结构化覆盖网网络模型及应用

)：.结构化覆盖网（SON）具有广阔的应用前景，对SON基本模型的研究具有重要的理论与应用价值。但针对该领域的现有研究很少从整体、系统的角度对SON网络建模。本课题将以Chord 和Kademlia为典型代表，研究SON 网络的基本建模方法，建立典型SON的基本模型，应用在路由性能、负载均衡、以及Sybil 攻击防御等相关研究的理论分析中。本课题将SON模型分为三类：静态、动态和应用相关模型，重点研究静态模型。综合考虑路由距离、Churn、路由表大小等各方面因素，研究路由跳数的概率分布，求解路由表的最优大小。分析Zone负载、路由负载、邻居维护开销、对象热点不均衡性等相关问题，利用热力学原理对副本扩散问题建模，优化节点负载性能。最后，在一个安全框架下应用Cuckoo规则抵御Sybil 攻击，定量分析Cuckoo规则的应用开销。

本项目的主要研究目标是对Chord网络建模并将这些模型应用于Chord网络。项目选择Chord网络作为研究对象，重点研究了三个基础性问题：负载均衡、Sybil攻击和随机抽样。.　　提出基于静态副本Zone均衡策略。理论分析表明：在Chord网络中的个后继上放置副本，节点Zone的负载服从参数为的伽马分布；在20个后继节点上放置副本与，可以使系统中的节点的负载与平均负载相差不超过2倍；据此，本文建议Emule网络的静态副本数应该增加到20个，而不是10个。与虚拟服务器和平衡树的DHT负载均衡策略相比，采用静态多副本的策略除了能使节点Zone负载均衡外，还具有使系统更鲁棒的优势。.　　结合三轮石子替换游戏高效抵御Sybil攻击(ICS)。ICS利用CD签发的票据记录节点加入过程，保证三轮替换规则强制实施；利用票据的替换区间和发布时戳来判定ID是否过期，防止敌手积累ID。论文对节点需要保存的票据数量进行了定量分析，得出问题的近似闭合解；理论分析表明平均每个节点上保存的票据数是；仿真数据表明，该近似解具有很高的精度，说明了理论分析的正确性。.　　提出一种基于取舍原则的DHT网络随机节点抽样算法(RPS)，分析了单点启发式算法(HUR)和多点启发式算法(HURk)的抽样概率以及抽样间距的概率分布，构造了一种服从倒数分布的取舍算法(RDRP)。分析表明：RPS以等概率抽样在线节点，抽样间距服从指数分布；RPS的时间复杂度与网络规模无关，其复杂度不随网络规模的增加而增加；网络规模估计误差给RPS造成的影响与网络规模本身无关；当网络规模估计值偏小时，会在一定程度上削弱RPS的随机性。论文采用统计检验和经验检验两类方法对相关分析做出了严格检验，结果表明RPS对于网络规模估计误差具有很好的容忍性，同时也证实RPS是一种高效的随机节点抽样算法。