基于k-Petersen图的超节点网络容错机制*

针对已有容错机制动态维护复杂、带宽消耗大的问题,提出一种新的容错机制。首先,利用改进后的k-Petersen图,构建了超节点层拓扑结构,使网络具有高容错的特性;同时, 给出超节点选择和超节点负载均衡方法,减少了超节点因负载过重而失效的情况;另外,给出超节点失效恢复算法和容错路由算法,解决了网络中失效超节点的恢复问题和网络路由问题。理论分析和实验结果显示,该网络具有易维护、高容错的特点。     

一种新的常数度数的超节点拓扑结构构造

超节点网络采用两层结构组织超节点和普通节点,有利于提高网络性能和搜索效率.而起节点拓扑结构及其动态维护机制和搜索路由机制,对网络性能和搜索效率具有重要影响.针对已有超节点拓扑结构存在动态维护复杂或查询产生信息多的问题,提出一种新颖的k-Petersen拓扑结构,并利用该结构,建立一种超节点网络KPSPN,给出了KPSPN的路由和动态维护机制.它具有常数度数和固定邻接点特性,不但支持模糊查询,而且解决了结构化超节点拓扑对动态性支持差的问题.模拟结果表明:KPSPN减少了查询所带来的带宽消耗,具有更小的拓扑构造和失效修复成本.     

一种层次完美差异图的超节点拓扑结构研究

超节点网络采用两层结构组织超节点和普通节点,有利于提高网络性能和搜索效率。而现有的超节点拓扑结构及其动态维护机制和搜索路由机制存在维护复杂或查询产生信息多的缺陷。针对这些问题,提出一种新颖的层次完美差异图HPDG(k)拓扑结构,建立了一种超节点网络HPDGN,给出了HPDGN的路由和动态维护机制。它具有常数度数和固定邻接点特性,不但支持模糊查询,而且解决了结构化超节点拓扑对动态性支持差的问题。与现有拓扑结构的模拟对比实验结果表明,HPDGN减少了查询所带来的带宽消耗,具有更小的拓扑构造和失效修复成本。     

超立方体双环互连网络及路由算法*

给出了一种可扩展的互连网络拓扑结构,称为超立方体双环。该互连网络拓扑结构结合了超立方体拓扑的短直径、高连通性、对称性、路由简单和一种新的双环拓扑结构的可扩展性和常数节点度的优点,使得网络规模增大时,网络节点度可以保持常数;网络节点采用格雷编码和约翰逊编码的混合编码方法,网络的任意相邻节点编码有且仅有一位不同,使得路由算法设计简单。最后分别设计了基于混合编码的单播、广播路由算法。分析表明提出的互连网络具有较好的拓扑性质和通信性能。     

基于k-完美差异图的超节点拓扑结构构造

在超节点网络中,超节点拓扑结构及其动态维护和搜索路由机制,是影响网络性能和搜索效率的关键因素之一。在完美差异图(PDG)的基础上,提出了一种新的k-PDG结构,并利用该结构,建立了超节点网络--KPDGN,给出了KPDGN的动态维护和搜索路由机制。分析和模拟结果表明: KPDGN具有常数度数和固定邻接点特性,减少了查询所产生的带宽消耗,降低了拓扑构造和修复成本。     

基于结构化对等网络的云资源查询算法

为实现云计算中云资源的快速查询,针对资源查找过程中查询效率较低以及网络维护成本较高等问题,提出一种基于结构化对等网络的云资源查询算法,实现对待查询云资源进行快速有效定位。首先设计一种新型超级节点拓扑结构,对网络拓扑中各节点进行唯一性编码,构造二元组路由信息索引列表,并设计相应的路由算法;然后给出了分层象限超级节点算法的查询效率与稳定性分析。仿真实验结果表明,分层象限超级节点算法查询效率较高,且随着网络规模增加,查询路径长度趋于稳定,同时对于超级节点失效带来的网络维护成本较低。     

基于分层象限空间的P2P超级节点拓扑构造

现有的P2P超级节点拓扑分为非结构化超级节点拓扑和结构化超级节点拓扑,前者支持模糊查询,鲁棒性好,但路由效率低,查询结果具有不确定性,后者支持数据定位,路由效率高,负载均衡性好,但不支持模糊查询,也不适应高度动态环境.文中将两种超级节点拓扑结构的优点结合起来,提出一种基于分层象限空间的新型超级节点拓扑Quad.它在路由方面同时支持数据定位和模糊查询,并解决了结构化超级节点拓扑对动态性支持差的问题.分析和模拟结果表明:和现有的超级节点拓扑相比,Quad数据定位在常数度数下达到O(logN)定位性能,并在路由效率和路由状态数上获得更好的权衡.在动态环境中,Quad能更有效地处理超级节点失效;在性能上,它具有更少的拓扑构建和失效修复成本并具有良好的负载均衡性.     

基于超立方体容错路由算法分析*

基于超立方体的优良的拓扑性质,提出了一个应用于超立方体网络的容错路由算法.该容错路由算法是基于局部信息的,因为路由算法在路由过程中,只需要知道其邻节点的信息,而无须知道其他节点的出错情况.对于给定的源节点和目的节点,路由算法均能够找到一条最优容错路径,并且可以预防死锁.模拟实验结果表明,路由算法所构造的路由路径长度接近于两个节点之间的最优路径长度.     

基于Super-Node的P2P网络搜索技术研究

介绍传统超节点结构P2P网络中的查询方法,指出其存在负载均衡问题和单点失效问题.针对其存在的问题引入资源索引和冗余机制,把资源的索引信息分布到多个超节点.通过仿真实验表明,该机制使得各超节点的资源索引信息相对均衡,并且在相同概率的超节点退出时,提高了查询成功率.     

基于NPV广义超立方体最佳容错路由算法

在网络可靠性研究中,设计较好的容错路由策略、尽可能多地记录系统中最优通路信息,一直是一项重要的研究工作.超立方体系统的容错路由算法分为可回溯算法和无回溯算法.一般说来,可回溯算法的优点是容错能力强:只要消息的源节点和目的节点有通路,该算法就能够找到把消息传递到目的地的路径;其缺点是在很多情况下传递路径不能按实际存在的最短路径传递.其代表是深度优先搜索(DFS)算法.无回溯算法是近几年人们比较关注的算法.该算法通过记录各邻接节点的故障信息,给路由算法以启发信息,使消息尽可能按实际存在的最短路径传递.这些算法的共同缺点是只能计算出Hamming距离不超过n的路由.在n维超立方体系统连通图中,如果系统存在大量的故障,不少节点对之间的最短路径大于n,因此,这些算法的容错能力差.提出了一个实例说明采用上述算法将遗失60%的路由信息.另外,由于超立方体的结构严格,实际中的真正超立方体系统不多.事实上,不少的网络系统可转换为具有大量错误节点和错误边的超立方体系统.因此,研究能适应具有大量错误节点和错误边的超立方体系统的容错路由算法是一个很有实际价值的工作.研究探讨了:(1) 定义广义超立方体系统;(2) 在超立方体系统中提出了节点通路向量(NPV)概念及其计算规则;(3) 提出了中转点技术,使得求NPV的计算复杂度降低到O(n);(4) 提出了基于NPV的广义超立方体系统最佳容错路由算法(OFTRS),该算法是一种分布式的和基于相邻节点信息的算法.由于NPV记录了超立方体系统全部最优通路和次最优通路的信息,在具有大量故障的情况下,它不会遗漏任何一条最优通路和次最优通路信息,从而实现了高效的容错路由.在这一点上,它优于其他算法.     

RSSN:一种基于漫步采样的超节点对等网络

超节点对等网的引入,有效解决了网络节点异构性所带来的低性能节点对于文件定位效率低的问题。但是传统超节点对等网构建效率低,不能适应目前高度动态的网络环境。提出一种高效可靠的超节点对等网RSSN,RSSN通过漫步算法对网络叶节点采样,从采样集合中选出高性能节点建立预备超节点,通过判断网络需求调整超节点层,并利用预备超节点备份文件索引信息,提高对等网的稳定性。仿真实验表明,相较Gnutella0.6超节点对等网,RSSN能够有效地提高对等网中超节点的平均性能和利用率,并能适应高动态的网络环境。     

An adaptive super-peer selection algorithm considering peers capacity utilizing asynchronous dynamic cellular learning automata

Super-peer networks refer to a class of peer-to-peer networks in which some peers called super-peers are in charge of managing the network. A group of super-peer selection algorithms use the capacity of the peers for the purpose of super-peer selection where the capacity of a peer is defined as a general concept that can be calculated by some properties, such as bandwidth and computational capabilities of that peer. One of the drawbacks of these algorithms is that they do not take into consideration the dynamic nature of peer-to-peer networks in the process of selecting super-peers. In this paper, an adaptive super-peer selection algorithm considering peers capacity based on an asynchronous dynamic cellular learning automaton has been proposed. The proposed cellular learning automaton uses the model of fungal growth as it happens in nature to adjust the attributes of the cells of the cellular learning automaton in order to take into consideration the dynamicity that exists in peer-to-peer networks in the process of super-peers selection. Several computer simulations have been conducted to compare the performance of the proposed super-peer selection algorithm with the performance of existing algorithms with respect to the number of super-peers, and capacity utilization. Simulation results have shown the superiority of the proposed super-peer selection algorithm over the existing algorithms.     

基于行为特征的超级节点节流算法研究

针对P2P网络中超级节点失效时带来的资源流失、网络拓扑结构变化和重新选举网络开销增加等问题,提出了一种基于用户行为特征统计的超级节点禅让算法。根据节点的失效统计特征预估失效时间,预先指定继任超级节点。仿真实验对比结果表明,该算法可以有效降低超级节点失效时带来的网络波动,降低网络流量消耗。     

A self-similar super-peer overlay construction scheme for super large-scale P2P applications

Unstructured peer-to-peer (P2P) overlay networks with two-layer hierarchy, comprising an upper layer of super-peers and an underlying layer of ordinary peers, are used to improve the performance of large-scale P2P applications like content distribution and storage. In order to deal with continuous growth of participating peers, a scalable and efficient super-peer overlay topology is essential. However, there is relatively little research conducted on constructing such super-peer overlay topology. In the existed solutions, the number of connections required to be maintained by a super-peer is in direct proportion to the total number of super-peers. For super large-scale P2P applications, i.e. the number of participating peer is over 1,000,000, these solutions are not scalable and impractical. Therefore, in this paper, we propose a scalable hierarchical unstructured P2P system in which a self-similar square network graph (SSNG) is proposed to construct and maintain the super-peer overlay topology adaptively. The SSNG topology is a constant-degree topology in which each node maintains a constant number of neighbor nodes. Moreover, a simple and efficient message forwarding algorithm is presented to ensure each super-peer to receive just one flooding message. The analytical results showed that the proposed SSNG-based overlay is more scalable and efficient than the perfect difference graph (PDG)-based overlay proposed in the literature.     

超级节点网络中并行查询和合并机制研究

针对超级网络中超级节点可能会导致网络瓶颈、检索结果重复问题,提出一种并行查询和合并机制。首先提出超级节点选择查询节点的算法,以减少超级节点的存储和计算负担。然后提出选择下载节点的合并算法,以得到高质量、新颖和更能有效获取的检索结果。实验结果表明了该机制的有效性。     

移动P2P网络中超级节点的选择

针对移动P2P网络中节点移动性强、网络拓扑结构变化剧烈、导致系统的低效和不可靠问题,提出一种移动P2P网络中的超级节点选择算法,该算法能够选择性能好、在线时间长的节点作为超级节点,并且采用候补超级节点技术,有效改善移动P2P网络系统的效率。仿真实验结果表明,该算法可以有效降低超级节点的失效率和缩短查询延迟。     

ERSN:一种高效鲁棒的超结点对等网络

超结点对等网络利用对等结点的异构性解决了低带宽结点带宽瓶颈问题,但目前超结点对等网络的构建协议效率低且网络拓扑鲁棒性弱.提出一种高效鲁棒的超结点对等网络ERSN,采用基于漫步算法的结点采样协议,估计网络需求,构建高效的超结点对等网络,并建立叶结点间的应急连接,增强超结点对等网络的鲁棒性.模拟实验证明,与Gnutella0.6超结点对等网络比较,ERSN网络中负责处理定位请求的结点数目最多减少了76%,并在多个超结点和叶结点同时离开网络的情况下,将文件定位命中率最大提高了36.4%.     

基于语义网和小世界理论的对等网搜索机制

针对目前超结点网络研究中的不足,该文基于语义网和小世界理论提出了一种对等网搜索模型——SemanticP2P。模型中结点依据小世界理论在物理上形成自然的区域自治系统(AAS),各AAS依据幂规律选取各域内的超结点,超结点再根据语义关系形成多个超结点语义网(SSN),从而形成一个层次化的超结点叠加网络模型,并对其中结点的组织、SSN的构造、搜索机制等进行了阐述,最后通过实验的验证,证明了模型的合理性与有效性。