基于P2P网络搜索技术的研究与应用

1、基于P2P网络搜索技术的研究与应用基于P2P网络搜索技术的研究与应用1概述近年来,P2P网络开展迅论文联盟.Ll.速,在很多领域得到广泛应用,成为当前互联网上的热点技术之一。随着网络规模的不断扩大,如何高效、快速、准确的搜索到资源,是当前P2P网络研究中所面临的难题。1.1P2P的概念P2P是PeerTPeer的缩写,技术上称为计算机对等网1。P2P技术是目前流行于计算机网络技术研究领域的一个热点,但P2P并不是一个新的概念。互连网在早期阶段,采用的就是P2P形式。近年来,随着Napster、KaZaa、BT、eule等基于P2P技术的文件共享软件在互联网上迅速传播,P2P技术在国际国内都引发

2、了研究的新热潮。由于P2P蕴含着宏大的技术潜力和商业价值,许多学术机构、如irsft、Sun和Intel等大公司先后投入到对P2P技术的研究之中。irsft公司成立了Pastry工程组,主要负责P2P计算技术的研究工作,Intel公司宣布成立P2P工作组,SUN公司的JXTA平台和斯坦福大学的P2P研究。1.2P2P效劳主要有两个特点1)首先是它使得用户通过互联网直接交互。P2P使得网络上的沟通变得容易、更直接共享和交互,真正地消除中间商。P2P直接连接到其他用户的计算机、交换文件,而不是像过去那样连接到效劳器去阅读与下载。2)另一个重要特点是改变互联网如今的以大网站为中心的状态、重返非中心化

3、,并把权利交还给用户。P2P的形式与面对面地或者通过 交流和沟通类似。P2P共享技术与传统文件共享存在很大的区别。P2P的共享文件不是在集中的效劳器上等待用户端来下载,而是分散在所有Internet用户的硬盘上,从而组成一个虚拟网络。这样每个用户都可以从虚拟网络中任何一个人的机器下载电影、音乐等类型的文件,同时每个人也可以把自己的文件共享给其别人使用。从网络上分析P2P是互联网整体架构的基矗互联网最根本的协议TP/IP并没有客户机和效劳器的概念,所有的设备都是通讯的平等的一端。新一代的网络搜索技术中,以网络资源集中程度和网络体系构造可以分为集中式P2P网络、分布式P2P网络和混合式P2P网络三

4、类。P2P网络中进展资源定位是首先要解决问题,对三类P2P网络搜索技术进展比照和研究。2传统的/S网络架构搜索技术传统lient/Server形式所有的资源都存放在中央效劳器上,客户机只能被动从效劳器上读取信息,而且客户机之间不具备交互的才能,其典型的形式是图12。传统的/S的网络形式上是有一个中心效劳器来负责共享信息,来答复工作站点的查询,然后根据查询下载需要的信息。这种形式具有中心化形式。3集中式P2P网络搜索技术第二代P2P是纯分布式,网络中没有效劳器,链状的节点之间构成一个分散式网络,既没有集中的目录效劳器,又对P2P网络拓扑(P2P成员的连接集合)和文件放置没有任何准确的控制,系统中

5、每个结点只维护自己存储的文件及其索引。分布式P2P网络分有分布式非构造化P2P网络和分布式构造化P2P网络两种。1)分布式非构造化P2P网络搜索在分布、动态的网络环境下要找到其他节点上的资源,一个直接的想法就是播送,把需要查找的内容向每个和它连接的节点发出恳求,收到查询恳求的节点在本地搜索资源,假如在本地资源中发现,就把搜索到的结果返回给恳求者;否那么把恳求继续向除了恳求者以外的所有节点转发,也是Gnutella处理查询的根本思想。分布式非构造化拓扑的P2P网络典型代表是Gnutella,Gnutella和Napster的最大区别在于没有中心效劳器,采用了完全随机图的泛洪搜索和随机转发机制。非

6、构造化P2P网络构造图如图2。这种形式不需要有中心效劳器和中心路由器,其上的每一个Peer都作为对等实体,地位完全平等,每一个Peer既可以作为客户机又可作为效劳器,并且它们与邻接的Peer有一样的才能。Gnutella是一种非集中式文件共享系统,系统的参与者自我组织一个虚拟的互相协调的网络,为了一个共同的目的,即在P2P形式下以分布式文件搜索为机制,共享资源。Gnutella网络采用类似IP数据包中TTL的机制来决定是否继续转发消息,Gnutella的优点在于很好的解决了中心化的问题,没有中央效劳器而采用了分布式P2P技术。其缺点是:搜索要求要经过整个网络或者至少是一个很大的范围才能得到结果

7、,占用了更多宽带,而且需要花费很长时间才能有结果返回。同时,这种纯分布式的P2P形式很难被企业所利用,因为它缺少对网络上的用户结点树以及他们所提供资源的一个总体把握。同时平安性不高,易遭受恶意攻击,如攻击者发送垃圾查询信息,造成网络拥塞等。2)分布式构造化P2P网络搜索由于非构造化的P2P网络中随机搜索造成的不可扩展性,目前,研究的重点在于如何有效地查找信息,最新的成果就是基于DHT(DistributedHashTable,分布式散列表)的分布式发现和路由算法。应用层将数据对象(文件、数据块或索引)通过哈希算法获得键值,将该键值提交给DHT后,返回结果就是键值所在节点的IP地址3。在DHT技

8、术中,网络节点按照一定的方式分配一个唯一节点标识符(NdeID),资源对象通过散列运算产生一个唯一的资源标识符(bjetID),并且该资源将存储在节点ID与之相等或者相近的节点上。查找该资源时,采用同样的方法可定位到存储该资源的节点。网络对等点通过一些基于Hash的算法直接获得需求对象的地址,不需要进展论文联盟.Ll.洪泛,也不依赖中心效劳器。典型的系统有hrd、AN、Pastry和Tapestry。hrd5实现了这样的一种操作:给定一个关键字(key),将key影射到某个节点。假如给对等网络应用的每个数据都分配一个key,那么对等网络中的的数据查找问题就可以用hrd很容易地解决了。为了将这些

9、Key映射到节点上,hrd使用了一致性哈希(nsistenthashing)。hrd将整个对等网络系统抽象为一个环形的构造,通过分别对节点的IP地址和文档进展哈希变得到比特的标识符,hrd将节点和文档都映射到值域为02-1的环形空间中。图3hrd的路由示。图中环形空间的标识符范围为0127,标识符为32的节点N32希望查找标识符为19的文档,文档标识符绕过了环形空间的最后一个节点,存储在节点N2。DHT类构造有良好的可扩展性、节点ID分配均匀性和自组织才能,可以提供准确的发现,只要节点在网络中,DHT就可以发现并找到该节点4。但DHT类构造最大问题是DHT的维护机制较复杂,节点频繁参加退出增大

10、了维护代价。另外,DHT不支持内容和语义等复杂查询,只支持准确关键词匹配的查询。4混合式P2P网络搜索技术混合P2P构造是对于前两种构造模型的一种利弊权衡,结合了两者的优点,在分布式形式根底上将用户结点按才能进展分类,使某些结点担任特殊的任务,给出一些分布式功能集中节点,如搜索节点、索引节点,为此其速度要比纯P2P形式快得多,其多采用基于内容的搜索。第三代P2P软件体系机构中,采用了混合P2P形式,引入了索引节点,索引节点不会直接连接到有版权的资料,搜索节点管理着所属用户的文件列表。用户节点通过索引节点获得搜索节点信息,每一次查询都是通过该索引节点进展,假如所有的搜索节点都被访问过,就意味整个网络上的节点都经过了搜索,其速度要远远快于纯P2P的搜索速度。混合式P2P网络形式见图4。5完毕语P2P作为当前互联网上的热点技术之一,对等网络上各台计算机无主从之分,网络上任一台计算机既可以作为网络效劳器,允许不同用户共享处理、存储、网络连接、文件等空闲资源,也可以作为工作站,以分享其他效