第25卷第5期湖北工业大学学报2010年10月Vol. 25 Journal of Hubei University of Technology [文章编号]1003-4684(2010)05-0047-04 基于模糊决策的P2P流量优化李文浩，陈宏伟，余兆，陈建峡(湖北工业大学计算机学院，湖北武汉430068)[摘要]在研究优化P2P网络流量的过程中，通过对P2P网络的特殊性质的分析，确定其速度、时间、跳数、ISP数以及占用带宽比为流量优化的切人点，并引人模糊数学优化理论的思维，对这些参数进行模糊数学分析，在传统优化方法基础上通过模糊优化的方法达到对P2P网络流量进行优化的目的.f关键词]流量优化;隶属度;模糊评价;对等网络[中国分类号]TP393 [文献标识码J:A 在P2P网络(Peerto Peer Network)高速发展X;为集合X中的连接方案.i=1，，4，…，n.的互联网时代，网络带宽已经成为寸土寸金的黄金设f(工)的一切最大值点的集合通道，时刻影响着信息传递的速率和质量.而P2PMf={x提If(x脊)= maxf(x).x仨X}.在网络中的应用，对电信运营商网络规划、运营以及称Mf为f(工)的优越集，工养为fCx)在X上的最优终端用户行为等方面的影响都是不容忽视的[IJ如方案，f(x头)为最大值，而最优方案不一定是唯一何对P2P网络的流量进行优化，使其符合信息传输的.的需要，从而减少它对网络带宽等方面的影响，已经当zεMf时，函数在z处取得最大值fCx),x 成为当今P2P网络研究的热门.纯的P2P网络(如则能使fCx)达到最优;当xf/: Mf时.f(x)尽管不Gnutella[2J)中的搜索是一种广播式的搜索，查询被是最大值，但对于不同的(工)与最大值的差别广播发送给所有的邻居节点，不管它们是否真正含也是不尽相同的，即:对于Z任Mf，其所处的"优越有查询结果.广播式的搜索具有很大的盲目性、随机性"程度是不同的，将其对应P2P网络，即:对于性和未知性，搜索效率低下，而且造成了网络带宽的P2P网络中的某节点，所有连接的邻居节点的优越极大浪费[3J对P2P网络实施模糊优化，也就是将程度不同.P2P广播式查询的过程中各种因素转化为数学形模糊隶属度的确立.模糊隶属度由隶属函数确式，再根据P2P优化方案的关键指标来量化分析当立，同时也受模糊约束CεF(x)约束.前节点所连接的各种路径的评价指标阳，使P2P节定义Mf的隶属函数为点有针对性地连接，优中选优，实现P2P网络的流MfCx) = 量优化.f(x) -min{f(x) I x εX} max{fCx) I x εX} -min{f(x) I x E X} ( V x E X). (1) 模糊数学选优理论简介由于P2P网络节点的连接数有限，也就是说每个节模糊数学优化模型的建立点所选择的连接方案是有限的，可将目标函数f:X概念的引人.设X为当前节点所有n个邻居节→R看作有界函数，则f在C约束下的条件模糊优点连接方案组成的论域:越集X={XI'工2，I3，X4'…，Xn}, D=CI Mf. (2) f:X→R(R为实数集). 称fCD)为f在C约束下的条件模糊极大值.它们[收稿日期]2010一01-22C基金项目]湖北省自然科学基金项目(2009C0B100,2008COZ003, 2008COB342), 湖北省教育厅基金项目(Q20081402，Q20081409, 020081405) [伟者简介]李文浩(1982一).男，湖北武汉人，湖北工业大学硕士研究生，研究方向为网络安全技术
48 湖北工业大学学报2010年第5期满足式(1)以及如下求属函数:以跳数为择优依据，跳数越少，节点间的通讯受D(x) =C(x)八MfCx)路途因素影响越小，方案越优;反之，跳数越多，则通F(D) Cy) =V {D(x) = 讯受影响的概率也会随之增大，方案越劣.CCx)八MfCx)I fCx) =y} 经过ISP(lnternet Service Provider)数{n}尽方案选优的步骤.对于节点最优方案的确定，应遵循可能少如下3步:ISP的参与是P2P网络向P4P网络过渡的衡求解无条件模糊优越集Mf量指标之一.ISP主要作用是向用户提供接入互联求解条件模糊优越集D=CIMf 网支持，用户需要向ISP缴纳网络带宽使用费用以求解最佳方案决策，并对最佳方案进行排序.即及跨ISP所产生的→些费用.因此也可将ISP作为确定z养的大小顺序，使衡量方案优劣的指标之DCx养)= max{D(x) I xεX}. (3) 以所经过的ISP数量为择优依据，ISP数越少，工祷就是所求条件的最优方案，f(x川就是在模糊费用越小，方案越优;反之，经过的ISP数越多，所产约束C下的条件极大值，生的跨ISP费用亦越大，方案越劣. P2P网络对非P2P网络的影晌要尽可能小即节点的P2P网络平均占用ISP提供该节点2 P2P流量优化参数的确立带宽的百分比.针对自P网络实施流量优化的方法很多，比如分析这些因素，实际上是一个模糊约束下的条基于内容搜索的、基于底层网络信息的、基于拓扑特件极值问题，因此可以将问题1~4看作模糊约束，性的等等町，本文所提出的方法是在现有这些P2P将问题5看成目标函数.算法基础上的→些改良，针对这些方法进行优化，从而做到"优中选优"3 P2P流量分析经分析，P2P网络中较优的节点间的连接需要具备如下方面的因素.设P2P节点间连接的道路有n个，也就是说有n种方案可供选择，即: 通讯时间(t)非常短通讯时间，即节点向目标节点发出握手协议的x={工1，巧，町，且，….xn}.由于每个P2P节点都有极限节点负载能力(所探测包往返时间，其特点是体积小，基本不占用带连接的最大邻居个数，假设为3)，因此仅需要对上宽，只起到探测节点间通讯时间的作用，其原理类似述方案进行模糊约束下的条件极值排序，列出排名于Ping的工作方式，它的主要目的是通过t的大小前3个方案进行P2P连接，即可确定符合节点能力来衡量节点的距离远近，t越短，距离越近，方案越的最优方案.对这n个方案进行审议、评价后，将结优，反之越劣.果列入表 下载速度{v}相当快表1方案性能评价袭源节点a从第一跳节点所获取的下载速度(不方案考虑整条链路的带宽、拥塞、距离远近等因素，直接评价项X, X2 ‘万3ιT.， Xn 考虑其产生的结果速度Vb、V，)，亦即节点G的邻节C, 较长长较短很长很短点对于G的上传速度，如图1所示，图中叫，<叭，则C, '快较快很快很慢一般认为a与C的连接较a与b的连接优，即:V越大，下C较多很多较少很少一般3 载速度越快，方案越优，反之则越劣.C, 较多一般多很少多C78 73 80 34 48 s C，:通讯时间t非常短;C，:下载速度U相当快;C3:跳数m尽可能少;C:经过ISP数n少;Cs:Mj占用ISP带宽百分比.4表1中，t、u、m，n的数量都是可测的.为了减少因为参数过于详细而导致运算量增加，将这些数据模糊化，将它们的真值(详细参数)转化为各模糊约束集图1P2P流量分析图CE F(X)，(i=l，2，3，的的隶属度，对应的转i 跳数{m}尽可能少化关系见表2~表5.
第25卷第5期李文浩等基于模糊决策的P2P流量优化49 表2. C，隶属度关系转化表ms假设"…"中的数均小于)>>.很长因此可以确定ι、岛和工1依次最优，即方案n、方案很短较短一般较长长ττ2和方案1依次为最优方案.所以对于该节点的 O. 8 O. 6 O. 4 O. Z 4二100主三300~500 ~1000 ~2000 >2000 连接方案，应优先考虑方案n、方案2和方案1的连表3C，隶属度关系转化表KB/s 接.很慢较慢一般较快'快很快4 结束语 O. 2 O. 6 主三5主二10三二30主二100王三200>200 优化P2P网络的流量受多种因素的影响，本文C，为其它节点对于源节点的上传速度的方法与传统流量优化的方法不同在于，对现有的对于跳数和ISP数，由于在P2P网络中的跳数方案进行优中选优，引人模糊数学对影响P2P流量通常是远远大于ISP数的，因此可将跳数和ISP数的各种因素进行模糊分析，既能够体现P2P网络的的隶属度分开处理.表4C隶属度关系转化表随机性，又考虑了模糊性，能够取得较好的分析结3个果，分析结果可达到对P2P网络流量进行优化的目很少较少一般较多多很多标. O. Z 三三1运二3三三5~7 主主10>10 [参考文献]袋5C4隶属度关系转化表个很少较少一般较多多很多[lJ Ralf Steinmetz, Klaus ehrle, etal. Peer-to-peer sys› O. 8 O. 6 O. 4 O. 2 tems and applications [M]. NewYork:Spri吨er-Verlag2 3 4 5 >5 New York lnc, 2005: 7 -25. 表1中的ISP带宽百分比的目标函数f用公式[2J The Gnutella web site. Gnutella 2003 [EB/OLJ: ht tp: / ! gnutella. wego. com [3J Gedik axf B, Liu L, Peer C Q. A decentralized and self›-f(x) Mf(x) = f-minf configuring peer-to-peer information monitoring sys›替换计算，通过对表1的转换可以得到表[C]. Titsworth FM,ed Proc. of the 23rd IEEE Ind 表6方案性能评价转换表Conf. on Distributed Computer Systems. Providence: IEEE Computer Society, 2003: 490-499. 方案评价项[ 4 J Ioannis K. Vlachos, George D. Sergiad队Subset-X} X2 X3 X4 Xn Chood, entropy, and cardinality for interval-valued fuzz›1 C2 O. 6 1. 0 y sets--An algebraic derivation [J]. Fuzzy Sets and C3 O. 4 l. 0 o. 8 O. 6 Systems, 2007, 158(12): 1 384-1 396. CO. 4 O. 6 O. 2 1 O. Z [5 J Aberer K, Despotovic Z. Managing trust in a peer-Z›Mf 1. 00 O. 70 peer information and knowledge management [C]. 根据式(2)与表6可得Conference on Information and Knowledge Manage›ment, 2001: 310-317. I I I , I D=二一+一二十一一一十二一一十…十一一-Xl Xz X3 X4 Xn 由式(3)对D从大到小排序，并选出前三个最大数:Optimizatioo of P2P Network Stream ased 00 the Fuzzy Theory LI Wen-hao,CHEN Hong-wei, YU Zhao,CHEN Jian-xia (School of Com puter, H ubei University of Technology, Wuhan 430068, China) Abstract: In order to optimize the P2P network stream, the characteristics of the P2P network is analyzed, its speed, time, hops, ISP numbers and bandwidth as entry points for the optimization of P2P stream are determined. The mathematical optimization theory of fuzzy is used to analyze these parameters. The pur›pose of optimizing the P2P network stream based on the traditional optimization method can be achieved
50 湖北工业大学学报2010年第5期with using fuzzy optimum method. Keywords: stream optimize; membership degree; fuzzy estimate; peer-to-peer 〔责任编按:张岩芳](上接第43页)Software Testiog Approach ased 00 Data Exchaoge Model ZHAO Liang, LUO Wen-bing, SONG Zheng (China Software Testing Center, Beijing 100048,China) Abstract: Software testing based on data exchange is crucial to a distributed and heterogeneous system and also an important research area in software testing. However, the related theory and approach to software testing based on data exchange is not enough to satisfy current testing requirements. This paper presents a testing model of data exchange and a testing approach on the testing model, which has good scalability. Keywords: software testing; data exchange; model-based testing [责任编校:张岩芳](上接第46页)A Study of Trust ased 00 Game Theory in P2P Networks CHEN Li, CHEN Hong-wei, ZHOU Ke, CHEN Jian-xia (School of Computer, Hubei University of Technology, Wuhαn 430068, China) Abstract: With the wide appl cati m of P2P technology, we must pay attention to trust problem in P2P net›works. The knowledge of game theory is used to analyze the issue of trust in P2P networks by analyzing the trust relationship between rlOdes with the game model. This paper considers the repeated game situa›tions that the nodes do not know how long the relationship between them will last, and then the strategies to make healthy and orderly development of P2P networks are analyzed by adjusting the payment of the node. Finally, the simulation tool named Gambit is used to verify this game model. Keywords: peer to peer; game theory; tit for tat strategy; discount factor; present value; effective rate of return; Gambit [责任编按:张岩芳]
