基于测量的eMule/Kad网络k桶特性研究

作     者：刘斯伟 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈常嘉

授予年度：2008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 DHT Kademlia eMule Kad 网络测量 用户行为 

摘      要：对等网络(P2P)是目前新一代互联网技术研究的热点之一,代表了未来网络的发展趋势,而DHT(离散哈希表,Distributed Hash Table)网络是目前P2P网络的发展方向。eMule作为当前最流行的P2P软件和资源共享工具,提供了对DHT的支持,其协议Kademlia是目前应用最为广泛的DHT算法。目前对Kad(Kademlia协议的实现)网络的研究主要偏于宏观的网络测量,对于其路由表k桶的网络特性研究几乎没有。本文通过跟进国内外最新的研究现状,改造eMule客户端软件,有针对性地提出测量方案并予以实施,同时建立了以脚本为主的的统计分析平台。该统计平台具有良好的可配置性、可定制性和可扩展性,使增加新的统计分析功能变得非常简便,为日后的研究工作的开展提供了方便而轻松的环境。 本文根据测量得到的数据,从时间特性和空间特性两方面进行了研究。时间特性包括k桶节点(路由表的表项)的在线时间、到达时间、离线时间和生命时间长度等,根据这些参数的累积概率曲线分布发现,常用于刻画P2P网络行为的幂律分布和重尾分布并不适用于描述k桶节点,k桶节点与负指数类的分布较为吻合。通过把节点拆分为不同距离上的到达流,发现这些流满足Poisson流的特征,因此可用Poisson过程来模型到桶过程。 空间特性包括地理位置分布和ID距离分布两方面。在地理位置分布方面,发现k桶节点的地理分布和全网的地理位置分布完全一致,说明k桶选择节点时并不会有对地理位置的偏向性。而从各国用户习惯上看,发现虽然中国同时在线用户数排在第一,但是在线的时间很短暂,这样的习惯不太利于Kad网络的稳定和发展。 在ID距离方面,发现k桶具有很强的“距离效应,如远距离的k桶较满,节点数多并且平均在线时间较长;近距离的k桶较空,节点数少并且平均在线时间较短。eMule/Kad的“距离效应是一个新发现,反映了不同距离上路由表稳定程度的不一致,了解其成因将有助于改进路由算法,提高网络性能。对此,进行了更进一步的测量实验和基于M/M/k/k排队系统的仿真验证。从仿真结果来看,系统的选择机制不会影响桶内节点的剩余寿命,但是节点离线到k桶发现离线这段不确定期有可能是造成“距离效应的原因。