雷鳳君 柳保燕

摘 要：隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及移動(dòng)終端的普及和自身能力的增強(qiáng)，使得在移動(dòng)環(huán)境下開展P2P技術(shù)成為一種必要，根據(jù)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)P2P的特點(diǎn)，本文結(jié)合多目標(biāo)規(guī)劃策略，針對(duì)在移動(dòng)環(huán)境下如何有效地維護(hù)資源搜索表進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：移動(dòng)P2P 資源索引表 多目標(biāo)規(guī)劃

中圖分類號(hào)：TP393.03 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2013）03（a）-0012-02

移動(dòng)環(huán)境下P2P網(wǎng)絡(luò)的主要特點(diǎn)就是節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)性[1～3]，包括節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)、加入與退出。節(jié)點(diǎn)的這些動(dòng)態(tài)性都將對(duì)資源的搜索及資源索引表的維護(hù)造成一定的影響。目前的研究主要是從數(shù)據(jù)層、路由層、節(jié)點(diǎn)層和查找層來應(yīng)對(duì)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)性所造成的影響，在數(shù)據(jù)層采用數(shù)據(jù)冗余策略；在路由層采用路由維護(hù)策略；在節(jié)點(diǎn)層采用節(jié)點(diǎn)選擇策略；在查找層設(shè)定合適的查找超時(shí)以及采用并行查找算法[3～5]。

本文在分析移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)本身的特點(diǎn)及移動(dòng)環(huán)境下P2P系統(tǒng)的特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，通過網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量方法[6]獲得影響P2P系統(tǒng)性能的因素，如傳輸時(shí)延、數(shù)據(jù)傳輸率、丟包率等，綜合考慮這些因素，然后找到一種合理可行的方案維護(hù)有效的資源索引表。與此同時(shí)，還要考慮節(jié)點(diǎn)加入、移動(dòng)、節(jié)點(diǎn)在線、離線、失效[7～8]這幾種情況下，如何調(diào)整算法維護(hù)資源索引表，使得索引表持續(xù)保持有效狀態(tài)。

1 移動(dòng)P2P下資源索引表的維護(hù)

1.1 資源索引表的生成與維護(hù)

通過對(duì)移動(dòng)終端、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)及移動(dòng)環(huán)境下P2P網(wǎng)絡(luò)自身特性的研究[9～11]，影響資源索引表有效性的因素主要有：節(jié)點(diǎn)暫時(shí)離線，節(jié)點(diǎn)退出網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)上的資源因某些其它原因如帶寬減小等變得不如以前高效，節(jié)點(diǎn)的移動(dòng)，新的節(jié)點(diǎn)的加入。在考慮這些因素的前提下提出一種有效的方法對(duì)資源索引表進(jìn)行維護(hù)。

1.1.1 資源索引表的生成

首先建立資源索引表，主要通過以下步驟。

（1）利用有效的資源搜索算法搜索資源，記錄資源的邏輯位置。

（2）利用有效的網(wǎng)絡(luò)性能測(cè)量方法獲取影響P2P服務(wù)的因素，在此主要考慮傳輸時(shí)延、數(shù)據(jù)傳輸率、路由跳數(shù)、丟包率。每一個(gè)因素作為資源的一個(gè)屬性。

（3）將資源的每一個(gè)屬性作為參數(shù)，設(shè)計(jì)一種方案，在綜合考慮這幾個(gè)因素的前提下進(jìn)行相關(guān)評(píng)估，資源因此獲取一個(gè)權(quán)重值，依據(jù)權(quán)重值對(duì)資源的進(jìn)行劃分。用戶請(qǐng)求下載資源時(shí)，優(yōu)先選擇權(quán)重相對(duì)大的節(jié)點(diǎn)作為下載源。

（4）通過以上方法節(jié)點(diǎn)可擁有一個(gè)資源索引表，接下來主要考慮當(dāng)節(jié)點(diǎn)離線、失效、移動(dòng)時(shí)如何維護(hù)此索引表，使得其繼續(xù)有效的前提下，能夠依然保持資源按權(quán)重進(jìn)行排列。依上所述生成相對(duì)較優(yōu)的資源索引表的步驟如圖1所示。

1.1.2 資源索引表的維護(hù)

節(jié)點(diǎn)移動(dòng)或節(jié)點(diǎn)狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)對(duì)索引表的維護(hù)：在索引表建立起來的基礎(chǔ)上，不斷發(fā)送探測(cè)報(bào)文獲取資源的有效性及資源相關(guān)屬性值。

（1）如果資源不可用，則從索引表中刪除。

（2）如果節(jié)點(diǎn)暫時(shí)離線導(dǎo)致資源不可用，則將其對(duì)應(yīng)的權(quán)重值賦為0。

（3）如果依據(jù)探測(cè)到的屬性值發(fā)現(xiàn)一定時(shí)間內(nèi)不再高效，則依據(jù)算法重新計(jì)算權(quán)重值。

（4）如果發(fā)生節(jié)點(diǎn)移動(dòng)或者節(jié)點(diǎn)添加的情況，則重復(fù)1中的操作。

影響共享資源的效率的因素有很多種，在此僅考慮數(shù)據(jù)傳輸率、時(shí)延、跳數(shù)和丟包率。如何在保證數(shù)據(jù)傳輸率高、時(shí)延低、跳數(shù)少、丟包率低的前提下，選擇出相對(duì)較優(yōu)的節(jié)點(diǎn)作為下載源涉及到多目標(biāo)規(guī)劃問題。求解多目標(biāo)規(guī)劃方法[15～16]大體上有三種方法：化多為少的方法；分層序列法；層次分析法。分別對(duì)這三種主要的方法進(jìn)行分析，根據(jù)移動(dòng)P2P的特點(diǎn)，可知對(duì)于高度動(dòng)態(tài)性的移動(dòng)P2P網(wǎng)絡(luò)，維護(hù)有效的資源索引表，采用層次分析法比較合適。

2 基于層次分析法優(yōu)化資源索引表

針對(duì)數(shù)據(jù)傳輸率、時(shí)延、路數(shù)和丟包率這三個(gè)準(zhǔn)則，采用層次分析法獲取資源索引表中，各資源對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)的權(quán)重，更新資源索引表，使得每次共享資源時(shí)都優(yōu)先選擇權(quán)重大的節(jié)點(diǎn)，從而提高共享效率。

Step1：分別用Rate、Delay、TTL、Lost表示數(shù)據(jù)傳輸率、時(shí)延、路數(shù)和丟包率；N表示結(jié)點(diǎn)；m取為自然數(shù)，作為節(jié)點(diǎn)下標(biāo)，用于區(qū)分不同的節(jié)點(diǎn)；1<=k<=m。

Step2：建立層次結(jié)構(gòu)模型，如圖2所示：

Step3：依據(jù)準(zhǔn)則層不同因素的重要性，構(gòu)造判斷矩陣，記為Matrix，維數(shù)記為Dim；

Step4：計(jì)算Matrix的最大特征值，記為，然后依據(jù)判斷Matrix的一致性，如果矩陣不滿足一致性，則返回step3，重新構(gòu)造判斷矩陣；否則繼續(xù)；

Step5：記對(duì)應(yīng)的最大特征向量為U=[Rate_v，TTL_v，Delay_v，Lost_v]，將其標(biāo)準(zhǔn)化得到向量U=[Rate_v，TTL_v，Delay_v，Lost_v]；

Step5：構(gòu)造各個(gè)因素的成對(duì)比較矩陣，獲取其各自的重要度及其權(quán)向量，依次記為：Rate_U=[Ni_r，Nj_r，Nk_r，…，Nm_r]，TTL_U=[Ni_t，Nj_t，Nk_t，…，Nm_t]，

Delay_U=[Ni_d，Nj_d，Nk_d，…，Nm_d]，Lost_U=[Ni_l，Nj_l，Nk_l，…，Nm_l]；

Step6：依據(jù)U及Rate_U、TLL_U、Delay_U和Lost_U，計(jì)算方案層各個(gè)節(jié)點(diǎn)的權(quán)重值，如Ni的權(quán)重值記為Ni_value：

Ni_value=（Ni_r*Rate_v+Ni_t*TTL_v +Ni_d*Delay_v+Ni_l*Lost_v）/Dim；

Step7：最后依據(jù)節(jié)點(diǎn)的權(quán)重值進(jìn)行排序，得到依此權(quán)重值排序的資源搜索表。

如此以來，每當(dāng)用戶共享資源時(shí)，都會(huì)從資源索引表中取出權(quán)重值相對(duì)大的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行下載，保證了下載的可靠性和速度。

3 結(jié)論

本文給出了移動(dòng)環(huán)境下P2P的特點(diǎn)及其面臨的問題，研究了在動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下資源索引表的維護(hù)及多目標(biāo)規(guī)劃技術(shù)，給出了應(yīng)用層次分析法維護(hù)資源索引表的一種策略。如果不對(duì)資源索引表進(jìn)行相關(guān)的維護(hù)，在用戶共享資源時(shí)勢(shì)必引發(fā)多個(gè)連接，消耗較多的網(wǎng)絡(luò)資源，同時(shí)要求移動(dòng)終端擁有更強(qiáng)的處理能力；通過對(duì)資源索引表中的信息進(jìn)行優(yōu)化，用戶共享資源時(shí)，總是選擇相對(duì)較優(yōu)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行下載，這在一定程度上緩解了以上問題。

參考文獻(xiàn)

[1] 蔡康.P2P對(duì)等網(wǎng)絡(luò)原理與應(yīng)用[M].北京：科技出版社，2011.

[2] 張春紅.P2P技術(shù)全面解析[M].北京：人民郵電出版社，2010.

[3] Frank H.P.Fitzek，Hassan Charaf.Mobile Peer to Peer（P2P）[M].美國(guó)：Wiley，2009.

[4] Daniel Brookshier.Jxta：Java P2P Programming[M].美國(guó)：Sams，2011.

[5] Gradecki.Mastering Jxta：Building Java Peer-to-Peer Applications[M].美國(guó)：John Wiley & Sons，2011.

[6] 許斌.JXTA-JavaP2P網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.

[7] RobertFlenner.JavaP2P技術(shù)內(nèi)幕[M].高嶺，譯.北京：人民郵電出版社，2003.

[8] 管磊.P2P技術(shù)揭密：P2P網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理與典型技術(shù)開發(fā)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[9] 中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心[EB/OL].中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計(jì)報(bào)告，2009.

[10] 崔勇.無線移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)：原理、技術(shù)與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[11] 鄭蘭，程鵬.移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2011.

[12] J Fu，H xiong.Perform trust：Trust integrated past and current performance in P2P file sharing systems[A].Proceedings of the IEEE/ACS International Conference on Computer Systems and Applications[C].Piscalaway：IEEE Press，2008：718-725.

[13] Chen K，Hwang K.Heuristic discovery of role-based trust chains in peer-to-peer networks[J].IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems，2009.

[14] 歐中洪，宋美娜.移動(dòng)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù).Journal of Software，2008.

[15] Tahsin T，Choudhury L.F.，Rahman L.Peer-to-Peer mobile applications using JXTA/JXME.Computer and Information Technology，2008.

[16] 劉淳安.動(dòng)態(tài)多目標(biāo)優(yōu)化進(jìn)化算法及其應(yīng)用[M].北京：科學(xué)出版社，2011.