化p 2 p 系统 l q r c c h o r d 6 ( l o c a lq u e r yr e s o u r c e c o n s i d e r e dc h o r di ni p v 6 ) ；第入章总结全文，并指山了 进一步的研究方向。 关键词：对等网络p 2 pi p v 6 分布式哈希表d h tc h o r d ：1 ，点资源 中国科学技术大学硕：l 学位论文a b s t r a c t a b s t r a c t w i t ht h eg r e a ti r n p r o v e m e n to fp cp e r f o r m a n c ea n dt h ef a s tg r o w t ho fi n t e m e tu s e r s ，t h e r e e m e r g e sav a s tq u a n t i t yo fc o m p u t i n ga n ds t o r a g er e s o u r c e s0 1 1t i l ei n t e m e te d g e o nt h eo t h e rs i d e ， p e o p l eh a v ei n c r e a s i n gd e m a n d so nd a t es t o r a g ea n d et r a n s m i s s i o n ，h i g h p e r f o m a a n c ec o r n p u t i n g a n dt h e yw a n tt oc o m m u n i c a t ew i t he a c ho t h e rd i r e c t l yi n s t e a do fr e l a y i n gb yd e d i c a t e ds e r v e r s i n t h et r a d i t i o n a lc s ( c l i e n t s e r v e r ) s y s t e m ，t h e r ea r eas m a l l q u a n t i t yo fs e r v e r s w h i c hr e l a y c o m m u n i c a t i o n sb e t w e e ne v e r yt w oc l i e n tn o d e ，w h i c hm e a n st h ea b u n d a n tr e s o u r c e so nt h e i n t e r n e te d g ec a n tb eu s e di nt h ec ss y s t e m h o wt ou s et h e s ea b u n d a n tr e s o u r c e se f f e c t i v e l y ? p 2 p ( p e e r t o p e e r ) t e c h n o l o g yc a nb ea ne f f e c t i v em e a n st ou s et h e s er e s o u r c e sa d e q u a t e l y , w h i c h a c c o u n t sf o rt h ef a c t t h a tp 2 pa p p l i c a t i o n sa r eb e c o m i n gm o r ea n dm o r ep o p u l a rt h e s ed a y s u n l i k et h et r a d i t i o n a ls y s t e m ss u c ha sc l i e n t s e r v e r ，b r o w s e r s e r v e ra n ds l a v e m a s t e r ，i na p 2 ps y s t e n l ，t h e r ea r en od e d i c a t e ds e r v e r sw h i l ea l lp e e r sa r ei d e n t i c a lr e g a r d i n gf u n c t i o n a l i t ya n d p e e r s c a l ld i r e c t l yc o n m a u n i c a t ew i t he a c ho t h e rf o rd a t at r a n s m i s s i o n ，r e s o u r c es h a r i n ga n d c o n c u r r e n tw o r k i nt h ep 2 ps y s t e m ，a l lt h ep e e r sa r es e v e r s ，s ot h e r ea r et r e r n e n d o u sd a t ai nt h ew h o l es y s t e m af u n d a m e n t a li s s u et h a tc o n f r o n t sal a r g e s c a l ep 2 ps y s t e n li st h ee f f i c i e n tl o c a l i z a t i o no ft h e n o d et h a ts t o r e st h ed e s i r e dd a t ei t e m h o w e v e r ，t h ef i r s tg e n e r a t i o no fp 2 ps y s t e m sd i dn o ts o l v e t h ep r o b l e mw e l l n a p s t e ra d o p t sac e n t r a l i z e dc a t a l o gs e r v e rb u ts c a l a b i l i t yi sl i m i t e db yt h e n l a c h i n ep o w e ra n dt h en e t w o r kb a n d w i d t ho ft h ec e n t r a lp o i n t g n u t e l l ae m p l o y sam e s s a g i n g m e c h a n i s mb a s e do nf l o o d i n g ，w h i c hc a ni m p o s eh e a v yb u r d e no nn e t w o r k sa n dt h u sc o m p r o m i s e i t s s c a l a b i l i t y t oa d d r e s st h ep r o b l e n l ，s e v e r a lr e s e a r c hg r o u p sp r o p o s e dd h t ( d i s t r i b u t e dg a s h t a b l e ) s y s t e m si n d e p e n d e n t l y , w h i c hi n c l u d ec h o r d ，c a n ，p a s t r ya n dt a p e s t r y t h ef u n d a m e n t a l f u n c t i o no fd h ti sa c c u r a t el o c a l i z a t i o no ft h er e s o u r c ew h i c hh a st h eb e s te x p a n s i b i l i t yc u r r e n t l y h o w e v e r ，d h t sa r es t i l lf a c e dw i t hm a n yp r o b l e m ss u c ha sg r e a tl a t e n c ya n di n e f f i c i e n c yi n r o u t i n g 。t h i si sb e c a u s ed h t sn e g l e c tt h en e i g h b o u r h o o da n dt h er e s o u r c ed i f f e r e n c e sa m o n gt h e n o d e s d h t sr e o r g a n i z ep e e r si n t oa no v e r l a yi nt h ea p p l i c a t i o nl e v e la n dr o u t eq u e r i e st h r o u g h t h e o v e r l a yu s i n gt h en o d ei d e n t i f i e r sw h i c ha r et h eh a s h o fi p t h i sw i l ld e s t r o yt h e n e i g h b o u r h o o da m o n gn o d e s o nt h eo t h e rs i d e ，t h en o d e sa c c e s s e dt oi n t e r n e ta r ed i f f e r e n t i a t e di n t h ec a p a c i t yo fc p ua n dn e t w o r kb a n d w i d t hw h i c hw i l ll e a dt og r e a td i f f e r e n c ei nr e l a y i n gt h e m e s s a g e s i t sb e c a u s eo ft h e s et w of a c t o r st h a tr e s u l ti ng r e a tl a t e n c ya n di n e f f i c i e n c yi nr o u t i n g t oa d d r e s st h ep r o b l e n l ，w ep r o p o s et h r e es o l u t i o n sb a s e do nl a i b e r a r c h yo fi p v 6a d d r e s sa n d t h eh e t e r o g e n e i t ya n l o n gn o d e s t oi l l u s t r a t eo u rs o l u t i o n s ，w eb u i l dr c c h o r d 6 ，r c c h o r d 6 一i ia n d l q r c c h o r da l lu p o nt h eo r i g i n a lc h o r ds y s t e m a n a l y s i sa n ds i m u l a t i o nr e s u l t sp r o v et h a to u r s o l u t i o n sc a ng r e a t l yi m p r o v er o u t i n ge f f i c i e n c yi nc h o r d t h er e s to ft h i sp a p e ri so r g a n i z e da sf o l l o w s ：t h ec o n c e p t i o n ，a p p l i c a t i o na n dc l a s s i f i c a t i o n o fp 2 pi si n t r o d u c e db r i e f l yi nc h a p t e r1 ；f o u rt y p i c a ld h t sw h i c hi n c l u d ec a n ，p a s t r y , t a p e s t r y 中国科学技术火学硕：卜学位论文a b s t r a c t a n dc h o r da r eg i v e ni nc h a p t e r2 ；i nc h a p t e r3 ，w ed e s c r i b e sc h o r d 6 ( c h o r di ni p v 6 ) p r o p o s e db y j x i o n gu s i n g t h e h i b e r a r c h y o fi p v 6 a d d r e s s ； i n c h a p t e r 4 ， w e p r o p o s e r c c h o r d 6 ( r e s o u r c e c o n s i d e r e dc h o r di ni p v 6 )u p o nt h ec h o r d 6b yc o n s i d e r i n gt h e h e t e r o g e n e i t ya m o n gn o d e s ，as o l u t i o nw h i c hc a nm a k er c c h o r d 6m o r es t a b l ei sa l s op r o p o s e di n t h i sc h a p t e r ；i nc h a p t e r5 ，w ep r o p o s el q r c c h o r d 6 ( l o c a lq u e r yr e s o u r c e c o n s i d e r e dc h o r di n i p v 6 ) w h i c hc a nb eu s e di nf i l e s h a r i n g ；f i n a l l y , w ec o n c l u d et h ep a p e rm a dm a k es u g g e s t i o n so n f u t u r ew o r ki nc h a p t e r6 2 4 t h em a jo rc o n t r i b u t i o n so ft h i sp a p e ra r el i s t e da sf o l l o w s ： i n h e r i tt h ec h o r d 6 ：i p v 6a d d r e s s e sa r ea s s i g n e di nah i e r a r c h i c a lw a ys ot h a tn o d e sw i t ht h e s a m ep r e f i xa r ei nt h es a m ea u t o n o n a o u sd o m a i n t h e r e f o r e ，p e e r si nad h ts y s t e mc a no b t a i n t h e i rl o c a t i o ni n f o r m a t i o nf r o mt h e i ro w ni p v 6a d d r e s s e s n o d ei d e n t i f i e r sc a nb ed i v i d e di n t o s e v e r a lp a r t sa n dp r o d u c e ds e p a r a t e l y an o d ei d e n t i f i e ri sd i v i d e di n t ot w op a r t s ，t h eh i g h e r b i t sc a nb eo b t a i n e db yh a s h i n gt h es h a r e da d d r e s sp r e f i xa m o n ga l ln o d e sw i t h i nt h es a m ea s ， a n dt h e1 0 w e rb i t sa r et h eh a s hr e s u l to ft h er e s to ft h ei p v 6a d d r e s s a sar e s u l t p e e r sc l o s ei n t o p o l o g ys h a l la l s ob ea d j a c e n ti nt h eo v e r l a y p r o p o s ea s t r u c t u r e dp 2 ps y s t e mi ni p v 6b a s e do nh e t e r o g e n e i t ya m o n gn o d e s ：f i r s t ，w e d e v i d et h en o d e si n t os u p e rn o d e sm a dc l i e n tn o d e sa c c o r d i n gt ot h er e s o u r c eo f n o d e ss u c ha s t h ec a p a c i t yo fc p ua n dt h en e t w o r kb a n d w i d t h t h e n ，w eb u i l dat w o l e v e lo v e r l a ys y s t e mi n w h i c ht h eb o t t o m l e v e ld h t sa r ec o m p o s e do ft h en o d e sw i t h i nt h es a m ea sw h i l et h e t o p l e v e ld h t i sc o m p o s e do fa l lo ft h er s n s ( r e p r e s e n t a t i v es u p e rn o d e ) w h i c ha r es e l e c t e d u n i q u e l yf r o me v e r ya s c o m m u n i c a t i o n sb e t w e e nt w oa sa r er e l a y e db yt h er s n sw h i c h c a nd e c r e a s et h er o u t i n gl a t e n c ya n di m p r o v et h er o u t i n ge f f i c i e n c y w eb u i l dr c c h o r d 6u p o n c h o r d a n a l y s i sa n ds i m u l a t i o nr e s u l t sp r o v et h a tr c c h o r d 6c a ng r e a t l yi r e p r o v er o u t i n g e f f i c i e n c yi nc h o r da n dc h o r d 6 i nr c c h o r d 6 ，t h en o d e sw i t ht h es m a l l e s tn o d ei d e n t i f i e ri ne a c ha sw i l lo v e r l o a d e dw h i c h w i l lm a k et h es y s t e mu n s t a b l e w ep r o p o s e dr c c h o r d 6 一i iu p o nr c c h o r d 6v i ad i v e r t i n gm o s t o ft h e ( k e y , v a l u e ) o nt h en o d ew i t ht h es m a l l e s tn o d ei d e n t i f i e rt ot h er s no ft h ea s a n a l y s i sa n ds i m u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tr c c h o r d 6 一i ic a nm a k er c c h o r d 6m o r es t a b l e p r o p o s e dl q r c c h o r d 6t h a tc a nb eu s e di nf i l e s h a r i n gw h i c hi sa ni m p o r t a n ta p p l i c a t i o no f p 2 p i naf i l e s h a r i n gs y s t e m ，e a c hf i l es h o u l dh a v es e v e r a lt oh u n d r e d so fc o p i e s e v e r yu s e r s h a l ld o w n l o a dt h ef i l e sf r 0 1 t lt h es a m ea si n s t e a do fo t h e ra s s s oi t si m p o r t a n tt oh i tt h e t a r g e ti nt h es a m ea sf i r s t l y w ep r o p o s e dl q r c c h o r d 6u p o nc h o r di nw h i c he v e r yn o d e p r e s e r v ei t s ( k e y , v a l u e ) i nt h es a m ea s w h e nan o d eq u e r i e s af i l e ，i tw i l l f i n dt h e c o r r e s p o n d i n g ( k e y , v a l u e ) i nt h es a m ea sf i r s t l y i ft h eq u e r yh i t st h et a r g e t ，t h en o d ew i l l d o w n l o a dt h et a r g e tf i l e ；o t h e r w i s e ，i tq u e r i e st h ef i l ei nt h es a m ew a yw i t ht h er c c h o r d 6 一i i a n a l y s i sa n ds i r n u l a t i o nr e s u l t ss h o wt h a tt h er o u t i n ge f f i c i e n c yo fl q r c c h o r d 6i sb e t t e rt h a n c h o r da n dc h o r d 6 ，w h i l ei t sp e r f o n n a n c ei sc l o s et oo rb e t t e rt h a nr c c h o r d 6 一i i w h a t sm o r e ， i tc a nd e c r e a s et h eb u r d e no fr s n s ，u s i n go ft h eb a n d w i d t ho fi n t e m e tb a c k b o n ea n di m p r o v e t h es p e e do fd o w n l o a d i n g k e y w o r d s ：p 2 p , i p v 6 ，d h t , c h o r d ，r e s o u r c eo fn o d e i v 中国科学技术大学硕：l ：学位论文图表索0 图表索引 幽1 1c l i e n t s e r v e r 网络模型1 图1 2c s 模型中请求一应答1 图1 31 9 9 1 年至2 0 0 5 年i n t e r n e t 中主机数增长曲线( 单位：百万) 2 图1 4i n t e l 的对等计算栈结构3 图1 5p 2 p 网络模型4 图1 6n a p s t e r 系统结构 3 一6 图1 7g n u t e l l a 系统结构 5 6 图2 1 五个：悔点维护的二维c a n 虚平面1 2 图2 2c a n 信息获取过程1 2 图2 3c a n 节点加入过程1 3 图2 4n o d e i d 为1 0 2 3 3 1 0 2 的p a s t r y 节点维护的状态示意图1 5 图2 5t a p e s t r y 节点邻居实例j1 8 图2 - 6t a p e s t r y 信息获取过程1 8 图2 7 基本c h o r d 的资源定位过程2 0 图2 8c h o r d 指针表示例一2 1 图2 - 9 扩展的c h o r d 资源定位过程2 2 图3 1i p v 6 按网络结构层次化地分配地址2 4 图3 2c h o r d 与c h o r d 6 逻辑图比较2 5 图4 1 三种系统逻辑空间分布比较2 9 图4 2r c c h o r d 6 的路由表3 0 图4 3r c c h o r d 6 的信息获取3 3 图4 4 逻辑跳数概率分布比较3 6 图4 5 域从l 递增至4 0 9 6 的路由延时一3 7 图4 - 6s n 从1 递增至4 0 9 6 的路由延时3 8 图4 7 逻辑跳数概率分布比较4 0 图4 8 域从l 增至4 0 9 6 个的路由延时4 1 图4 9s n 从1 增至4 0 9 6 个的路由延时4 l 图5 1l q r c c h o r d 6 的信息获取一4 6 图5 2 逻辑跳数概率分布比较4 9 图5 3p 从0 增至1 的逻辑路由平均跳数一4 9 幽5 4p 从0 增至1 的端到端延时5 0 图5 5p 从o 增至1 的r s n 平均被利刚次数5 2 表2 1 各种d h t 的比较一2 3 表4 1r c c h o r d 6 的寻路算法3 1 表5 1l q r c c h o r d 6 的寻路算法4 4 v l i l 中国科学技术大学硕士学位论文第一章绪论 第一章绪论 帚一早殖化 1 1p 2p ( p e e rt op e e r ) 概述 1 1 1p 2 p 的导入背景 最早的大规模分布式应用都采用c s ( c l i e n t s e r v e r ，客户朋艮务器) 模型。c s 网络模 型如图1 1 所示，在互联网上放置少量的服务器，这些服务器拥有高带宽和强大的数据处理 能力，配合高档的服务器软件，再将大量的数据集中存放在上面，并且要安装多样化的服务 软件，在集中处理数据的同时可以对互联网上其它p c ( p e r s o n a lc o m p u t e r ) 提供服务，提 供或接收数据，提供处理能力及其它应用。对于一台与服务器联机并接受服务的p c 机来说， 这台p c 机就是客户端，其性能可以相对弱小。客户端与服务器形成多对一的关系，即多个 客户端对应于一个服务器。 图1 1c l i e n t s e r v e r 网络模型 在c s 模型中，查找资源很简单，只要客户端知道服务器的i p 地址或域名，就可以获 取资源从而达到资源共享的目的。这个资源查找的过科可以示- 丁图l 一2 ，一般由客户端进行 客户机 建立连接( 已知服务器的i p 地址或域名) j 耋适鳖垦 图 发送应答信息 l ：燮 _ 一服务器 关闭连接 功能少，性能著 图i - 2c s 模孤i j 中请求一应答 功能强人，成本高 中国科学技术人学t i ) c , , - i ：学位论文第一章绪论 初始化，向服务器发送请求，服务器对客户端的请求进行应答。 c s 模型将互联网上所有可以公开访问的共享资源几乎都存储在服务器上，服务器通常 不问断地运行保证了共享资源的相对稳定性，缓解了并发性、数据一致性等问题，需要维护 的：竹点少，只需维护服务器即可保证系统的安全性，这样便于管理。但是c s 模型共享网络 也存在着很多缺点： ( 1 ) c s 模型中需要性能较好的服务器，服务器性能越好，价格就越高。 ( 2 ) 整个网络中由于有单个服务器从而容易出现单点失效，并且随着客户的不断增加和服 务要求的不断提高，服务器的性能也需要不断扩展，这也需要很大的代价。 ( 3 ) 服务器的数量、存储容量和c p u 的处理能力有限，硬盘读写速度和网络接口都有一定 的限制，越来越不足于满足激增的用户需要。随着客户机的增多，服务器负载过重， 可能会成为瓶颈，服务能力和质量必然会下降。 ( 4 ) 服务器的i p 地址或域名对于客户来说是己知的，这样也给服务器带来了很多不安全因 素，为了保证服务器的安全，需要对服务器进行额外的维护。 近年来，随着通信技术与计算机技术的飞速发展，i n t e r n e t 规模不断扩大，i n t e m e t 入网 的主机数、上网的人数都在飞速增长。图1 3 为白1 9 9 1 年至2 0 0 5 年i n t e m e t 中主机数的增 长趋势示意图 1 。 4 0 0 3 5 0 3 n 0 2 5 0 2 0 0 1 5 0 1 0 0 5 0 0 1 ，11 ，19 ，二1 ，q1 ，51 ，1 ，r1 ，荨1 ，1 1 0 u0 0 1c o i _ l c二0 0 q i 1 0 图1 31 9 9 1 年至2 0 0 5 年i n t e m e t 中主机数增长曲线( 单位：百万) 从图中可以看出，i n t e r n e t 中主机数呈指数增长的趋势，2 0 0 5 年接入i n t e r n e t 的主机数 已经达到了4 亿台。与此同时接入i n t e r n e t 的设备也变得多样化，不仅有人型机、p c 机， 而且有越米越多的像手机和p d a ( p e r s o n a ld i g i t a la s s i s t a n t ，个人数字助理) 这样具有计算 能力的手持终端设备。作为客户机的个人计算机存储和计算能力人为增加，例如今天的主流 p c 机配置，c p u 主频人都达到1 g h z 以上，内存5 1 2 m 左右，硬盘一般火于8 0 g ，而l a n ( l o c a la r e an e t w o r k ，局域网) 或宽带网络接口都有1 0 m 或1 0 0 m 的带宽。很明显，网络 边缘分布着火量的计算和存储资源，刚户主机已经不再是一个简单的i o 设备，再加上网络 带宽的提高，川户之间完全有能力进行共享和协作。另外，随着社会利网络的发展，人们对 数据存储和传输、高性能计算等也有着迫切的需求，川户希望直接交换信息和数据而不必经 由特定的服务器中转。然而，c s 模式无法利州客户端的闲置资源，同时也增加了中转服务 成本，给川户二协点直接通信带米了不便。冈而，如何有效地利川这些计算和存储资源也随之 成为研究的热点。p 2 p ( p e e rt op e e r ，对等网络) 技术出现的目的就是希望充分利川且联网 2 中国科学技术火学硕二i 。j 学位论文第一章绪论 中所蕴含的潜在计算和i 存储资源。 1 1 2p