基于P2P技術的數(shù)字檔案館共享聯(lián)盟研究

張詠梅 解素芳

（濟寧技師學院 濟寧 272000 濟寧醫(yī)學院 濟寧 272067）

基于P2P技術的數(shù)字檔案館共享聯(lián)盟研究

張詠梅 解素芳

（濟寧技師學院 濟寧 272000 濟寧醫(yī)學院 濟寧 272067）

通過對C/S、云技術和P2P三種架構的比較，P2P技術更適合構建數(shù)字檔案共享聯(lián)盟。文章搭建了一個基于P2P技術的數(shù)字檔案共享聯(lián)盟模型，探討了基于興趣的數(shù)字檔案搜索機制，縮小了搜索范圍，提高了搜索效率。

P2P技術 客戶機/服務器 云技術 檔案共享聯(lián)盟

G270.7

A

2017-10-19

實現(xiàn)檔案資源共享是檔案開發(fā)利用過程中的必然要求，也是檔案事業(yè)發(fā)展的必然趨勢。2014年，中共中央辦公廳、國務院辦公廳聯(lián)合印發(fā)《關于加強和改進新形勢下檔案工作的意見》，明確指出大力“促進資源共享”，要求“搭建全國開放檔案平臺，真正建立起方便人民群眾的檔案利用體系，使檔案公共服務惠及廣大人民群眾”?！度珖鴻n案事業(yè)發(fā)展“十三五”規(guī)劃綱要》中也明確提出“加快檔案信息資源共享服務平臺建設”，“建立開放檔案信息資源社會化共享服務平臺”。

目前，數(shù)字檔案共享范圍往往局限于檔案管理部門內(nèi)部，還沒有形成一個全國性的數(shù)字檔案共享平臺。構建數(shù)字檔案共享系統(tǒng)平臺需要信息技術的大力支持。在當今數(shù)字檔案共享體系中，客戶機/服務器（C/S）仍是主流應用模式，因其成本高、單點失效等問題，即將退出應用范圍，分布式技術成為構建數(shù)字檔案共享平臺的研究熱點。何正軍等指出云技術可以應用于數(shù)字檔案館的建設[1]；程結晶利用云技術構建了數(shù)字檔案館的共享及管理體系[2]；程妍妍討論了國際上云技術應用于數(shù)字檔案館的案例[3]。但必須指出的是，因其昂貴的基礎設施及運營成本，云技術只適合構建單一的或局部范圍內(nèi)的數(shù)字檔案館。我國數(shù)字檔案館數(shù)量眾多，數(shù)字檔案資源規(guī)模非常龐大，想要將這些數(shù)字檔案資源全部搬到云端并不可行，而P2P技術為構建全國性的檔案共享平臺提出了新思路。黃猛指出P2P在數(shù)字檔案館建設中有很好的應用前景[4]；《檔案信息網(wǎng)絡傳播中P2P技術應用探討》一文探討了P2P技術應用于數(shù)字檔案共享平臺中的主要困難及其解決方案[5]；王亞敏設計了一個基于多層P2P技術的高校檔案管理系統(tǒng)[6]。文章在前人研究的基礎上，嘗試利用P2P技術構建數(shù)字檔案共享平臺，旨在促進數(shù)字檔案的共享流通，從而使檔案服務惠及廣大人民群眾。

一、P2P技術簡介

P2P即對等網(wǎng)絡，與傳統(tǒng)客戶機/服務器模式相比，P2P網(wǎng)絡中不依賴中心服務器，每個節(jié)點的地位和功能都是對等的，既可充當服務器，也可充當客戶機。

P2P網(wǎng)絡有四種典型拓撲結構：中心化拓撲、全分布式非結構化拓撲、全分布式結構化拓撲和半分布式拓撲。半分布式拓撲綜合了中心化拓撲和全分布式非結構化拓撲的優(yōu)勢，根據(jù)節(jié)點能力的不同，網(wǎng)絡中存在兩種節(jié)點：超級節(jié)點和普通節(jié)點。超級節(jié)點通常是計算能力、存儲能力、帶寬、在線時間等綜合性能較好的節(jié)點，每個超級節(jié)點都存儲其所負責普通節(jié)點的信息，查詢消息只在超級節(jié)點之間轉發(fā)，形成一種消息高速轉發(fā)層。與其他三種拓撲相比，半分布式拓撲具有更好的搜索性能和可擴展性。

二、P2P技術優(yōu)勢分析

1.P2P與C/S的比較。拓撲結構不同是P2P與C/S兩種模式最根本的區(qū)別，P2P技術是分布式拓撲結構，C/S模式是集中式拓撲結構，兩種拓撲結構直接決定了其性能優(yōu)劣，與C/S模式相比，P2P技術具有以下優(yōu)勢。

（1）資源利用率高，成本低。C/S模式中，所有的數(shù)據(jù)都存儲在服務器中，只有服務器具有控制功能，服務器的存儲能力、處理能力和帶寬直接決定了網(wǎng)絡系統(tǒng)的性能；與之相反，P2P技術中沒有中央服務器，P2P技術的出現(xiàn)使網(wǎng)絡存儲模式由“內(nèi)容位于中心”轉變?yōu)椤皟?nèi)容位于邊緣”，所有的數(shù)據(jù)都存儲在對等節(jié)點中，對等節(jié)點的信息資源、存儲空間、CPU周期等資源都可以共享，形成一個巨大的虛擬資源池，供其他節(jié)點使用，使系統(tǒng)中的各種資源得到充分利用，降低使用成本。

（2）良好的可擴展性。C/S模式中，服務器是網(wǎng)絡中最重要的一環(huán)，其存儲能力、處理能力以及網(wǎng)絡帶寬不能無限增大，受服務器綜合能力的限制，共享的數(shù)據(jù)容量以及客戶端的數(shù)量必須控制在一定的范圍內(nèi)。隨著客戶端數(shù)量的不斷增多，當接近服務器的最大并發(fā)數(shù)時，整個網(wǎng)絡的性能急劇下降，服務器一旦崩潰將導致整個網(wǎng)絡系統(tǒng)癱瘓，可擴展性差；與C/S模式不同，P2P網(wǎng)絡中存儲、CPU等資源分布在對等點中，每個對等點都向系統(tǒng)提供共享資源，對等點越多，資源冗余度越高，系統(tǒng)運行越穩(wěn)定。P2P系統(tǒng)中各種資源都分散在網(wǎng)絡中，經(jīng)過合理調配而達到一種均衡狀態(tài)，整個網(wǎng)絡系統(tǒng)具有良好的可擴展性。

（3）較強的搜索能力。Web搜索過程中，首先利用爬蟲系統(tǒng)來獲取網(wǎng)絡上的信息資源，然后把這些信息資源索引按照相應的算法排序存入備查數(shù)據(jù)庫中，當用戶發(fā)起查詢請求時，搜索引擎在數(shù)據(jù)庫中檢索并返回結果。整個搜索過程無法控制搜索廣度和深度，備查數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)信息不完備、更新不及時，則搜索到的結果不齊全、準確度不高、實時性及有效性不強。P2P網(wǎng)絡中，信息資源是索引的，索引信息時刻與節(jié)點當前狀態(tài)保持同步，搜索到的信息具有較強的實時性和有效性。P2P技術搜索引擎可以將搜索消息同時向多個節(jié)點發(fā)送，這些節(jié)點繼續(xù)向多個鄰居節(jié)點傳遞，搜索消息瞬間可以擴散到數(shù)量眾多的節(jié)點，P2P搜索引擎能夠保持較好的搜索深度和廣度，得到較高的查全率與查準率。

2.P2P技術與云技術的比較。云計算以其虛擬化、可擴展性好、按需服務等特點成為信息技術領域的研究熱點，被視為科技界的下一次革命。因高昂的基礎設施建設費用和運營成本，云計算被極少數(shù)的大公司所掌控。云計算要求所有信息資源存儲在云端，其物理位置不易控制，數(shù)據(jù)安全及隱私存在較大隱患：因硬件故障等原因造成數(shù)據(jù)丟失，服務商無法恢復數(shù)據(jù)；或機密性較強的信息被泄露。云計算不適合應用于數(shù)字檔案館等機密性較強的共享領域。

云計算核心理念在于利用虛擬化技術充分發(fā)揮服務器集群的效能，為用戶提供高質量的服務。P2P技術核心理念在于將分散的資源聚集在一起，形成一定規(guī)模，向用戶共享資源。P2P技術不需要組建服務器集群，憑借特有的分散性特點，依據(jù)現(xiàn)有的網(wǎng)絡、PC、服務器等基礎設施，在少投入甚至零投入的前提下，就可以組建成共享網(wǎng)絡，為每一位用戶共享資源。與云計算相比，P2P技術更適合應用于數(shù)字檔案共享系統(tǒng)。

三、基于P2P技術的數(shù)字檔案聯(lián)盟模型

如今，各級檔案機構各自為政，彼此之間的共享與交流甚少，從而形成了一個個“信息孤島”的局面。為了解決這個問題，文章嘗試構建一個全國性的數(shù)字檔案共享聯(lián)盟。全國各類數(shù)字檔案館聚集在一起，形成一個自治的、松散的數(shù)字檔案共享平臺。

1.數(shù)字檔案共享聯(lián)盟系統(tǒng)架構。為了提高搜索效率，文章引入社區(qū)的概念，將每個數(shù)字檔案館共享的檔案內(nèi)容抽象為興趣，并將興趣進行量化[7]，按照行政區(qū)域的劃分，每個省內(nèi)具有相同或相似興趣的檔案館聚集在一起形成一個興趣簇，比如共享內(nèi)容為海洋檔案信息的山東省數(shù)字檔案館聚集在一起形成一個山東省海洋檔案興趣簇。興趣簇的結構如圖1所示。

系統(tǒng)中存在三類節(jié)點：普通節(jié)點（Common Node，CN）、省級超級節(jié)點（Provincial Super Node，PSN）和國家級超級節(jié)點（National Super Node，NSN）。

普通節(jié)點：系統(tǒng)對普通節(jié)點沒有要求，普通節(jié)點是一般的數(shù)字檔案館，普通節(jié)點依據(jù)其興趣加入一個或多個省級興趣簇。

省級超級節(jié)點：系統(tǒng)對省級超級節(jié)點要求較高，省級超級節(jié)點一般由在線時間長、存儲容量大、處理速度快、網(wǎng)絡帶寬大的節(jié)點擔任，一般是各省相關興趣簇內(nèi)綜合實力最強的數(shù)字檔案館，比如山東省興趣為海洋類的省級超級節(jié)點由中國海洋大學檔案館擔任。省級超級節(jié)點存儲該簇內(nèi)所有普通節(jié)點的信息以及共享資源索引。

國家級超級節(jié)點：國家級超級節(jié)點一般由全國相關興趣簇內(nèi)綜合實力最強的數(shù)字檔案館擔任，比如興趣為海洋類的國家級超級節(jié)點由中國海洋數(shù)字檔案館擔任。國家級數(shù)字檔案館存儲該興趣簇內(nèi)各省級超級節(jié)點的信息以及其他興趣相近的國家級超級節(jié)點信息。

省級和國家級超級節(jié)點不同于C/S模式中的中央服務器，它們只存儲興趣簇內(nèi)節(jié)點的信息以及共享資源索引，并不存儲共享資源本身，共享資源存儲在各對等點，下載時直接從對等點下載。為了防止省級和國家級超級節(jié)點退出系統(tǒng)，每個省級和國家級超級節(jié)點都有多個備用節(jié)點，一旦一個超級節(jié)點退出系統(tǒng)，備用超級節(jié)點立即被激活，不存在單點失效的問題。

2.數(shù)字檔案共享平臺搜索機制。數(shù)字檔案共享平臺搜索過程分為兩步：簇內(nèi)搜索和簇外搜索。（1）簇內(nèi)搜索。簇內(nèi)搜索又分為一級簇內(nèi)搜索和二級簇內(nèi)搜索。當一個普通節(jié)點發(fā)出查詢請求時，首先啟動一級簇內(nèi)搜索。查詢消息首先發(fā)送到興趣簇內(nèi)省級超級節(jié)點，省級超級節(jié)點根據(jù)查詢消息搜索其簇內(nèi)資源索引，如果找到則將相應節(jié)點信息發(fā)送給請求者，搜索結束。否則，啟動二級簇內(nèi)搜索，省級超級節(jié)點將查詢消息轉發(fā)到簇內(nèi)國家級超級節(jié)點，國家級超級節(jié)點將收到的查詢消息轉發(fā)給簇內(nèi)其他省級超級節(jié)點，如果找到相關資源則將相應節(jié)點信息發(fā)送給請求者，搜索結束。否則，啟動簇外搜索。（2）簇外搜索。當簇內(nèi)搜索沒有找到相關資源時，國家級超級節(jié)點將查詢消息轉發(fā)到其他相近興趣簇的國家級超級節(jié)點，這些興趣簇啟動二級簇內(nèi)搜索，如果找到相關資源則返回相應節(jié)點的信息，搜索結束，否則搜索失敗。搜索流程如圖2所示。根據(jù)地域和興趣的劃分，大部分搜索在本省興趣簇內(nèi)可以找到所需檔案資源，大大縮小了搜索范圍，提高了搜索效率。

圖1 興趣簇結構圖

圖2 搜索流程圖

四、結束語

隨著共享理念的不斷深入人心，檔案共享的需求日益增強，構建全國性的數(shù)字檔案共享聯(lián)盟成為亟待解決的問題。P2P技術以其分布式、自組織、高可擴展性等特點廣泛應用于文件共享領域，P2P技術為構建數(shù)字檔案共享聯(lián)盟提供了新思路，可以為數(shù)字檔案共享平臺提供技術支撐。

[1]何正軍，金波.云計算與數(shù)字檔案館建設新機遇[J].檔案與建設，2015（12）：4-8.

[2]程結晶.云技術中數(shù)字檔案資源共享與管理體系的構建[J].中國檔案，2013（1）：38-41.

[3]程妍妍.國際檔案館應用云計算的平臺和模式研究[J].檔案管理，2016（1）：38-40.

[4]黃猛.淺議P2P計算技術及其在數(shù)字檔案館中的應用[J].蘭臺世界月刊，2011（2）：26-21.

[5]謝海洋，王珊.檔案信息網(wǎng)絡傳播中P2P技術應用探討[J].檔案學通訊，2010（4）：63-66.

[6]王亞敏.基于多層P2P技術的高校檔案信息管理系統(tǒng)[J].浙江檔案，2009（3）：41-43.

[7]趙捧未，馬琳，秦春秀.P2P用戶興趣社區(qū)形成研究[J].現(xiàn)代圖書情報技術，2013，29（10）：53-58.

Research on Digital Archives Sharing Alliance Based on P2P Technology

Zhang Yongmei,Xie Sufang
（Jining Technician College,Jining 272000,China;Jining Medical College,Jining 272067,China）

By comparing the three frameworks of C/S,cloud technology and P2P,P2P technology is found to be more suitable for building digital archives sharing alliance.In this paper,a digital archives sharing alliance model based on P2P technology is constructed,and the searching mechanism for digital archives based on interest is discussed,thus the searching range is reduced and searching efficiency is improved.

P2P technology;C/S;cloud technology;archives sharing alliance

山東省檔案局科技項目“基于P2P網(wǎng)絡技術的檔案共享平臺模型研究”。

★第一作者簡介：張詠梅，濟寧技師學院副研究館員，研究方向為檔案管理。