曹陽

摘要：在P2P對等網(wǎng)絡中，由于數(shù)據(jù)來源眾多，因此常見數(shù)據(jù)類型不統(tǒng)一、數(shù)據(jù)兼容性差等情況，這對網(wǎng)絡通信帶來了很大的障礙，嚴重時還會導致數(shù)據(jù)的大量沖突，造成數(shù)據(jù)壞死等現(xiàn)象，網(wǎng)絡資源被大量的浪費在解決這些問題的過程中，且導致了網(wǎng)絡時延過大，降低了用戶的體驗度。該文針對這種情況，提出了改進優(yōu)化方案，采用糾錯融合算法來應對大量差異數(shù)據(jù)間的通信問題，有效保障了差異數(shù)據(jù)的融合性，提高了P2P網(wǎng)絡的通信效率，具有一定的推廣價值。

關鍵詞：P2P網(wǎng)絡；差異數(shù)據(jù)；糾錯融合算法

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）16-0038-02

1 概述

目前，P2P網(wǎng)絡的用戶數(shù)量呈現(xiàn)急劇上升趨勢，由于其快捷的通信、自由的組網(wǎng)模式和分布式的數(shù)據(jù)交換方法都給用戶帶來了與傳統(tǒng)網(wǎng)絡通信截然不同的體驗。網(wǎng)絡中的用戶不在僅僅是被動的數(shù)據(jù)接收者，同樣也成為數(shù)據(jù)的提供者，這對于提高網(wǎng)絡通信速率和安全性都是非常有幫助的。但隨著用戶群的快速增大，原有的通信能力也承受了更多的壓力，同時網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)種類隨著多樣化軟件的發(fā)展而變得愈發(fā)的繁雜，所以必須選取最優(yōu)的數(shù)據(jù)通信方式，有效的控制網(wǎng)絡通信時延，提高通信效率。

傳統(tǒng)P2P對等網(wǎng)采用大規(guī)模復制策略來完成通信工作，從某個初始節(jié)點開始，按路徑的規(guī)律，遍歷所有能夠連接上的節(jié)點。這種方式會導致數(shù)據(jù)在大量的節(jié)點中不斷復制和讀取，而一旦出現(xiàn)數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)差異大的情況，則可能導致數(shù)據(jù)出現(xiàn)大規(guī)模沖突和損毀，系統(tǒng)為了解決丟失的數(shù)據(jù)，又需要花費額外的資源，形成了惡性循環(huán)，必須加以改進。

本文提出一種基于海量差異數(shù)據(jù)通信的糾錯融合算法，并將其應用到P2P網(wǎng)絡數(shù)據(jù)通信領域，當網(wǎng)絡中出現(xiàn)大量數(shù)據(jù)出錯損毀情況時，可采用此算法對其進行糾錯處理，同時采用數(shù)據(jù)融合方法，盡可能地提高了差異數(shù)據(jù)間的融合性。

2 P2P網(wǎng)絡通信原理

所謂的對等網(wǎng)絡是指處于該網(wǎng)絡中的節(jié)點權限相等，并不存在單純的服務提供方或服務接受方，各個節(jié)點之間也不存在主從關系，所有的計算機在該網(wǎng)絡中同時接受和共享數(shù)據(jù)，因此不用設置專門的服務器。對等網(wǎng)絡是小型局域網(wǎng)常用的組網(wǎng)方式。隨著Internet中越來越多的站點開啟了P2P服務，使得P2P網(wǎng)絡成為了當前發(fā)展最快的應用型網(wǎng)絡之一，其通信效率的高低受到了廣泛的關注。在通信優(yōu)化領域，目前使用方法大多為大規(guī)模復制的通信算法，從源節(jié)點依次遍歷網(wǎng)絡中所有有效節(jié)點，同時將數(shù)據(jù)依次復制到這些節(jié)點中。節(jié)點的存儲系數(shù)為：

式（2）中，H（xi）為有效數(shù)據(jù)量，n為節(jié)點數(shù)量，M當前網(wǎng)絡中有效節(jié)點的存儲容量的比例系數(shù)。由式（1）可得，通信系數(shù)和隨著網(wǎng)絡中有效數(shù)據(jù)量的增大而增大；式（2）則給出了通信效率和有效數(shù)據(jù)以及有效節(jié)點之間的關聯(lián)，顯然隨著網(wǎng)絡資源的不斷下降以及負載的不斷上升，網(wǎng)絡通信質量也會受到影響。這也解釋了為什么當網(wǎng)絡中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量較大時，傳統(tǒng)的大規(guī)模復制策略會導致大量的數(shù)據(jù)出錯。從公式中分析，由于H（xi）的快速增大，同時M變小，導致了作為通信質量指標的S值的下降。要解決這一現(xiàn)象，最關鍵的問題就是如何對差異數(shù)據(jù)進行融合，以減少數(shù)據(jù)沖突概率，與此同時，還要采取行之有效的糾錯策略，因此，本文提出了差異數(shù)據(jù)糾錯融合算法。

3 基于海量數(shù)據(jù)通信的糾錯融合算法

大規(guī)模復制的通信策略最大的特點在于每次通信時需要檢測當前網(wǎng)絡中所有有效節(jié)點的可用容量，而每個節(jié)點的通信容量顯然受到本身數(shù)據(jù)容量和當前網(wǎng)絡通信量的約束，而呈現(xiàn)出出多樣化的特點。上文中公式（2）中的M即為計算得到的每個節(jié)點的有效數(shù)據(jù)容量，再加上權值的分配，即公式（1）中的節(jié)點存儲系數(shù)Mi，以此為依據(jù)，對網(wǎng)絡中的所有節(jié)點進行計算。

3.1 海量數(shù)據(jù)通信糾錯方法

在得到所有節(jié)點的存儲系數(shù)后，可依此進行節(jié)點之間的通信，并合理的安排節(jié)點之間的數(shù)據(jù)流量，此策略在網(wǎng)絡通信負荷不大的前提下可正常工作，但隨著數(shù)據(jù)量的大幅增加，尤其在某些較短的時間段內迅速達到峰值，則很容易引發(fā)數(shù)據(jù)錯誤，而一旦發(fā)生錯誤，會產生連鎖反應，造成數(shù)據(jù)在多個節(jié)點的持續(xù)沖突。

現(xiàn)假設某節(jié)點在接收數(shù)據(jù)時發(fā)生溢出性錯誤，并不考慮其他節(jié)點在同一時刻向該節(jié)點傳輸數(shù)據(jù)的情況，如果需要通信數(shù)據(jù)節(jié)點vi與相鄰的節(jié)點vj之間建立直接的通信連接關系，可以計算兩者之間的通信數(shù)據(jù)錯誤互斥權值，記為W（vi，vj）；若vi和vj沒有建立直接的聯(lián)系，則數(shù)據(jù)出錯相關性也不為0。因此可以看出，通信節(jié)點之間的數(shù)據(jù)容量決定了糾錯算法能否有效的運行。。

1）公式（3）給出了兩個通信節(jié)點之間數(shù)據(jù)的錯誤概率信息：

上式中，c為經驗系數(shù)，可在對網(wǎng)絡進行長時間監(jiān)控之后，由加權平均算法得出，其代表了節(jié)點之間通信的成功率。

2）在得到網(wǎng)絡中所有節(jié)點的信息之后，可以建立統(tǒng)一的網(wǎng)絡通信節(jié)點拓撲圖，以準確描述網(wǎng)絡中所有節(jié)點所具有的通信資源，并對每一對對等結點（xi，xj） 計算通信錯誤計算權值I（vi，ej|c）。

3）在網(wǎng)絡中，隨機選擇一個節(jié)點作為源點，由此出發(fā)將所有的無向邊轉化為指向其鄰居結點的有向邊，并為每條邊加上相應的權值，權值的計算顯然需要依賴之前得到的經驗系數(shù)c，形成了樹狀拓撲結構。

4）在樹狀拓撲結構中加入類節(jié)點G，并將其作為所有屬性節(jié)點的父節(jié)點。

5）在步驟（4）的拓撲結果中確認每個節(jié)點的通信錯誤概率，并根據(jù)閥值進行調節(jié)，最終將出錯概率控制在最小值水平上，完成糾錯的工作。

通過以上步驟，可以較為有效的計算出網(wǎng)絡中所有節(jié)點之間通信的出錯概率，以此為依據(jù)來合理安排數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂胶蛿?shù)據(jù)量，在保障數(shù)據(jù)通信效率的基礎上，盡可能降低了數(shù)據(jù)沖突出現(xiàn)的可能性，即實現(xiàn)了精確通信這一目標；整個網(wǎng)絡的拓撲呈現(xiàn)出樹狀形態(tài)，極大提高了相關優(yōu)化算法和路由查找的運算效率，耗費的處理時延被較好的控制在合理水平以內，同時，各個屬性變量之間存在的樹形依賴關系也更加符合網(wǎng)絡節(jié)點的實際情況。

3.2 差異數(shù)據(jù)的融合通信

如上文所述，再大規(guī)模數(shù)據(jù)通信時，由于數(shù)據(jù)差異造成的沖突現(xiàn)象非常常見，且隨著數(shù)據(jù)量的增大和數(shù)據(jù)種類差異的增多而呈正比上升，從而影響了信道的有效利用率。利用數(shù)據(jù)融合技術進行數(shù)據(jù)的有效分類，并按其類型特點采用不同的方式進行數(shù)據(jù)融合，可極大的降低數(shù)據(jù)沖突的概率，提高有效數(shù)據(jù)的通信成功率。融合后待通信數(shù)據(jù)中包括的有效信息分布在一定的區(qū)域內，區(qū)域的劃分可采用多種方式，如可依照數(shù)據(jù)頻率為標準，數(shù)據(jù)差異可用方差進行區(qū)分，融合后數(shù)據(jù)的可溶性可以由公式（4）給出：

式中，j，k，p表示相關的概率，表示q屬于的信息聚類，就表示的是網(wǎng)絡中信息的融合系數(shù)。

通過以上方式，可實現(xiàn)對差異數(shù)據(jù)的有效融合，從而實現(xiàn)對沖突數(shù)據(jù)進行最大概率的修補這一目標，最終提高了整個P2P網(wǎng)絡的通信效率。

4 算法設計及實驗結果分析

本文提出的優(yōu)化算法流程如圖1所示。

根據(jù)上述算法進行仿真實驗，并同傳統(tǒng)的基于大規(guī)模文本復制的優(yōu)化策略進行對比分析，得到圖2中的兩條曲線，其中曲線（1）為本文提出的差異數(shù)據(jù)糾錯融合算法；曲線（2）為傳統(tǒng)大規(guī)模復制優(yōu)化策略；圖中縱軸為通信成功率，橫軸為通信數(shù)據(jù)的數(shù)量級。

從上圖中的兩條曲線對比可以看出，基于傳統(tǒng)方法的優(yōu)化策略并不能保障網(wǎng)絡在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)通信時的成功率，且算法復雜度高，執(zhí)行效率較差，耗費了大量的網(wǎng)絡資源，并導致通信時延的增加；基于差異數(shù)據(jù)糾錯融合算法的新型優(yōu)化策略則明顯要優(yōu)于傳統(tǒng)方法，無論從通信成功率方面，還是在算法執(zhí)行效率方面都有較好的表現(xiàn)，據(jù)此證明了本文提出的優(yōu)化策略的有效性。

參考文獻：

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