[发明专利]一种非结构化P2P网络拓扑快速自修复方法无效
申请号: | 201110237294.6 | 申请日: | 2011-08-18 |
公开(公告)号: | CN102546229A | 公开(公告)日: | 2012-07-04 |
发明(设计)人: | 唐九阳;汤大权;肖卫东;唐国明;吴家旭;葛斌;李芳芳;谢羿;张翀 | 申请(专利权)人: | 中国人民解放军国防科学技术大学 |
主分类号: | H04L12/24 | 分类号: | H04L12/24;H04L29/08 |
代理公司: | 长沙正奇专利事务所有限责任公司 43113 | 代理人: | 魏国先 |
地址: | 410073 *** | 国省代码: | 湖南;43 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 结构 p2p 网络 拓扑 快速 修复 方法 | ||
技术领域
本发明属于P2P覆盖网拓扑优化技术领域,特别涉及一种非结构化P2P网络拓扑快速自修复方法。
背景技术
P2P覆盖网络:P2P 计算是近年来兴起的一种重要的网络计算技术,它不依赖中心服务器,而是利用所有参与节点的计算能力和网络带宽构建的应用体系,具有鲁棒性好,可扩展性强,易于部署等特点。目前,P2P 计算已经发展成Internet上最重要的应用模式之一,并成为近年来的研究热点。
覆盖网络是一个建立在已有物理网络之上的由节点和逻辑链路构成的虚拟拓扑结构,P2P覆盖网络的特性和运行效率对整个P2P 系统有着至关重要的影响。按照网络节点的组织形式,P2P覆盖网络可分为结构化、半结构化和非结构化三类。在非结构化P2P覆盖网络中(下面简称非结构化P2P网络),各个节点高度自治,没有统一的网络中心来管理网络拓扑;网络采用了随机图的组织方式,每个节点无法知道整个网络的信息或者其他节点在整个网络中的作用,而只知道直接与它通信的邻居节点的信息;当有新的节点要加入到网络中时,它会自由地连接到其他节点——即随机选择某些节点作为邻居。
由于非结构化P2P网络中不存在中心控制来管理网络拓扑,节点的动态加入或退出以及少数高连接度数节点的失效可能导致P2P网络分割;尤其在有针对性攻击的情况下,即便是具有良好结构的网络也会由于关键节点的存在而变得脆弱;此外,非结构化P2P网络还面临由于各种异常情况导致的失效行为,造成覆盖网络拓扑结构异常,严重影响P2P网络的效率和健壮度。因此,非结构化P2P网络的抗毁性和异常自修复问题一直受到研究界的重视,其对非结构化P2P系统的高可靠应用具有至关重要的作用。
选取备用节点提高抗毁性:某个或某几个网络节点的异常失效可能导致整个网络的拓扑异常或连通中断。传统的解决方法是为网络节点选取备用节点,以便在原节点发生异常失效的时候替代,保证网络的连通性,例如,最常见的应用就是网络服务器同步维护一台备用服务器。星形网络、局域网、VPN等很多种网络都使用这种方法提高网络的抗毁性,但这种方法并不适用于非结构化P2P网络。
在非结构化P2P网络中,节点之间没有主次之分,更没有一个中心服务器,任何节点都是相互独立又是相互协调的,这样就需要每个节点维护自己的备用节点,相应带来了挑战性的问题:使用什么策略选择备用节点,怎样降低维护代价,怎样保证备用节点及时启动等等。
线性连接消除算法:拓扑关键点:非结构化P2P网络中,如果删去节点C后,C的邻居节点集合被分割成了两个或多个互不连通的子集,就称C为拓扑关键点。如果将网络看作一个无向图,那么拓扑关键点就是图的割点。
前人针对拓扑关键点的避免提出了一种线性连接消除算法:如果候选节点是一个拓扑关键点,则它的所有邻居对应的同块集合多于一个,这些集合的排列为 ;先分别从和中任意选择一个节点,在两个节点间建立连接,然后分别从和中任意选择一个节点,在两节点间建立连接;依此类推,直到最后分别在和中任意选择一个节点并建立连接。我们对这个方法进行简化,规定在选取节点时不要随意选择,而只选择C的邻居节点。
举例说明,如图1所示,节点C是网络中的拓扑关键点,它的失效将会使网络分割三个子网。为了消除拓扑关键点,从三个子网中挑选出C的邻居,并将它们一一连接,所有的邻居就形成了一条闭合链,从而合并了互不连通的多个子集。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,针对现有技术不足,提供一种非结构化P2P网络拓扑快速自修复方法,使节点能够自主、快速的修复邻接表异常,保证网络拓扑的正确性、连通性;此外自修复后的网络拥有和原网络相同的自恢复能力,使网络具备可持续恢复能力,为高可靠的P2P应用奠定基础。
本发明采用的技术方案是:一种非结构化P2P网络拓扑快速自修复方法,该方法要点是:
(1)保证网络拓扑结构的连通性:对于网络中的任一节点,为该节点的每个邻居节点都指定一个备用节点,该节点与备用节点之间的连接构成备用连接;当该节点与其中一个邻居节点的连接出现异常断开时,该节点立即与该邻居节点的备用节点建立新连接;
(2)避免网络连接数呈指数级别增长:当网络出现一个连接异常时,该连接的两个节点中,应由连接数较小的节点启用对应的备用连接,当两个节点的连接数相同时,随机选择一个;
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