無線P2P文件共享的資源搜索問題研究

摘要：概述了無線P2P文件共享的資源搜索問題，探討了無線P2P文件共享的資源搜索問題模型，并對其資源搜索的算法做了闡述。

關鍵詞：無線網絡；P2P；文件共享；資源搜索

中圖分類號：TP393.02 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2012) 07-0000-02

隨著網絡的普及應用，P2P文件共享成為深受大眾喜愛的一項應用技術。它在各種搜索共享中，為大眾用戶在視頻影音、圖片文件、電子書籍、技術資料等資源的共享互動中，提供了巨大的便利條件。P2P文件共享技術，涉及到P2P的系統(tǒng)架構，文件的傳輸，節(jié)點的選擇，網絡安全機制，資源搜素等眾多問題。因此，要做好P2P文件共享必須要從這些眾多方面入手，以實現(xiàn)P2P技術應用的穩(wěn)定和最優(yōu)化。

目前，又隨著無線網絡的普及應用，對于無線P2P技術的需求更在不斷上升，無線P2P文件共享的資源搜索問題，在許多技術問題上與傳統(tǒng)的有線P2P文件共享技術有相同之處，又有不同之處。為了研究這一問題，本文就如何實現(xiàn)無線P2P文件共享的資源搜索，展開探討。

一、無線P2P文件共享的資源搜索問題概況

P2P文件共享，本質上是P2P技術的一種典型的應用，它通過用戶之間的互助與合作，利用網絡搭建的一個虛擬的覆蓋網，將相互之間的信息通過直接通信傳輸，實現(xiàn)相互資源的共享。比如，目前比較流行的體育賽事網絡視頻直播技術，通過采用P2P技術，將較快用戶下載的資源傳遞到較慢的用戶，從而實現(xiàn)用戶能夠接近實時的實況轉播，而用戶本人甚至沒有察覺。這種P2P的文件共享，不僅提高了用戶下載閑置資源的利用率，而且，極大的提高了網絡視頻的直播速度。

與傳統(tǒng)的有限P2P技術不同，無線P2P技術在技術的要求上，由于其本身無線網絡環(huán)境的限制，對上層的應用產生許多影響。這種影響主要由以下幾個方面產生。

（一）無線網絡的穩(wěn)定性對P2P文件共享的影響

無線傳輸網絡的不穩(wěn)定性，對文件傳輸?shù)囊筝^高，由于無線網絡中消息的有限期性，傳輸通道受阻，其他無線通信信號的干擾，極易造成信號的中斷，導致傳輸?shù)馁|量時好時壞。而且，這會影響到返回的查詢結果，甚至會造成重新驗證時無法到達節(jié)點的情況。

（二）無線傳輸?shù)膸拰2P文件共享的影響

無線傳輸?shù)膸挼挠邢尴拗屏薖2P文件共享的傳輸速率，造成上傳和下載文件的時間延長，甚至由于網絡擁堵及信號不佳，導致文件傳輸?shù)闹袛嗪褪。黾恿宋募蚕淼闹袛嗍эL險。

（三）無線P2P文件傳輸?shù)陌踩?/p>

無線P2P文件共享，實際上都要通過多個節(jié)點的轉發(fā)，相比較于有線網絡，這對中間節(jié)點的要求大大提高，而且由于無線P2P本質上是信號的廣播[1]，所以增加了信息被截取的風險，這對無線P2P文件傳輸?shù)陌踩砸蠛芨摺?/p>

（四）用戶終端的性能對無線P2P技術的影響

不同于有線網絡，無線網絡中用戶的終端設備大多是手持設備，其設備性能高低不一、層次不齊，在實現(xiàn)無線P2P文件共享的過程中，能夠給其他用戶提供資源的能力各不相同，而且相差較多，這也是在實現(xiàn)無線P2P文件共享的資源搜索中要考慮到的眾多問題之一。

二、無線P2P資源搜索的問題模型

鑒于無線網絡環(huán)境的復雜性，帶寬因素，功耗，以及用戶終端具有的任意移動性，無線P2P文件共享的資源搜索問題，只有具有高效率、合理實用的拓撲結構和邏輯算法，才能夠有效且高質量地實現(xiàn)無線P2P的文件共享。

（一）模型的拓撲結構

為了實現(xiàn)無線P2P文件和資源的共享，有2種結構型式可供無線P2P網絡的節(jié)點選擇。這2種結構，在組織形式上截然不同，一種為集中式，另一種為分布式。這兩種拓撲結構各有優(yōu)缺點。

1.集中式結構。集中式結構，結構嚴謹層次清晰，效率高，可以大大提高資源的搜素效率；其劣勢體現(xiàn)在存在熱點瓶頸，單點失效[2]。

2.分布式結構。分布式結構具有的突出優(yōu)點體現(xiàn)在，無線P2P網絡的節(jié)點完全對等；其缺點是，文件搜索效率低下，有如大海撈針，造成了對無線系統(tǒng)資源的極大浪費。因此，為了提高無線資源搜索的效率，保持節(jié)點對等，實現(xiàn)文件的快速查找，優(yōu)質通訊，可以采用成簇的結構，這樣綜合了集中式結構和分布式結構的優(yōu)點，又可以避免2者各自的缺點。

（一）節(jié)點的分類及功能

無線P2P文件共享中，節(jié)點具有2種不同的功能，因此節(jié)點也分為2類，一類是普通節(jié)點，另一類是簇頭。

1.普通節(jié)點。普通節(jié)點的功能，主要是實現(xiàn)對自身信息的匯報，確保和實現(xiàn)簇間的周期性通信工作，這種功能的實現(xiàn)是通過，發(fā)送周期性的hello信息，告訴簇頭其自身的狀態(tài)情況，通過簇頭實現(xiàn)對文件查詢請求的處理，并實現(xiàn)對共享文件列表的更新。

2.簇頭。簇頭的主要功能，對內實現(xiàn)對本簇成員的管理，對外負責選擇簇間信息的下一跳路由。由此可見，簇頭具有重要的管理特性。在簇內，通過與成員作周期性的信息交換，實現(xiàn)對簇內普通節(jié)點查詢信息的請求處理，更新成員狀態(tài)以及共享的文件列表。對外，即在簇間，簇頭主要實現(xiàn)對本簇的文件查詢請求作分析和處理。

（三）資源存儲表的設計

無線P2P文件共享，有一個很重要的環(huán)節(jié)和部分，即資源的存儲[3]。從本質上而言，是要建立可共享文件的名單數(shù)據庫，并對不同的文件定義不同的關鍵字，設計資源存儲表。在無線P2P文件共享的資源搜索和查找中，就可以通過對不同關鍵字的搜索，判斷搜索與目標關鍵字的匹配情況，來確認查找的目標文件。

我們可以設計多維的資源存儲表，它具備多關鍵字模糊查詢功能，同時也具有多粒度的模糊查詢匹配性質。它根據關鍵字的不同數(shù)量，實現(xiàn)支持對多個關鍵字的搜索查詢，在不同關鍵字的有效數(shù)值范圍內，對文件編號和位置信息進行映射，實現(xiàn)模糊搜索，大大提高了無線P2P文件搜索的范圍和維度。

三、無線P2P文件共享的資源搜索算法

無線P2P文件共享中，資源搜索的算法是重要的關鍵一環(huán)。傳統(tǒng)的P2P資源搜索算法，不能較好的適應無線環(huán)境P2P技術的要求，因此本部分針對無線P2P環(huán)境論述了無線P2P文件共享的資源搜索的查詢流程、簇內查詢以及簇間查詢。

（一）變量的定義及查詢流程

1.變量定義。無線P2P文件共享的資源搜索算法中需要定義的變量主要有：文件查詢的請求信息之編號；目標文件的關鍵字；本地資源存儲表中的關鍵字集合；節(jié)點ID集合；跳數(shù)；本地文件信息編號集合；下一跳的路由地址；已過簇集合等。

2.查詢流程。首先，文件查詢信息發(fā)送，簇頭接收查詢請求之后，對請求信息登記表進行檢查確認是否是重復接收，是則丟棄請求信息，否則對資源關鍵字進行搜索，判斷是否有匹配結果。有則進行有效結果回復，無則通過對消息的有效期進行判別之后做決定丟棄或轉發(fā)處理。

（二）簇內查詢

簇內查詢的本質，是對本地資源存儲表的搜索，對關鍵字與目標文件進行匹配的判斷。因此，為了實現(xiàn)關鍵字的靈活搜索，鑒于關鍵字數(shù)量的不同，以及模糊查詢粒度的不同，資源存儲表的結構可以很靈活，可以設計成不同的形狀和維度。

（三）簇間路由表的設計

路由表的設計，對于成簇的結構十分重要和關鍵。由于分布式環(huán)境中，節(jié)點部署規(guī)模龐大，我們設定所有簇都排列緊密。路由表中，邊緣點對鄰居簇的情況進行收集，并首先建立下一跳鄰居簇條目。消息在簇間轉發(fā)，范圍寬廣但效率較低，為了解決這一問題，我們在路由表中增加了遠端連接，可以明顯改善路由的效率。

結論

無線系統(tǒng)環(huán)境，復雜多變，而且信號的傳輸受到各種條件的限制，因此在移動自由、信號傳輸能量較小的情況下，原有的有線P2P文件共享的資源搜索方法不能原版照抄于無線P2P環(huán)境中，必須在關鍵問題上做出必要的改進和重新的設計。

參考文獻：

[1]王仕果，紀紅.適用于無線通信的動態(tài)拓撲感知性P2P網絡[J].中國通信，2010(02)

[2]彭利民，肖文俊.一種具有常數(shù)度的無線P2P覆蓋網絡[J].四川大學學報(工程科學版)，2011，04

[3]樂浩洪，姜漢忠.用P2P流媒體技術加強電視覆蓋[J].廣播電視信息，2006，09