[发明专利]一种基于贡献值的园区网P2P激励方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于贡献值的园区网P2P激励方法，应用于计算机网络技术领域。

背景技术

对等网络(P2P)是一种由若干协作的计算机构成的开放、匿名的网络。从服务的观点看，在这种网络中所有节点均是对等的，每个节点既是服务的提供者，也是服务的接受者。传统的P2P系统没有提供有效的激励机制，网络中各个节点互不从属于，均为自我管理并自主决定资源贡献，从而使大多数节点都表现出自私行为，进而导致下面两种现象的大量存在：

(1)搭便车(Free Riders)^[1]现象：大多数节点都不愿共享自己的资源，而是以一个搭便车者的身份去使用其他节点提供的免费可用资源。

(2)公共悲剧(Tragedy of Common)现象：由于P2P网络系统上大量相同资源的传播，从而造成了长期以来共享资源逐渐趋于一致，没有人愿意共享新的资源，大量重复资源作为非排他性的公共资源被大多数网络节点无节制地使用。

在Gnutella统计中，70％的用户从来不共享任何文件，50％的文件查询响应来自1％的共享用户。本专利发明人通过对所在单位校园网P2P数据交换平台的数据分析发现，50%的节点从来不共享任何文件，90%的共享文件时由8%的节点提供。由此节点的自私行为严重影响了P2P系统资源的平衡，降低了P2P网络的效率^[5]，因此，必须对搭便车和公共悲剧行为进行有效的抑制。

节点自私行为的存在，严重影响了P2P系统设计初衷的实现。目前，学者提出了多种解决这一问题的方法，其中效果较好、比较有代表性的一类方法是采取激励机制，主要包括基于信誉的激励机制、基于互惠互利模型的激励机制和基于虚拟货币模型的激励机制等。

(1)基于信誉的激励机制

基于信誉的机制主要是在P2P网络中引入了一个等级的概念，即每一个节点根据自己在网络的历史行为情况获得由网络中与它邻近的其他节点所评价得出的信誉值。基于信誉的激励机制的重点是尝试将节点的QoS和节点给系统作出贡献的程度相结合。

节点维护其它节点的行为历史，并在后来使用这些信息进行决策。节点A决定是否向节点B提供服务，基于节点B向系统中节点提供服务的情况。基于信誉的激励方法对大规模的节点、高度动态的成员构成以及非频繁的重复交互的P2P系统具有良好的可扩展性。各种基于信誉的激励机制的不同在于信誉值的计算以及信誉到具体决策策略的映射。

在信誉值的计算上，基于信誉的激励机制依赖于其它节点提供的推荐，因此需要有效应对其它节点提供的不诚实推荐。一般有三种方法实现信誉值的计算：1)通过私有的历史，即利用直接经验进行信任评价。这种方法适用于系统规模比较小的情况，并且在节点之间兴趣不对称的情况下难以实用。2)基于全局历史共享客观信誉(Objective Reputation)。这种方法无法区分其它节点提供的经验是否真实可信，无法应对不诚实反馈的攻击，并且在非结构化的P2P网络中很难得到节点的全局历史，因此难以实现。3)基于全局历史共享的主观信誉(Subjective Reputation)。这种方法在非结构化的P2P网络中同样面临难以实现的问题。为此，有方法根据非结构化P2P网络的特点，提出基于部分历史共享的主观信誉。这种方法能够有效地应对不诚实反馈问题，同时在非结构化网络中易于实现，是一种可行的方案。该方法使用邻居节点之间有限的信任信息交换实现信任评价，并且引入自适应的遗忘因子来应对恶意节点的策略性行为改变。在推荐信任度的计算上，我们使用服务信任和推荐信任度计算相分离的方法，并动态地根据交互结果进行推荐可信度的更新，能够有效地应对恶意节点的合伙欺骗行为和诽谤行为。为了防止节点在建立良好信誉之后不再提供服务，该方法在信任值计算时考虑时间因素，在没有新的交互经验发生时信任随时间衰减。因此，信任值的计算是时间相关的函数。

(2)基于互惠互利模型的激励机制

基于直接互惠的机制的基本思想是P2P网络中的服务提供节点在为其他节点提供服务后能得到某种直接优惠，该机制是资源交换非常有效的方式，但它存在只针对某一次资源交换的传输有效的弱点。也就是说每个节点对于其他节点历史信息的维护仅存在于一次交换中，在该次交换结束后，互相提供服务的节点对彼此的贡献情况将一无所知。虽然eMule和eDonkey不是采用针对一次传输的短暂性双向激励方式，它考虑对等节点的历史记录并进行积分排队，从而提供差异服务。但是经过统计表明，在大部分情况下也只有3％的节点的上传会给自己以前认识的节点，而其它上传是无法提供差异服务的。