一種P2P分布網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息訪問模式優(yōu)化算法研究

摘 要：基于行為驅(qū)動(dòng)開發(fā)的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問思想為P2P平臺(tái)相關(guān)模塊編寫節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問用例，開發(fā)一套完善的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問工具系統(tǒng)，進(jìn)行接口節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問和集成節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問。對(duì)所涉及和使用到的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行分析，深入研究了P2P平臺(tái)的多重網(wǎng)絡(luò)層和中間服務(wù)層的設(shè)計(jì)架構(gòu)和節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問接口，主要實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于MFC的可執(zhí)行節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問工具，提高了分布式網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)訪問的速度。

關(guān)鍵詞：P2P；分布式；網(wǎng)絡(luò)；節(jié)點(diǎn)

中圖分類號(hào)：TP393.02

網(wǎng)絡(luò)發(fā)展至今，以B/S或C/S的結(jié)構(gòu)模式為主的集中式網(wǎng)絡(luò)，由于受限于需要具有強(qiáng)大處理能力和性能的中央服務(wù)器以及相應(yīng)的服務(wù)器分布式網(wǎng)絡(luò)這樣一個(gè)瓶頸，P2P網(wǎng)絡(luò)、云計(jì)算等技術(shù)開始逐漸取代舊的結(jié)構(gòu)模式。對(duì)分布式網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行充分的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問是保證分布式網(wǎng)絡(luò)質(zhì)量的基本手段之一，其中包括充分的手工節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問和自動(dòng)化節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問[1]。

1 CWPP分布式網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問的總體架構(gòu)

CWPP系統(tǒng)基于P2P系統(tǒng)的通用分層結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，一般的P2P系統(tǒng)通用分層結(jié)構(gòu)包括通信設(shè)施層、組管理層、穩(wěn)健層、專有層和應(yīng)用層。通信設(shè)施不僅僅包括高速網(wǎng)絡(luò)中的各類設(shè)備，也包含無線接入設(shè)備等。P2P網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)歸為兩類，一類是圖中內(nèi)圈的超級(jí)節(jié)點(diǎn)SN，另一類是圖中外圈的一般節(jié)點(diǎn)NN，設(shè)A為全體行動(dòng)的集合，VA為行動(dòng)的估計(jì)價(jià)值集合，a1，a2，…，an∈A為當(dāng)前狀態(tài)下可選的行動(dòng)， 分別為各行動(dòng)的估計(jì)價(jià)值，本文在分析現(xiàn)有的基于網(wǎng)絡(luò)入侵檢測的路徑群算法特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，將Boltzmann選擇策略引入基于網(wǎng)絡(luò)入侵檢測的路徑群算法中，提出了對(duì)應(yīng)的估計(jì)價(jià)值，則當(dāng)前狀態(tài)下選擇任一行動(dòng)ak∈﹛a1，a2，…，an﹜的概率為：

（1）

其中，T為節(jié)點(diǎn)數(shù)。由全概率公式可知，∑Ni=1Prob（ak）=1，2，…，n。

2 BDD節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問模型設(shè)計(jì)優(yōu)化

BDD是一種敏捷分布式網(wǎng)絡(luò)開發(fā)技術(shù)，其重點(diǎn)是通過與利益相關(guān)者的討論來取得對(duì)預(yù)期的分布式網(wǎng)絡(luò)行為的清醒認(rèn)識(shí)。BDD是基于節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問驅(qū)動(dòng)開發(fā)（TDD）發(fā)展起來的，將系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問用例結(jié)合起來，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)開發(fā)工作[2]。它采用自然語言書寫非程序員可讀的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問用例，是對(duì)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問驅(qū)動(dòng)開發(fā)方法的一種擴(kuò)展。

從以上可以看出，BDD包含兩個(gè)很重要理念，一是節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問先行，并且使分布式網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問相關(guān)人員，即使是非技術(shù)人員也能很容易看懂。跟隨路徑選擇節(jié)點(diǎn)源的選擇概率：

T=T0（0.99c-1） （2）

式中，fi為第i個(gè)個(gè)體的適應(yīng)度值，c為循環(huán)次數(shù)序號(hào)，T為信息節(jié)點(diǎn)，T0為初始信息節(jié)點(diǎn)。

3 P2P平臺(tái)主要節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問模塊優(yōu)化仿真

圍繞著“P2P平臺(tái)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問工具必須做什么”這個(gè)問題，首先我們要明確的是P2P平臺(tái)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問工具系統(tǒng)CTTS的主要節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問對(duì)象。CTTS主要節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問目標(biāo)是P2P平臺(tái)的Service層和OverlayNetwork層[3]，如圖1所示，Service層包括資源發(fā)布和搜索、消息管理、會(huì)話/通道管理等功能模塊，OverlayNetwork層則包括連接機(jī)制管理和消息機(jī)制管理等。

P2P節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問在FSDP相對(duì)VS-SPM算法中有4個(gè)控制參數(shù)：節(jié)點(diǎn)源的個(gè)數(shù)=引領(lǐng)路徑的個(gè)數(shù)=跟隨路徑的個(gè)數(shù)（SN），limit，最大循環(huán)次數(shù)MCN，初始信息節(jié)點(diǎn)在SPM A算法中有4個(gè)控制參數(shù)：節(jié)點(diǎn)源的個(gè)數(shù)=引領(lǐng)路徑的個(gè)數(shù)=跟隨路徑的個(gè)數(shù)（SN），limit，最大循環(huán)次數(shù)MCN，初始信息節(jié)點(diǎn)T0。

算法流程如下：

步驟1：產(chǎn)生初始解集xij，i=1，2，…，SN，j=1，2，…，d；

步驟2：計(jì)算各個(gè)解xij的適應(yīng)度；

步驟3：置cycle=1（外循環(huán)）；

步驟4：置s=1（內(nèi)循環(huán)）；

步驟5：引領(lǐng)路徑根據(jù)公式（3）做鄰域搜索產(chǎn)生新解vij，并且計(jì)算其適應(yīng)度；

vij=xij+Rij（xij-xkj） （3）

步驟6：經(jīng)過limit次循環(huán)后，判斷是否有丟掉的解，如果存在，則偵察路徑根據(jù)公式（4）產(chǎn)生一個(gè)新解xij代替；

Xii=xjmin+rand（0，1）（xmaxj-xjmin） （4）

步驟7：如果cycle

3.1 P2Ptool開發(fā)P2P業(yè)務(wù)組件實(shí)現(xiàn)。在P2P節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問工具中主要的Cell Objects包括Service模塊的CTaNodeController類和OverlayNetwork模塊的CTaOverlayNetwork類，同時(shí)這兩個(gè)類都是CP2PCBaseObject類的派生類，因此在這兩個(gè)類的頭文件當(dāng)中，如下所示，其中CmResult是typedef的long類型，[4]

P2P_FUN_DEF_START（CTaNodeController，CP2PCBaseObject）；

P2P_FUN_DEF_R2（CmResult，SetParameter，const P2PString，const P2PString）；

P2P_FUN_DEF_R2（P2PValue，GetResult，int，DWORD）；

P2P_FUN_DEF_R2（CmResult，Register，const P2PString，CWPP_NODE_TYPE）；

…

將NodeController和Overlaynetwork兩個(gè)Cell Objects組成的業(yè)務(wù)組件添加至P2P的Main Module之中，通過圖2可以看出，該業(yè)務(wù)組件向上層的C++工具和腳本暴露出了CWPP分布式網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問中Service層和OverlayNetwork層主要的節(jié)點(diǎn)SA、SB數(shù)據(jù)訪問接口。

3.2 P2P分布網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息訪問模型實(shí)現(xiàn)。OverlayNetwork層為Service層提供的主要接口就是圖中所示的Join（）函數(shù)，節(jié)點(diǎn)通過Service層調(diào)用該函數(shù)向OverlayNetwork層發(fā)送加入P2P網(wǎng)絡(luò)的請(qǐng)求，然后創(chuàng)建實(shí)例CreateInstance（）為Service層提供的接口函數(shù)[5]。式子1.1至1.4給出了程序算法的優(yōu)化實(shí)驗(yàn)結(jié)果。結(jié)果表明，通過FSDP在DSP核之間傳輸共享數(shù)據(jù)相比通過VS-SPM傳輸具有明顯的性能優(yōu)勢，圖3顯示6組程序的平均性能加速比達(dá)到了1.37。

因此，在OverlayNetwork模塊中設(shè)置了兩個(gè)類來實(shí)現(xiàn)上述接口，第一個(gè)類是CTaOverlayNetSink類，這個(gè)類繼承至IOverlayNetSink，包含一些回調(diào)函數(shù)OnSearch（）等，這些函數(shù)對(duì)應(yīng)著GUI界面的事件處理程序，主要指的是等待加入、離開啟動(dòng)連接、連接提示、接收消息、以及關(guān)閉連接這些方法。節(jié)點(diǎn)仿真優(yōu)化如圖5所示：

當(dāng)P2P節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問工具系統(tǒng)集成了P2P后就可以開始開發(fā)其業(yè)務(wù)組件了，在P2P中需要暴露出來的對(duì)象我們稱之為Cell Objects，而一個(gè)業(yè)務(wù)組件會(huì)由許多的Cell Objects組成，所以開發(fā)業(yè)務(wù)組件我們首先需要開發(fā)其Cell Objects，而通常我們用類來定義Cell Objects，但我們并不采用一般編寫類的代碼方式，而選用P2P的風(fēng)格來編寫類提高了節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問效率。

4 結(jié)束語

P2P節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問工具系統(tǒng)CTTS主要面向的節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問人員包括黑盒節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問人員和白盒節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問人員兩類，黑盒節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問人員通過節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問工具的UI客戶端，主要觀察節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)訪問工具運(yùn)行的日志信息和代碼跟蹤信息，保證程序運(yùn)行質(zhì)量；通過對(duì)P2P網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息的控制，對(duì)不同服務(wù)層的事件程序進(jìn)行處理，提高了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)信息訪問速度。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫知信，張震偉，宮婧.P2P安全重疊網(wǎng)絡(luò)模型研究[J].通信學(xué)報(bào)，2012（05）：18-19.

[2]馬文華.面向P2P信任網(wǎng)絡(luò)模型優(yōu)化[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2013（07）：51-52.

[3]曾濤.P2P軟件的前景與網(wǎng)絡(luò)管理的困境[J].科技資訊，2012（18）：12-13.

[4]黃煙波，余鷹.基于移動(dòng)代理的分布式網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)的研究[J].微計(jì)算機(jī)信息，2013（33）：16-17.

[5]沈明達(dá)，郎昕培，沈曾偉.一種分布式網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2013（01）：21-22.

作者簡介：王遠(yuǎn)亮（1982-），男，江蘇連云港人，博士，研究方向：無線通信、網(wǎng)絡(luò)通信；葛建華（1961-），男，江蘇南通人，教授，博士生導(dǎo)師，研究方向：移動(dòng)通信系統(tǒng)中的無線傳輸技術(shù)、MIMO-OFDM系統(tǒng)和數(shù)字電視。

作者單位：西安電子科技大學(xué) 綜合業(yè)務(wù)網(wǎng)理論及關(guān)鍵技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西安 710071