利用P2P组建WIFI移动共享网络
第一章 绪论
1.1 研究背景
近年来，对等网络(Peer to Peer:Network，简称P2P)因其具有大规模数据共享、并行计算以及协同合作等能力，并有自适应性、自组织性、可扩展性、鲁棒性、容错性以及负载均衡性等优点，从而在学术界和工业界得到了迅速的发展和广泛的应用。P2P目前已成为互联网的主要应用之一，许多文献纷纷表明P2P文件共享系统在固定Internet网络上所产生的流量己经超过了http和emall的流量，可达主干网流量的60%。另据我国电信运营商的统计，P2P数据流量白天占总流量的35%一60%，晚上甚至高达50%一90%。
另一方面，随着蓝牙、WIFi、WIMax以及卫星通信等无线通信技术和互联网、数据库、分布式计算等各领域的发展，移动计算技术也得到了迅猛的发展，从而大大地扩展了计算设备的通信功能如:智能手机和笔记本电脑，并逐步解决了不同网络的接入和无缝计算问题，提供随时随地能够交换和处理信息的能力\随着移动无线网络运营成本以及移动终端设备价格的下降、使用范围的普及，基于移动通信网络的应用正广泛地进入到我们的日常生活中。据英国广播公司(BBC)报道称，联合国有关机构调查显示，在2014年底，世界上移动通信设备用户总数将会超过世界总人口数。另外，不需任何基础设施就能快速部署，几乎不用任何管理中心支持的移动自组网(MANET)，作为基于基础设施的网络的一个重要补充也开始闪亮登场。可以说，我们
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正在进入一个无处不在的移动计算时代。
P2P覆盖网络以及移动计算这两大技术的发展及应用的普及就为在移动环境下构建P2P覆盖网络，满足人们“随时随地，移动共享”的P2P应用需求提供了极大的可能，也为在不存在基础设施或基础设施已被破坏的一些特殊环境内实现P2P资源共享带来了希望，比如为在海洋上漂泊的船员!在高空翱翔的乘客以及在战场作战的战士们提供了P2P资源共享的可能。移动计算将给P2P应用提供一个新的平台，而P2P技术也将进一步促进移动计算技术的发展，给移动通信网络注入了新的生机和活力。因此，可以预见在移动环境下实现P2P覆盖网络将具有重大的研究意义和广阔的应用前景。然而，P2P技术和移动计算技术的结合并非是浑然天成的机械式组合，而需要系统地兼并考虑各自的技术特点及其带来的影响。比如，移动环境的特殊性将可能给P2P构建带来这几个问题:高度动态性、带宽有限性、连接的不可靠性以及移动设备的能力受限性等。而这些特性都将可能给构建移动P2P网络带来诸多的挑战，包括移动环境下的P2P网络的高效资源定位与获取、网络安全以及如何适应一些具体的应用场景等问题，这些问题都有待我们深入研究和解决。
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第二章 P2P网络简介
2.1 P2P网络特点
PZP打破了传统的client/server(C/S)模式，在网络中的每个节点的地位都是对等的。每个节点既充当服务器，为其他节点提供服务，同时也享用其他节点提供的服务。P2P与C/S模式的对比如图1.1所示
图1.1 C/S模式与P2P模式的比较
P2P相应地具有如下特点：
? 非中心化。网络中的资源和服务分散在所有节点上，信息的传输和服务的实现都直接在节点之间进行，均衡网络负载； ? 可扩展性较好。在P2P网络中，用户数量越大，系统整体的资源和服务能力越强，始终能较容易地满足用户的需要； ? 健壮性。P2P架构具有高度抗攻击!高容错的优点。由于服务是分散在各个节点之间进行的，部分节点或网络遭到破坏对其它部分的影响较小；
? 较高的性价比。性能优势是P2P被广泛关注的一个重要原因。
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采用P2P架构可以有效地利用互联网中散布的大量普通节点，将计算任务或存储资料分布到所有节点上\利用其中闲置的计算能力或存储空间,达到高性能计算和海量存储的目的\通过利用网络中的大量空闲资源,可以用更低的成本提供更高的计算和存储能力;
? 隐私保护\在PZP网络中,由于信息的传输分散在各节点之间进行而无需经过某个集中环节,用户的隐私信息被窃听和泄漏的可能性大大缩小\这一点也是手机上信息服务选择PZP的原因之一；
? 负载均衡\网络环境中每个节点既是服务器又是客户机,减少了对传统C/S结构服务器计算能力!存储能力的要求,同时因为资源分布在多个节点,更好的实现了整个网络的负载均衡。
2.2 P2P网络的分类
首先根据P2P发展的不同阶段及相应的体系结构将其分为:第一代集中式P2P网络!第二代分布式P2P网络和第三代混合式PZP网络,如图2.1所示
图2.1 P2P体系结构分类
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集中式PZP有利于网络资源的快速检索,并且只要服务器能力足够强大就可以无限扩展,但是其中心化的模式容易遭到直接的攻击;分布式PZP解决了抗攻击问题,但是又缺乏快速搜索和可扩展性\混合式PZP结合了集中式和分布式PZP的优点,在设计思想和处理能力上都得到了进一步的优化\它在分布式模式的基础上,将用户节点按能力进行分类,使某些节点担任特殊的任务\其拓扑结构如前面的图1.2右图所示\这些节点共分为3种
? 用户节点:普通节点,它不具有任何特殊的功能\
? 搜索节点:处理搜索请求,从它们的“孩子”节点中搜索文件列表,这些节点必须有较大的网络带宽,需要高性能的处理器\ ? 索引节点:连接速度快!内存充足的节点可以作为索引节点\索引节点用于保存可利用的搜索节点信息,并搜集状态信息,维护网络结构信息.
一个节点可以既是搜索节点又是索引节点。用户节点可以选择几个搜索节点作为它的“父”节点,如果父节点接受该用户节点作为它的“孩子”的话,那么该用户节点就可以提交其所要共享的列表给它的“父”节点。搜索节点可以维护多个“孩子”节点。在第三代PZP的软件体系结构中,采用了这种混合式PZP结构。这种模式的关键之一是引入了索引节点,索引节点不会直接连接到有版权的资料上,它就像搜索引擎一样,只是搜索和所需资料相关的地址,至于用户到底连接下载了什么内容则和它无关\这种模式的关键之二是引入搜索节点,搜索节点管理着所属用户的文件列表\用户节点通过索引节点获得搜索
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