Supporting multi-dimensional queries in mobile P2P network

Nowadays, as the mobile services become widely used, there is a strong demand for mobile support in P2P search techniques. In this paper, we introduce a new cost model for searching multi-dimensional data in mobile P2P environment and propose a novel multi-dimensional mobile P2P search framework called MIME. MIME models the physical node layout in a two-dimensional plane and keeps records of the locations of the nodes to construct a proximity-aware P2P overlay. MIME is able to employ two different split schemes for the construction of the overlay. We propose query processing techniques for such P2P overlay. In addition, we employ a novel expanding method for tuning the performance of KNN queries in MIME. We also discuss two adaptive features incorporated into MIME to support mobility: an update algorithm that makes dynamic updates to the overlay, and a cache mechanism that reduces the load of data migration during the updates. The experimental results show that the proposed techniques are effective, and that MIME achieves significant performance improvements in Point, Range, and KNN queries compared to the conventional system.     

基于自聚簇的三层结构P2P网络模型

在传统的两层混合式P2P结构中,超级节点不仅要负责管理查询消息路由,而且还要对节点文件进行管理,这样很容易使超级节点的网络负载过大.同时,超级节点的简单指定方式容易引起虚拟拓扑网络与实际物理网络不匹配,更不能利用节点的兴趣局部性.针对传统两层混合式P2P模型的不足,提出了新的三层结构P2P网络模型.这种模型将超级节点的文件管理和消息路由功能分别交给两种不同的专属节点来处理,同时考虑节点的实际物理位置,并采用基于节点属性特征的自组织管理机制使节点自聚成簇,自适应地改进自身的搜索性能.实验结果表明,三层结构P2P模型能更有效地进行资源组织,提供高效的资源搜索.     

基于节点兴趣的非结构化P2P网络拓扑结构研究

针对非结构化P2P网络中资源搜索算法搜索效率低、冗余消息量过多等问题,结合非结构化P2P网络拓扑结构特点,提出一种基于节点兴趣的完全二叉树（CBT-BI）非结构化P2P覆盖网络拓扑结构。在兴趣相似度高的节点之间建立逻辑连接,根据兴趣相似度值在完全二叉树中按序排列;在资源搜索过程中,使用基于洪泛算法的双向资源搜索方法。仿真结果表明,该拓扑结构使得节点能在短时间内查找到有效的资源,减少查询消息量,缩短了平均路由路径,提高了资源搜索效率。     

一种有效的簇集主干点P2P网络结构模型

文中提出一种有效的簇集主干点P2P网络结构模型，克服了非结构化P2P系统中存在的扩展性不好和搜索效率不高的问题。该模型根据拓扑优先级把对等点聚类成簇形层级结构，从CN中选出GN充当簇的中心和服务提供者，实现定位查询和信息交互。为了衡量由主干点组成的骨干网的路由，文中设计了一种适用于应用级广播协议的路由算法。实验利用Java平台和仿真工具模拟实时网络环境，比较层级结构结合主干点骨干协议的系统模型和Gnuteua系统的代价。实验结果证明这种层级结构的簇集P2P模型，加上骨干网协议支持，在系统性能和可扩展性上带来了明显地提升，并可在大范围非结构化的P2P环境中得到应用推广。     

P2P网络中的数据挖掘

在分析了现有分布式数据挖掘算法的运行机制和P2P技术具有无中心、不同步等特点的基础上,通过扩展经典K-mean算法的迭代过程,设计了一种能够用于P2P网络的分布式数据挖掘算法。该算法只需要在直接相连的节点间传递数据,并且能使每个节点上的数据按照全局聚类的结果聚合。最后用模拟实验验证了该算法的有效性。     

一种支持多维数据范围查询的对等计算索引框架

如何有效地支持多维数据范围查询是传统数据管理领域的研究热点之一.但是,在大规模分布式系统中,这仍然是一个具有挑战性的研究工作.VBI-tree是一个对等计算环境下基于平衡树的索引架构,在该架构上可以实现集中式环境下的多种支持多维数据索引的层次化树结构,例如R-tree,X-tree和M-tree等.VBI-tree设计的查询算法保证查询可以从树的任意位置开始,而不是像集中式环境下层次化树结构那样采用从树的根节点开始查询的方法,从而成功地避免了根节点引起的系统性能瓶颈问题.对于有N个节点的网络,索引方法可以保证查询效率是O(log N).VBI-tree提出了基于AVL-tree旋转的网络重构负载均衡策略可以有效地均衡负栽.另外,在数据操作频繁的情况下,为了提高索引的性能,在VBI-tree上建立特殊的祖先-子孙链接形成VBI-tree的结构.通过使用祖先-子孙链接,可保证对于相关查询区域的探索尽量发生在同层节点之间,而不是一直往根节点方向发送,从而减轻上层节点的查询负担,并且显著地降低了更新代价.模拟实验验证了提出的方法的有效性.     

基于分散网坐标的P2P搜索算法

对结构化P2P网络模型Chord的搜索算法进行讨论,指出其优点和不足.对于其搜索算法中存在的覆盖网络和底层网络不一致而带来的查询延时问题,本文结合Chord在拓扑结构和数据分布等方面的特点,以分散网坐标为基础,提出了基于分散网坐标的搜索算法,使搜索向着延迟相对小的节点进行.实验证明,基于分散网坐标的搜索算法使查询的路由跳数更少,路由延迟更小,查询效率也更高.     

一种适用于P2P存储系统的索引管理算法

PB-link Tree通过哈希定位将B 树分布到多个节点上,解决了动态P2P环境中索引的完整性和准确性问题.实验表明,即使节点频繁加入或离开系统,仍能保持数据的可靠性和一致性.而且,PB-link Tree较之传统DB-link Tree在查询过程中数据传输量更小,查询时间更短.     

一种基于P2P的移动对象查询框架

近年来,时空数据查询方法的研究成为人们普遍关注的研究热点.但大部分研究主要集中在集中式环境,在分布式环境下对海量时空数据进行高效的轨迹查询和窗口查询是一件十分有意义且具有挑战性的工作.设计了一种基于P2P的解决方案,提出了对移动对象运动空间进行双层划分的方法来同时支持两种查询.应用网格过滤技术有效地解决了数据频繁更新的问题.对运动空间进行高效的划分,具有比空间填充曲线方法更好的负载平衡性,同时设计了高效的Overlay--SmartChord来支持窗口查询.实验结果表明,和现有方案相比所提方案可以有效减少更新通信量,负载平衡性和路由效率有显著提高.     

基于Chord协议的混合P2P模型

在结构化点对点(P2P)模型中,节点异构性会引起系统的不稳定。针对该问题,结合混合P2P模型的优点,构造一个基于Chord协议的混合P2P模型,将节点按处理能力分为超节点和普通节点,多个超节点被组织到同一个群组中,由超节点管理普通节点以提高系统稳定性。该模型采用基于拓扑感知的搜索算法,能较好地解决分布式哈希表(DHT)技术的路由绕路问题。实验证明,该模型在一定程度上降低查询延时,可提高查询效率。     

基于分类节点的P2P语义路由模型

对于P2P语义覆盖网络,语义信息的维护和智能路径的选择是实现的难点。根据小世界原理,提出了一种新的基于节点分类划分的P2P语义路由模型。通过建立节点本体来描述节点的网络结构和节点下的内容项,在此基础上创建了路由消息格式和节点分类划分的方法,然后创建了支持内容语义查询的节点内相关性内容查询算法和节点间消息路由算法。通过实验对比,该语义路由模型能够提高P2P系统下的内容查找速度并且能够显著降低占用的网络带宽。     

一种新的P2P流媒体负载均衡路由算法

构建和维持一个高带宽路由结构是P2P流媒体中的一个重要问题。针对节点频繁地加入和退出覆盖会话的现状,本文设计了基于链路可用带宽的负载均衡路由算法LBR,利用已知的物理拓扑知识,在多条路由路径中选择一条对网络可用带宽影响最小的路由路径,得到轻负载的覆盖边。该算法能够动态维护高带宽的多播树,平衡覆盖会话中节点间的负载和链路间的流量。仿真实验表明,在动态环境下算法能够缓解路由上的拥塞问题,达到负载均衡的效果。     

兴趣和蚁群相结合的非结构化P2P搜索算法

针对传统flooding搜索算法面临的效率低下和网络流量过大等问题,提出了一种改进的基于兴趣和蚁群相结合的资源搜索算法（IASA）。该算法将TTL机制加以改进,并将兴趣相似度引入到蚁群算法的路径概率选择中,同时结合信息素的多样性和正反馈机制,积累历史搜索经验,获得路由指引信息,从而有效地指导查询请求消息的转发,将请求消息尽量发往资源可能存在的节点上。仿真实验表明：该算法能有效地指导资源搜索的方向,提高查询命中率,减少冗余消息包,其整体搜索效果较好。     

基于校园环境的移动P2P网络体系研究与设计

由于P2P技术的广泛应用以及无线网络和移动设备的普及,人们提出了基于无线网络的移动P2P网络。文中通过分析移动P2P网络的特点和已有的网络模型,结合校园网络环境的特点,设计出基于校园环境的网络体系结构模型,并对模型的资源查找进行详细的描述。模型被划分成三层结构,底层的网络采用改进后的Kelips路由算法通信,该算法的路由复杂度是一个常数,有效减少资源查找时间,保证节点维护状态信息的实时性和正确性;由超级节点组成的中间层,实行分布式管理,采取泛洪搜索算法来通信;顶层是一些域内中心节点,负责连接外网和解决网络的安全问题。仿真实验表明：该模型能够更好地减少资源查找时间,即使大量节点失效,也可以快速检测到节点间关系变化并进行管理。     

基于分段的分布式服务部署和查找

P2P网络由于其良好的可扩展性非常适合于规模日渐扩大的互联网，服务查找成为它的基本问题。该文提出一种基于分段的分布式的服务查找方法，主要特点是给定了一个关键字，可以在有限的跳数范围内，找到部署有这个关键字的overlay节点，得到查询结果，并且最大的查找跳数与网络大小无关。     

JXTA P2P分布式事件路由改进算法研究

在分布式信息资源网络环境中,信息资源路由转发机制是分布式计算核心功能之一,P2P网络作为分布式计算采用最广泛的应用逻辑覆盖网络.将网络的小世界特性引入到JXTA P2P网络中,对其资源路由算法进行研究,从动态选取聚集节点、自适应选择种子聚集节点、设定对等体组等3方面进行改进.最后,通过模拟实验,表明改进算法的合理性和可行性.改进算法对分布式环境下自适应路由提供了一种可借鉴事件路由策略.     

一种实现高效副本发布与查询的DHT覆盖网

在对等计算应用中,副本复制技术是提升查询命中率、提升查询速度、维护负载均衡的一种有效方法,然而它也提升了在存储空间和流量上的代价.研究如何在结构化的P2P覆盖网中,通过拓扑优化手段减少复制中的冗余流量和冗余副本.首先在网络中选择支配集节点作为超级节点,设计一个层次化的、体现节点邻近度的P2P覆盖网,然后基于多hash函数,开发对应的复制技术以实现低代价的副本查询.该方法能够有效地在网络中分散副本,提升查询命中率,减少冗余消息和所需存储空间.给出了性能指标的理论分析,并通过仿真验证了该方法的优越性.     

A new and effective hierarchical overlay structure for Peer-to-Peer networks

The tremendous growth of public interest in Peer-to-Peer (P2P) networks in recent years has initiated a lot of research work on how to design efficient overlay structures for P2P systems. Scalable overlay networks such as Chord, CAN, Pastry, and Tapestry provide no control over where data is stored and the location of the peers and resources is determined by the hash values of their identifiers and keys respectively. As a result, these overlays cannot support range queries and other proximity-aware complex queries directly.In this paper, we present a hierarchical P2P overlay network called SkipCluster, which is capable of supporting both exact-match and multi-dimensional range queries efficiently without consumption of extra memory space. SkipCluster is derived from skip graphs and SkipNet, but it has a two-tier hierarchical architecture.In both tiers, peers are connected in sequence according to the order of their peer IDs, and related resources are stored near each other without hashing of their resource keys. We design a novel data structure called Triple Linked List (TLL) to store each super-peer’s pointers in the higher tier, which can be used to find the longest prefix and speed up query routing of inter-cluster. In the lower tier, each intra-cluster peer’s routing table contains pointers with exponentially incremental distance. Experimental results show that SkipCluster can speed up both exact-match and range queries in different network sizes.     

一种支持多维资源描述的高效P2P路由算法

在分析现有P2P(peer to peer)路由算法的基础上,提出了一种基于二阶矩定位、支持多维资源数据描述的高效资源路由算法--FAN(flabellate addressable network)路由算法.FAN算法将节点映射到统一的多维笛卡尔空间,并以节点相对空间原点的二阶矩作为子空间管理和资源搜索的依据.FAN路由算法具有O(log(N/k))的高路由效率,在节点加入和退出FAN网络时,更新路由信息的代价为O(klog(N/k)).实验结果表明,FAN路由算法具有路由效率高、维护代价小的优点,是一种P2P环境中支持多维资源数据描述的高效结构化资源路由算法.而且,目前部分基于CAN(content-addressable network)网络的改进算法也可以在FAN网络中适用,并获得更好的路由效率和更低的维护代价.     

自适应的P2P网络路由方法研究

在分析一系列P2P网络资源发现方法的基础上,提出了一种基于查询的P2P网络路由方法（Query-based Routing Method in P2P network,QRM方法）。在该方法中,节点会记录收到的查询以及满足该查询的节点,在这些节点中,优先存储那些距离较远的节点。仿真实验表明,随着查询的增多,该方法能有效地提高查询效率。