Fault-tolerant routing over shortest node-disjoint paths in hypercubes

This paper presented a routing algorithm that finds n disjoint shortest paths from the source node s to target node d in the n-dimensional hypercube. Fault-tolerant routing over all shortest node-disjoint paths has been investigated to overcome the failure encountered during routing in hypercube networks. In this paper, we proposed an efficient approach to provide fault-tolerant routing which has been investigated on hypercube networks. The proposed approach is based on all shortest node-disjoint paths concept in order to find a fault-free shortest path among several paths provided. The proposed algorithm is a simple uniform distributed algorithm that can tolerate a large number of process failures, while delivering all n messages over optimal-length disjoint paths. However, no distributed algorithm uses acknowledgement messages (acks) for fault tolerance. So, for dealing the faults, acknowledgement messages (acks) are included in the proposed algorithm for routing messages over node-disjoint paths in a hypercube network.     

基于拥塞控制的非结构化P2P网络的路由负载均衡策略

非结构化P2P(unstructured peer-to-peer network)对等网络中的节点资源定位的路由查询是对等网络研究中的一个主要难题,特别是当网络中客户端节点由于其频繁加入、离开导致网络结构动态变化所带来的资源查询难题.提出了一种新的基于拥塞控制的路由查询方法来实现动态网络下的资源查询.该方法分两部分实现:首先是网络资源的分组与节点重连策略.该策略使得具有同等资源的节点相互连接,并周期性地调整节点上的节点连接数量以减少同组资源节点上的负载.通过以上策略,使得网络的拓扑结构自动地从随机网络结构进化到以资源组为单位的聚类网络,从而使得网络中形成网络资源组间的查询负载均衡.另一方面,组内的节点之间的路由负载均衡是通过节点间协同学习实现的.采用协同Q-学习方法,所研究的方法不仅从节点上学习其处理能力、连接数和资源的个数等参数,还将节点的拥塞状态作为协同Q-学习的重要参数,并建立模型.通过这种技术,同一组节点上的资源查询被有目的地引导,以避开那些组内拥塞的节点,从而最终实现资源组内节点之间的查询均衡.仿真实验结果表明,相比常用的random walk资源查找方法,该研究所实现的资源定位方法能够更迅速地实现网络的资源查询.仿真结果还表明,相比random walk方法,所提出的方法在网络高强度查询和网络节点动态加入和退出的情况下进行查询具有更高的鲁棒性和适应性.     

基于兴趣域的非结构化P2P模型

泛洪式路由（Flooding）是在非结构化对等网络中进行有效资源查找的主要方式,但其路由过程将产生大量冗余消息,因而严重制约了其可扩展性。随节点数增多,泛洪式路由的网络带宽消耗也变得异常严重。针对非结构化P2P网络拓扑的特点,结合对已有的非结构化P2P搜索算法的研究,文章提出了一种基于兴趣域的非结构化P2P搜索算法,使得节点能在短时间内查找到有效的资源,减少了查询信息量,缩短了路由路径,提高了搜索效率。     

P2P网络中基于蚁群算法的资源搜索研究

实际的P2P网络中包含特定资源的节点只占一部分,而多数搜索方法大多都会遍历整个网络节点,节点的动态性又极易造成搜索路径失效.因此提出了一种基于蚁群算法的搜索机制,该机制以节点上资源访问成功率来定义节点信息素,以避免对消极节点的访问,以节点间的通信次数定义相邻节点的路径信息素,以避免对失效路径的使用,同时结合路径长度对被选路径进行优化选择.给出了该机制的详细搜索算法,并进行了仿真实验.实验结果表明,与Flooding和Chord算法相比,该算法在提高搜索成功率的同时也降低了查询次数.     

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.     

Socially aware microcloud service overlay optimization in community networks

Community networks are a growing network cooperation effort by citizens to build and maintain Internet infrastructure in regions that are not available. Adding that, to bring cloud services to community networks (CNs), microclouds were started as an edge cloud computing model where members cooperate using resources. Therefore, enhancing routing for services in CNs is an attractive paradigm that benefits the infrastructure. The problem is the growing consumption of resources for disseminating messages in the CN environment. This is because the services that build their overlay networks are oblivious to the underlying workload patterns that arise from social cooperation in CNs. In this paper, we propose Select in Community Networks (SELECTinCN), which enhances the overlay creation for pub/sub systems over peer-to-peer (P2P) networks. Moreover, SELECTinCN includes social information based on cooperation within CNs by exploiting the social aspects of the community of practice. Our work organizes the peers in a ring topology and provides an adaptive P2P connection establishment algorithm, where each peer identifies the number of connections needed based on the social structure and user availability. This allows us to propagate messages using a reduced number of hops, thus providing an efficient heuristic to an NP-hard problem that maps the workload graph to the structured P2P overlays resulting in a number of messages close to the theoretical minimum. Experiments show that, by using social network information, SELECTinCN reduces the number of relay nodes by up to 89% using the community of practice information versus the state-of-the-art pub/sub notification systems given as baseline.     

一种令P2P覆盖网络拓扑相关的通用方法

利用分布式哈希表,有结构的对等(peer-to-peer,简称P2P)网络具备了较短的路由长度和较好的扩展性.然而,由此产生了覆盖网络和物理网络之间的不匹配问题,它严重阻碍了在大规模环境下建立有效的对等网络.提出一种通用的、协议无关的方法来解决该问题.该方法基于节点交换机制,通过发现并实施有利于覆盖网络和物理网络匹配的节点交换来降低网络时延、提高性能.实验表明,该方法在明显降低了覆盖网络的平均时延的同时,也保证了额外开销可控.此外,若与其他协议相关的方法相结合,系统性能还可以得到进一步提高.     

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。     

基于IPv6、簇和超节点的P2P路由模型研究

针对当前P2P网络模型存在逻辑拓扑与物理拓扑失配和没有充分考虑节点异构性的缺点,利用IPv6特有的层次化地理布局,实现逻辑拓扑与物理拓扑的有效结合,应用簇减少节点频繁加入和退出所带来的网络抖动问题,充分考虑节点之间的性能差异,让性能好的节点承担更多的任务,利用节点成功的资源访问记录进一步提高路由效率。通过模拟实验和对相关数据的分析,证明该项研究能使路由延迟减少,网络更稳定,更易于管理和维护。     

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。     

MANET adaptive structured P2P overlay

This paper presents an efficient structured P2P overlay over MANET which better matches to the physical network in term of routing. This feature is achieved by locally building up the minimum-spanning tree (MST) at each peer using the information of the peer’s logical neighbors which are either directly connected (1-hop) or 2-hops away. Using this interconnection structure among the peers, we design a new algorithm to distribute the contents information in the overlay by partitioning the identifier (ID) space among the peers. In this algorithm, each peer maintains a disjoint portion of the ID space. The ID space at a peer may be non-contiguous and each contiguous part is consecutive to the ID space of its directly connected neighbor peers. To route the file-lookup query, each peer builds up a binary search tree (BST) using the knowledge of the ID space of itself and of its directly connected neighbor peers. Simulation results show that our approach outperforms the existing approaches in term of routing overhead, average file-discovery delay, false-negative ratio and average path-stretch value.     

移动环境中一种基于Hash的P2P覆盖网

目前提出的大多数基于哈希（hash—based）的P2P网络都集中于固定的对等节点。当节点移动到网络中一个新的位置时,这种结构在消息传递等方面的效率就会下降。文章提出一种移动环境中的基于哈希的P2P覆盖网（Hash—based P2P Overlay in Mobile Environment,H—MP2P）,允许节点在网络中自由移动。一个节点可通过P2P网络广播其位置信息,其他节点通过网络可以获知该节点的移动信息并进行定位。通过理论分析和实验可知H—MP2P在扩展性、可靠性和效率方面都可以取得较好的结果,可以很好的应用在移动环境中。     

一种改进的P2P网络业务路由算法

业务路由是研究如何在覆盖网络环境下提供有Qos保证的复合业务的问题.针对目前的业务路由算法扩展性差、业务路由不稳定等特点,提出了一种大规模P2P网络环境下的分布式业务路由改进算法-LBLD.对系统内的所有业务节点按其地理位置进行分簇形成一种层次化的拓扑结构,通过簇首之间汇总信息的传递减少了节点之间传输报文的信息量,改善了算法的可扩展性.同时在选择业务路径中的节点主机时,考虑了主机的生命周期,使最终采用的业务路径具有较好的稳定性,减少了由于节点异常离开而造成业务中断的概率.模拟实验证明了这种算法的有效性.     

Transient chaotic neural network-based disjoint multipath routing for mobile ad-hoc networks

Due to mobility of wireless hosts, routing in mobile ad-hoc networks (MANETs) is a challenging task. Multipath routing is employed to provide reliable communication, load balancing, and improving quality of service of MANETs. Multiple paths are selected to be node-disjoint or link-disjoint to improve transmission reliability. However, selecting an optimal disjoint multipath set is an NP-complete problem. Neural networks are powerful tools for a wide variety of combinatorial optimization problems. In this study, a transient chaotic neural network (TCNN) is presented as multipath routing algorithm in MANETs. Each node in the network can be equipped with a neural network, and all the network nodes can be trained and used to obtain optimal or sub-optimal high reliable disjoint paths. This algorithm can find both node-disjoint and link-disjoint paths with no extra overhead. The simulation results show that the proposed method can find the high reliable disjoint path set in MANETs. In this paper, the performance of the proposed algorithm is compared to the shortest path algorithm, disjoint path set selection protocol algorithm, and Hopfield neural network (HNN)-based model. Experimental results show that the disjoint path set reliability of the proposed algorithm is up to 4.5 times more than the shortest path reliability. Also, the proposed algorithm has better performance in both reliability and the number of paths and shows up to 56% improvement in path set reliability and up to 20% improvement in the number of paths in the path set. The proposed TCNN-based algorithm also selects more reliable paths as compared to HNN-based algorithm in less number of iterations.     

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.     

一种P2P环境下点割集的被动分布式发现算法

P2P系统的可靠性主要取决于覆盖网节点问的连通性，而割点和小规模点割集对网络连通性的危害很大，它们的失效或离开能使覆盖网变得四分五裂。本文提出一种P2P环境下点割集的被动分布式发现算法，在无法获得网络全局信息的情况下，节点仅依靠对收到消息的统计和分析就能够自主判断自己是否为割点或属于2点割，并采取相应措施消除其为系统带来的不稳定因素。该算法准确性高、开销低，割集消除对提高覆盖网可靠性的效果显著。     

利用二叉排序树改进结构化P2P模型

P2P覆盖网络是一种对等网之间的逻辑连接构成的应用层网络,由于其易于构建、管理灵活、可扩展性强,在实现互联网上的多种应用中发挥着重要的作用。在研究Chord算法的基础上提出了一个BBSTC网络拓扑模型,介绍了网络节点的加入和退出的路由算法以及资源定位的步骤,通过仿真实验和分析表明此方案可以显著改善搜索结果的成功率和大大减少搜索所需的路由跳数,在目前结构化P2P环境中,该策略有一定的推广利用和研究价值。     

SemreX:一种基于语义相似度的P2P覆盖网络

对等(peer-to-peer)网络的非集中结构、良好的自治性及容错性等特征,使其可能成为Internet上有效的信息共享模型.然而,内容定位问题仍然是大规模P2P网络中信息共享所面临的挑战.SemreX系统是一种P2P网络环境下的文献检索系统.针对SemreX系统,提出一种基于语义相似度的P2P拓扑管理和查询路由算法.仿真实验结果表明,语义拓扑能够有效地提高系统的搜索效率.     

一种基于Small World的P2P覆盖网络的研究

Small World网络的两个主要特性是平均路径长度小和聚集系数大,参照Small World网络的两个主要特性,提出了一种基于Small World的P2P覆盖网络模型（SWPP）,并在SWPP中定义了一套DHT协议,以该协议为基础,提出了SWPP的路由算法及路由容错算法,分析了路由长度及路由优化方法,最后通过数值实验分析了SWPP性能。     

无结构P2P系统的重叠网拓扑优化

无结构P2P（Peer-to-Peer）系统的自身结构特征表现着良好的自治性和扩展性。然而,由于自身松散的重叠网拓扑结构以及对等节点可以自由地加入和离开的特点,系统十分容易产生重叠层与底层物理网络的拓扑结构不匹配的问题。另一方面,由于无结构P2P系统大多数采用泛洪式转发,大量的消息会通过低效地重叠网连接占用带宽,产生不必要的数据冗余,从而影响网络的性能,降低整个网络的利用率。提出一种动态拓扑优化模型机制,该机制通过节点在消息转发过程中获取实时的网络拓扑信息,进而通过一系列优化策略对低效的拓扑结构实施优化。