基于P2P网络信任机制的研究

摘??? 要 P2P网络与传统的客户机/服务器网络或者多层服务器网络有着完全不同的体系结构。P2P技术，打破传统的客户机/服务器模式，让所有的网络用户能够自由的互相连接，直接进行通信，不再有客户端和服务器的分别，任意两个网络节点之间都能够进行消息的传递和文件的共享。正因为P2P网络具有这种特点，导致了P2P网络的恶意行为的产生。本文针对这一问题对P2P网络的信任机制进行研究，主要内容有： 本文首先介绍了基于P2P网络的信任机制研究的课题背景和研究现状。分别详细介绍P2P网络和信任模型的概念和分类等关键问题。文章在此基础上，展开对P2P网络的信任机制的研究。 其次，文章提出了一种P2P网络中的基于粒子群算法的信任模型。利用粒子群算法得到了多条较优信任路径，并综合计算系统的信任值。通过仿真实验验证，该信任模型较以往算法效率高，更适于连续的空间的搜索问题，并且可以有效防止联合欺诈行为。 然后，提出了一种基于信誉的信任模型。在贝叶斯公式的基础上，综合考虑了信任度的两个方面（服务质量和服务速度），在寻找文件提供节点时，不仅考虑了节点自身的信任度，而且也考虑了系统的信任度，每次服务之后同步更新信任度。文章提出了了信任度的计算方法，有效地避免了传统信任度的计算方法的缺陷。仿真实验及分析表明，该模型可以很好地评估P2P系统节点的信任度，在开放网络环境中具有很好的效果。 关键词：P2P网络，信任模型，粒子群算法，信誉 研究内容及意义 P2P网络是一种匿名的、分布式的网络，节点之间可以直接进行数据的交换，不需要依赖中心服务器。在P2P网络中，节点既可以在网络中获取所需要的资源，也可以贡献自己所拥有的资源，它是基于完全分布式的形式，不需要中心服务器对网络进行集中的控制，节点拥有充分的自主权[14]。相比于之前的C/S模式的网络，P2P网络的灵活性和健壮性大大的提高了，同时无中心服务器的结构，也能大大的加强网络的抗摧毁能力。然而，P2P网络由于没有中心服务器，其节点拥有高度的自主权，同样也给P2P网络的安全性带来了新的挑战。由于P2P网络是匿名的，节点常常会出现一些恶意的行为，例如，只下载资源而不共享资源；提供虚假的资源；用户自由的退出网络，导致用户无法下载完整的资源等等[15]。这些行为对P2P网络的发展产生了严重的阻碍。为此，我们需要对P2P网络的节点行为加以控制，使P2P系统中的用户能够各取所需，各尽其职，营造一个和谐的P2P网络社区。 本文正是针对目前P2P系统中普遍存在的搭便车以及欺诈等现象，研究了P2P网络中的信任机制。P2P网络中信任问题是亟待解决的一个重要问题。一旦P2P系统中搭便车的节点过多，会导致系统的性能出现严重下降，从而对P2P系统的稳定性、健壮性、可靠性和扩展性方便也会带来严重的影响，甚至有可能导致整个P2P系统出现崩溃的情况。下面给出了搭便车现象对P2P系统带来的危害： 如果P2P系统中大量的节点采取搭便车的行为，会使得那些共享资源的节点退出系统，从而使系统可用性大大降低。 P2P系统中大量的节点存在搭便车行为，会使得贡献资源的节点工作负担大量增加，导致其计算机运行能力下降，甚至会出现死机的情况。会严重影响P2P系统的稳定性和健壮性。 P2P系统中的节点如果存在搭便车行为，会使得其他节点效仿，也采取搭便车行为，从而导致系统中仅有少数的节点贡献资源，使其充当了服务器的功能，使得P2P系统又会退化到之前的C/S模式。 本文在此分析现有信任模型缺陷的基础上，提出了不同的信任模型，文章的主要研究内容有： 介绍和分析了P2P网络的基本概念、分类以及网络中存在的欺诈搭便车行为；分析了现有信任模型的种类、特点以及各种信任模型的缺陷。 针对P2P网络路径中欺诈节点的欺诈行为，提出了基于粒子群算法的P2P网络的信任模型，并对其进行仿真实验，算法使用粒子群算法迭代选择，保证P2P网络中路径的可信性。 针对EigenRip全局信任模型的局限性，提出了P2P网络局部信任模型，并用peersim软件对其进行仿真实验，该模型可以有效避免全局信任模型使用全局信任度所带来的局限性。 1.4? 文章组织与结构 全文共有六章。 第一章 绪论。介绍了课题的来源和背景，P2P系统的的研究现状、P2P信任机制的研究现状、本课题研究的目标、研究的内容及意义和文章的组织与结构。 第二章 P2P网络。阐述了P2P网络的定义、分类以及P2P网络的拓扑结构。 第三章 信任模型。本章作为文章的理论基础主要阐述了信任模型的定义、性质、相关分类、概念以及应用。 第四章 基于粒子群算法的信任模型研究。本章针对P2P网络中节点的欺诈行为，提出了基于粒子群算法的信任模型。 第五章 P2P网络的局部信任模型。本章针对P2P网络全局信任模型的缺陷，提出了P2P网络的局部信任模型，并进行仿真实验。 第六章 工作总结及研究展望。对本文所完成的工作进行总结，并提出了进一步的研究方向。