P2P网络的小世界模型及脆弱性研究

作     者：陈洪才 

作者单位：华中师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘玉华

授予年度：2009年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 08[工学] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：P2P网络 小世界模型 等级划分 度分布熵 抗脆弱性 承受概率 

摘      要：近年来,随着计算机科学技术和网络技术的发展,P2P网络技术在文件的共享和信息的搜索等方面得到了越来越多的应用。P2P网络系统是由一系列地位和能力相等或者相似的对等节点构成,在网络中各个对等节点间可以直接通信不需要第三方节点的参与。相比传统的C/S网络结构,P2P网络结构在可扩展性、数据更新性、可靠性和平衡网络负载能力等方面具有非常明显的优势,所以P2P网络技术为现代互联网技术的发展提供了新的契机,被列为21世纪最有影响的21项技术和改变世界的十大技术之一。 本文是对P2P网络的小世界模型及脆弱性研究,主要探讨了P2P网络所具有的小世界特性及其脆弱性,并针对其脆弱性提出了相应的抗脆弱性的策略。首先针对人们在实测Gnutella网络时发现该网络具有高聚集系数和较短特征路径长度等小世界特性,研究了P2P网络的小世界特性,构造了P2P网络的小世界模型,详细介绍了该模型的生成过程,并分析该模型聚集系数、特征路径长度等特性,同时与Chord网络和随机网络进行对比,仿真实验得出该模型的小世界特性更加明显,而且搜索成功的平均时间不论在动态还是静态环境中都非常小。 然后在介绍Gnutella网络基础上,实验分析P2P网络的小世界模型在随机攻击、基于度数的攻击和基于中间节点攻击等三种攻击下,其集团规模、网络直径和网络紧中心性的变化,并与Gnutella网络和ER模型进行对比。实验表明P2P网络的小世界模型与Gnutella网络相似都对随机攻击具有很强的鲁棒性,但是P2P网络的小世界模型在基于度数的攻击时非常脆弱,容易崩溃,其次在基于中间节点的攻击中也比较脆弱。对于ER模型来说,在基于中间节点的攻击时表现得最脆弱,其次是在基于度数攻击的情况下。 最后针对P2P网络的小世界模型对基于度数攻击和基于中间节点攻击显得非常脆弱,提出一种基于利用度分布熵和承受概率的建立等级划分模型的抗脆弱性策略,仿真实验表明该抗脆弱性策略能够提高网络的工作效率和P2P网络的小世界模型的抗脆弱性。