基于P2P網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中節(jié)點(diǎn)信息交換的信任機(jī)制研究

◆張 輝

（陜西省災(zāi)害監(jiān)測(cè)與機(jī)理模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/寶雞文理學(xué)院 陜西 721013）

基于P2P網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中節(jié)點(diǎn)信息交換的信任機(jī)制研究

◆張 輝

（陜西省災(zāi)害監(jiān)測(cè)與機(jī)理模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/寶雞文理學(xué)院 陜西 721013）

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)逐漸被運(yùn)用于社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域中。P2P網(wǎng)絡(luò)允許匿名以及網(wǎng)絡(luò)本身的動(dòng)態(tài)特征導(dǎo)致安全隱患的長(zhǎng)期存在，而傳統(tǒng)的信任機(jī)制并不能保證能夠完全適用，無(wú)法完全保證工作過程中的安全問題，用戶信息以及數(shù)據(jù)庫(kù)等都存在著一定的安全隱患。本文簡(jiǎn)要闡述了P2P網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中節(jié)點(diǎn)信息交換工作內(nèi)容，以及信任機(jī)制等，并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了詳細(xì)的信任機(jī)制改進(jìn)分析等。

P2P；信任；評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)

0 前言

P2P網(wǎng)絡(luò)近年來在我國(guó)得到了迅速發(fā)展，其規(guī)模也隨之不斷擴(kuò)大。在為社會(huì)生產(chǎn)和發(fā)展帶來一定便利性的同時(shí)，其自身存在的安全隱患以及傳統(tǒng)信任機(jī)制難以控制的安全漏洞都是重要的問題。在這一網(wǎng)絡(luò)中，參與的實(shí)體都有一定的平等性，其條件有著匿名性等特征，正是由于這些特性，帶來了難以完全控制的網(wǎng)絡(luò)安全問題。因此，為了提高對(duì)安全問題的控制，盡量環(huán)節(jié)或消除其存在的安全隱患，有必要對(duì)其進(jìn)行分析和探討。

1 信任機(jī)制概述

1.1 信任管理基本思想

基本思想是指，接受系統(tǒng)中安全數(shù)據(jù)完善程度的不足問題，系統(tǒng)的安全控制需要借助能夠信賴第三方提供的安全數(shù)據(jù)。伴隨大范圍的分布式體系的運(yùn)用，包括網(wǎng)格運(yùn)算、P2P計(jì)算等探索的逐步深入，涉及到的因素和領(lǐng)域也更多，應(yīng)用體系逐漸體現(xiàn)出由多個(gè)程序服務(wù)構(gòu)成的非靜態(tài)協(xié)作系統(tǒng)。系統(tǒng)狀態(tài)逐漸從原有的面向封閉的用戶群體，以及比較靜態(tài)的狀態(tài)向著共享性、公開性以及動(dòng)態(tài)協(xié)作性轉(zhuǎn)變。可以說，這已經(jīng)是一種新的服務(wù)模式和理念，實(shí)現(xiàn)了較大程度的發(fā)展。同時(shí)，在共享的分布式條件下，缺乏一個(gè)能夠控制整體的管理權(quán)威，無(wú)法了解某一主體的詳細(xì)數(shù)據(jù)，或者完全不了解。這樣一來，極易出現(xiàn)請(qǐng)求者對(duì)授權(quán)者實(shí)施破壞或帶來不利影響。因此，動(dòng)態(tài)信任的問題隨之產(chǎn)生。

1.2 信任機(jī)制的運(yùn)用

在對(duì)P2P安全問題進(jìn)行分析和解決時(shí)，信任機(jī)制的使用是一個(gè)較好的方法。這種方法通過對(duì)體系中用戶或其他數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、評(píng)估，以預(yù)測(cè)用戶在接下來一段時(shí)間的行為趨勢(shì)，進(jìn)而起到懲戒惡意操作，以及支持良好行為的作用。通過該方法的影響，能夠在一定程度上起到維護(hù)系統(tǒng)正常運(yùn)行的作用。但是，我國(guó)目前的P2P網(wǎng)絡(luò)環(huán)境大多沒有一種比較健全的信任管理和指令控制體系。這一問題已經(jīng)成為新的網(wǎng)絡(luò)模式繼續(xù)發(fā)展和市場(chǎng)擴(kuò)大的重要阻礙因素。從信任度的運(yùn)用條件來看，P2P信任機(jī)制大致包括兩種類型，即整體信任機(jī)制與部分信任機(jī)制。一般來說，信任具有一定的非靜態(tài)性、相關(guān)性以及多面性等特征，但其運(yùn)用范圍有限，適用性也有待提高。

關(guān)于P2P 概念的描述有許多種說法P2P 可簡(jiǎn)單的定義為通過直接交換實(shí)現(xiàn)對(duì)計(jì)算機(jī)稱為對(duì)等點(diǎn)資源和服務(wù)的共享IBM 為其下了更為詳盡的定義P2P 系統(tǒng)由若干互聯(lián)協(xié)作的計(jì)算機(jī)構(gòu)成且至少具有如下特征之一系統(tǒng)依存于邊緣化非中央式服務(wù)器設(shè)備的主動(dòng)協(xié)作每個(gè)成員直接從其他成員而不是從服務(wù)器的參與中受益系統(tǒng)中成員同時(shí)扮演服務(wù)器與客戶端的角色系統(tǒng)應(yīng)用的用戶能夠意識(shí)到彼此的存在構(gòu)成一個(gè)虛擬或?qū)嶋H的群體。P2P 技術(shù)是一種用于不同計(jì)算機(jī)用戶之間不經(jīng)過中繼設(shè)備直接交換數(shù)據(jù)或服務(wù)的技術(shù)它允許Internet 用戶直接使用對(duì)方的文件在這樣的系統(tǒng)中數(shù)據(jù)被保存在用戶的計(jì)算機(jī)中而不像以往的C/S 模式那樣把數(shù)據(jù)存放在集中的服務(wù)器上。

2 P2P網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中節(jié)點(diǎn)信息交換工作概述

從目前來看，P2P網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)信息工作存在的問題主要包括以下幾個(gè)方面：一是只關(guān)注成功操作的數(shù)量，而忽視了交互過程中數(shù)據(jù)交換的價(jià)值和作用，無(wú)法對(duì)信用炒作有良好的掌控；二是對(duì)操作計(jì)算的方法不夠科學(xué)，無(wú)法將這一方法用于周期性欺騙的預(yù)防；三是信用評(píng)估的記分仍舊采用單一累加的方法，對(duì)社會(huì)實(shí)際的適應(yīng)性不強(qiáng)，無(wú)法真實(shí)、客觀地反應(yīng)實(shí)際情況。理論上講，當(dāng)一個(gè)主體的信用值達(dá)到一定程度時(shí)，由于機(jī)會(huì)成本較高，其自身一般不會(huì)進(jìn)行欺騙行為的操作。但是，若是僅僅通過單一累加的方法進(jìn)行信任值的評(píng)估，并不能對(duì)部分信任值較高的惡意行為進(jìn)行掌控。四是無(wú)法對(duì)由于內(nèi)部問題和未知主體引起的不穩(wěn)定問題進(jìn)行有效解決，缺乏仔細(xì)的風(fēng)險(xiǎn)分析數(shù)據(jù)等。

實(shí)際上，在P2P網(wǎng)絡(luò)中的信任體系都是在一定的反饋信息的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，可大致將其劃分為全局模型與局部模型。前者又可大致劃分為兩種類型，一類是依據(jù)節(jié)點(diǎn)獲取的正面反饋與負(fù)面反饋，進(jìn)行基礎(chǔ)計(jì)算進(jìn)而獲得階段的整體可信程度。這一方法相對(duì)比較簡(jiǎn)單，但針對(duì)部分節(jié)點(diǎn)提供的不正確反饋，容易受到惡意攻擊。另一方法相對(duì)復(fù)雜，主要通過對(duì)信任鏈的數(shù)值進(jìn)行迭代以對(duì)其進(jìn)行計(jì)算。這一方法需要各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間互相處理?？偟膩碚f，全局信任模型忽視了信任的隱私性特質(zhì)，所以其在規(guī)模較大的P2P網(wǎng)絡(luò)中的運(yùn)用仍舊需要進(jìn)行考慮與分析。

3 信用風(fēng)險(xiǎn)

3.1 風(fēng)險(xiǎn)的基本概念

簡(jiǎn)單來說，風(fēng)險(xiǎn)即是在追求理想結(jié)果的過程中需要承擔(dān)的客觀損失。風(fēng)險(xiǎn)一般有兩個(gè)維度，一是損失概率，二是損失損失程度。依據(jù)這一劃分，節(jié)點(diǎn)之間的單次數(shù)據(jù)交換，其帶來最大的風(fēng)險(xiǎn)即是等于交換的實(shí)際價(jià)值。在P2P網(wǎng)絡(luò)中，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)有明確的認(rèn)識(shí)十分重要。

3.2 信用價(jià)值的風(fēng)險(xiǎn)

信用價(jià)值方面的風(fēng)險(xiǎn)是整個(gè)P2P網(wǎng)絡(luò)中的重要風(fēng)險(xiǎn)來源。在整體環(huán)境中，節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)交換的具體價(jià)值已經(jīng)能夠體現(xiàn)相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)程度。在進(jìn)行數(shù)據(jù)交換之前，消費(fèi)節(jié)點(diǎn)能夠從服務(wù)節(jié)點(diǎn)獲得相關(guān)的信息，此時(shí)傳輸過程中信息所包含的風(fēng)險(xiǎn)即能夠?qū)κ欠窈邢鄳?yīng)的價(jià)值有一定的體現(xiàn)。依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)的基本概念，可以知道在同樣的概率條件下，價(jià)值較低的數(shù)據(jù)之間的交換所帶來的風(fēng)險(xiǎn)也更低。同時(shí)，由于過程中會(huì)涉及到的信用炒作，所以在對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析與判斷時(shí)，需要充分考慮到服務(wù)節(jié)點(diǎn)曾經(jīng)發(fā)生過的數(shù)據(jù)交換。這些交換歷史也能夠作為對(duì)其價(jià)值進(jìn)行評(píng)估的一項(xiàng)參考信息，以保證評(píng)估的準(zhǔn)確性與可靠性。信用價(jià)值帶來的風(fēng)險(xiǎn)實(shí)際上是自身價(jià)值決定的，一般來說，其會(huì)隨著價(jià)值的增長(zhǎng)而增長(zhǎng)。

3.3 服務(wù)節(jié)點(diǎn)信用風(fēng)險(xiǎn)

從目前來看，雖然已經(jīng)有比較科學(xué)的信用評(píng)估系統(tǒng)，也對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)起著一定的評(píng)估作用，能夠發(fā)揮自身價(jià)值。但在實(shí)際運(yùn)用過程中，由于自身適用范圍有限，仍舊會(huì)存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。其主要原因，是由于信任在一般情況下都包含著一定的風(fēng)險(xiǎn)，而信任值值是對(duì)一個(gè)節(jié)點(diǎn)信任程度的體現(xiàn)。包括信用等級(jí)、交換歷史以及總的交換量等。根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)，與信用等級(jí)良好、交換數(shù)量與金額都比較豐富的服務(wù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，風(fēng)險(xiǎn)會(huì)相對(duì)較小。簡(jiǎn)單來說，服務(wù)節(jié)點(diǎn)信用風(fēng)險(xiǎn)的產(chǎn)生，與該節(jié)點(diǎn)自身的交換歷史以及交換數(shù)量有著密切的關(guān)系。在實(shí)際分析與評(píng)估過程中，需要對(duì)其進(jìn)行全面的分析與考量，以保證分析的可靠性。

4 信任機(jī)制調(diào)整分析

4.1 信任評(píng)估

所謂信任，簡(jiǎn)單來說就是一種主觀判斷。其動(dòng)態(tài)性是信任判斷與可信賴性預(yù)估的重要挑戰(zhàn)。其動(dòng)態(tài)性特征是由實(shí)體的自然性質(zhì)所決定，而其動(dòng)態(tài)性又決定了信任是一種能夠隨時(shí)發(fā)生變化的關(guān)系。為了對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估時(shí)有一個(gè)參考度量，盡量讓參與的節(jié)點(diǎn)都有屬于自己的信任度。將歷史記錄進(jìn)行交換，主要是用于記錄節(jié)點(diǎn)單次信息交換的過程，其包括了節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)交換的服務(wù)水平的評(píng)價(jià)值以及時(shí)間等。同時(shí)，交換記錄還是對(duì)Trust進(jìn)行計(jì)算的重要參考數(shù)據(jù)。在完成單次交換之后，消費(fèi)節(jié)點(diǎn)依據(jù)實(shí)際服務(wù)水平，客觀地對(duì)本次服務(wù)水平進(jìn)行評(píng)估。在信任評(píng)估過程中，若是僅僅依靠單一的評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)或方式，難以保證能夠?qū)?shí)際情況有一個(gè)明確的、可靠的分析結(jié)果。因此，在對(duì)不同的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行評(píng)估時(shí)，可根據(jù)實(shí)際選擇不同的評(píng)估方法，進(jìn)而保證信任評(píng)估的合理性和科學(xué)性。

4.2 抗周期性欺騙分析

所謂周期性欺騙，是指服務(wù)節(jié)點(diǎn)在一定完成一定頻率的成功操作之后，就會(huì)有失敗行為的產(chǎn)生。根據(jù)已有的經(jīng)驗(yàn)和歷史數(shù)據(jù)，可以明確的是單一的累加方法對(duì)這種欺騙根本沒有控制能力。若是將這種記分方式進(jìn)行改進(jìn)，詳細(xì)描述欺騙發(fā)生的整個(gè)過程，以及獲取相關(guān)數(shù)據(jù)，并成功控制信用值的繼續(xù)變化。這樣一來，能夠?qū)Ψ?wù)節(jié)點(diǎn)起著一定的監(jiān)督作用，也有利于對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行更加深入的判斷。在系統(tǒng)允許的失敗次數(shù)內(nèi)，信用值不會(huì)降低，若是超過了限制則會(huì)降低，此時(shí)風(fēng)險(xiǎn)也隨之增大。因此，這個(gè)允許范圍的設(shè)定十分重要，若是設(shè)定不夠科學(xué)，則極有可能導(dǎo)致評(píng)估不夠公平，或?qū)φw產(chǎn)生不利影響，不利于整體工作的繼續(xù)進(jìn)行。通過對(duì)已有經(jīng)驗(yàn)的分析和探討，可以發(fā)現(xiàn)對(duì)抗周期性欺騙進(jìn)行分析時(shí)，需保證在分析過程中的思路正確，嚴(yán)格按照實(shí)際情況進(jìn)行分析與判斷，以保證分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。

4.3 抗信用炒作分析

一般情況下，信用炒作有兩種類型，一是服務(wù)節(jié)點(diǎn)采用讓出較多的價(jià)值較低信息的方式，迅速獲取信用級(jí)別的增加。此時(shí)再讓出價(jià)值較高的信息，但大多不會(huì)有欺騙行為的產(chǎn)生。第二種情況獲得信用級(jí)別上升的方式類似，但在信用增加之后，開始將價(jià)值較高的信息進(jìn)行出售，以通過這種方式獲取利潤(rùn)。通過這種欺騙方式，能夠獲得更多的利潤(rùn)。針對(duì)第一種方式，在單一的累加方法之下，雖然沒有欺騙行為的產(chǎn)生，但是其本身存在一定的潛在可能性，將累加方法進(jìn)行改進(jìn)之后能夠有效加強(qiáng)對(duì)其的監(jiān)督。針對(duì)第二種欺騙方式，傳統(tǒng)的分析方法仍舊難以保證對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的深入分析。將累加方式進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)之后，也能夠獲得一定的監(jiān)督效應(yīng)的擴(kuò)大，能夠?qū)@種方式進(jìn)行監(jiān)督，并及時(shí)作出處理。

5 結(jié)語(yǔ)

信息技術(shù)的發(fā)展使得網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等在我國(guó)得到了廣泛的運(yùn)用，P2P網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中節(jié)點(diǎn)信息交換的信任機(jī)制的有效性十分重要，該機(jī)制的完善性和科學(xué)性，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)和工作過程都有著重要的影響作用。在實(shí)際過程中，還需要不斷完善和改進(jìn)，以不斷提高其作用和價(jià)值，促進(jìn)P2P網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。

[1]文珠穆，盧正鼎，唐卓，高昶．P2P網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中節(jié)點(diǎn)信息交換的信任機(jī)制研究[J]．計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2009．

[2]丁海霞．P2P網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下信任模型的研究[J]．電腦開發(fā)與應(yīng)用，2010．

[3]蘇瀚，汪蕓．P2P環(huán)境中基于信任度的服務(wù)路由系統(tǒng)的研究[J]．計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，2006．

[4]陳衛(wèi)東，李敏強(qiáng)，趙慶展．基于P2P環(huán)境下的Web服務(wù)選擇信任模型研究[J]．計(jì)算機(jī)科學(xué)，2015．

[5]侯邱亮，周井泉．基于反饋評(píng)價(jià)的P2P網(wǎng)絡(luò)信任機(jī)制研究[J]．微型機(jī)與應(yīng)用，2009．

[6]田英．基于信任介紹的P2P安全研究[J]．電腦知識(shí)與技術(shù)：學(xué)術(shù)交流，2007．

寶雞市科技計(jì)劃項(xiàng)目（16RKX1-14）。