对等网络拓扑优化及信任协商关键技术研究

【摘要】当传统的客户机／服务器模式不再适应今天的互联网需求的时候,一种新的分布式技术——对等网络(Peer-to-peer,P2P)很快受到了人们的重视,并成为研究的热点。由于拓扑结构对P2P网络的各方面性能都有重要的影响,因此优化P2P网络拓扑具有十分重要的意义,而其中P2P网络结构化覆盖的负载均衡是关键问题。P2P网络具有参与主体数量规模大、运行环境异构性强、活动目标的动态性及自主性高等特点,在跨多安全域进行授权及访问控制时,传统的信任方法暴露出很多弱点。而自动信任协商的模式,为解决跨域的隐私保护和信任建立等问题提供了新的思路。因此研究如何实现P2P中的自动信任协商具有非常重要的现实意义。本论文从基于公平性的拓扑结构优化、自动信任协商敏感信息保护及攻击防范、自动信任协商效率、多方自动信任协商等方面对P2P的拓扑结构和自动信任协商机制进行了深入的研究,并提出了相应的解决方案。本论文的研究工作得到国家高技术研究发展计划(863)项目(2009AA01Z423)、高等学校重大项目培育基金项目(707006)、北京市教委重大共建项目和北京交通大学校基金(2006XM001)项目的支持。论文的主要研究成果如下：1.提出了一种新的具有递归结构和均匀度分布的P2P协议R-Chord。R-Chord通过递归使用Chord的拓扑构造方法来平衡节点的饱和度,并将节点的度系数控制在节点的最大转发能力范围内,以此来抑制可能出现的超级节点。抑制过程包括4个主要环节,即分裂子环、子环转发、子环扩张和再分裂。R-Chord在避免超级节点的产生、平衡网络负载等方面,具有较好的性能。2.提出了一种分布式公平性优化算法DFO,用于优化使用CAN协议的P2P系统中的搜索功能。算法利用节点输入效率向量来评价P2P网络的整体转发压力,并为节点转发搜索请求与接受搜索请求分别定义成本和效用函数,建立成本-效用模型。结果表明该算法改进了CAN中局部节点转发压力过高的不足,达到整体效用函数最大化,较优地平衡节点的压力,并能够激励节点参与转发其他节点的搜索请求。3.提出了访问控制策略间的继承关系,有效防止了因推理导致敏感信息泄露的问题。提出证书有效性踩点验证函数,要求协商过程中,各证书必须满足相关证书的有效性,避免了证书互斥攻击。提出了抗攻击和敏感信息保护的P2P信任协商框架,用于防止自动信任协商中的敏感信息泄露,同时抵抗各种攻击。4.提出了一个P2P信任协商框架,该框架利用了访问控制策略之间的关系,在传统的策略评估模块中,增加了策略选择算法,能够有效减少协商过程中的交互次数和交换信息量。提出基于费用最小的策略选择算法的目标,是尽可能使得为获取服务费用或权值最小,使得通信和运算时间最小。相比Max-Min策略选择算法和PRUNES策略选择算法,基于费用最小的策略选择算法协商效率最高,由于基于费用最小的策略选择算法能够有效解决策略回环依赖问题,其协商成功率最高。5.提出了扩展的DARCL策略语言,在DARCL策略语言基础上扩展了披露规则运算功能,并增加了敏感信息访问控制策略。提出了基于着色Petri网的多方信任协商建模方法,以适应P2P网络环境下的多方信任协商场景,克服基本Petri网描述能力有限、网规模过于庞大的缺点。针对P2P网络环境下可能存在恶意节点为获取善意节点的服务或资源,伪造证书与善意节点进行信任协商,提出使用Kailar逻辑对多方信任协商协议信息的不可否认性进行分析,使得自动信任协商协议更加健壮。
【作者】李永昊；
【导师】何德全；刘云；
【作者基本信息】北京交通大学，通信与信息系统，2011，博士
【关键词】对等网络；拓扑结构；自动信任协商；

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