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随着互连网(Internet)的普及、网络带宽的大幅增加、Internet端系统计算能力的增强和各种新的应用需求，使得对等计算(Peer-to-Peer computing，简称P2P)模式得以兴起并迅速成为计算机学术界和工业界关注的热点。基于P2P构建的系统一般具有以下特点：每个节点既可以是服务器，也可以是客户机。或者同时扮演服务器和客户机的角色；节点可以根据需要与其他任意节点在应用层建立连接。这类系统具有诸多潜在优势，如系统的可扩展性、低成本、资源可用性好和利用率高，而且能够满足许多新兴的应用需求等。
拓扑构造是P2P研究领域的核心问题。影响P2P拓扑稳定性和可用性的关键因素不仅体现在拓扑的可扩展性，还严重受制于节点的异构性和网络的动态性。有研究表明，影响节点异构和网络动态的关键因素在于节点的主观参与策略，并且节点依据其偏好(Preference)在不同领域(Domain)表现出不同的主观参与策略。可以用节点所表现出的可信任(Trust)程度来度量其在不同领域主观参与策略上的差异。
考虑节点可信度差异的拓扑称为信任敏感的拓扑(Trust-aware Topologies)，信任敏感的拓扑构造有利于拓扑的公平性和稳定性。然而，传统的对称拓扑是非信任敏感的，而现有信任敏感的非对称拓扑所基于的可信度度量方法过于粗糙，忽略了节点在不同领域、不同方面上可信度的区别，同样不利于拓扑的公平性和稳定性，影响到拓扑的使用效率。为了应对这些挑战，本文提出了基于多粒度信任模型(Multiple-Granularity TrustModel)的拓扑结构，并对其相关关键技术做了深入分析和研究，工作主要围绕以下诸方面展开：
(1)P2P环境下的信任机制。为了对P2P系统大量存在的恶意行为进行有效抑制，有必要对P2P环境下的信任机制进行研究。信任机制包括信任模型和可信度的分布式求解，其中信任模型是拓扑构造的基础。然而，现有信任模型在可信度计算的粒度和安全性等方面存在诸多问题，需要对此进行深入研究。
(2)结构化P2P的非对称信任敏感的拓扑结构。现有非对称信任敏感的拓扑难以保证拓扑的公平性和有效性，必须进行创新性研究。
(3)非结构化P2P的信任敏感的拓扑构造协议。现有非结构化P2P拓扑的构造协议欠缺对拓扑公平性的考虑，并且不能对网络中存在的某些恶意行为进行有效的抑制。其主要原因在于拓扑进化协议对节点可信度的不敏感性，忽略了节点在不同方面，不同领域中可信度的区别。信任敏感的拓扑进化协议有利于提高拓扑的有效性和安全性。
(4)P2P环境下的搜索算法。良好的搜索算法有利于提高拓扑的使用效率。现有搜索算法在搜索效率和查询精度方面存在诸多问题，需要对此进行改进；另外，在诸如P2P文件共享等应用中，用词歧义性问题仍然存在。查询扩展技术可以解决用词歧义性问题并被成功运用于Web搜索引擎中，然而，由于P2P系统的动态和大规模分散的特性，在P2P搜索算法中引入相应的查询扩展方法是具有挑战性的。
(5)P2P环境下的访问控制机制。访问控制机制依赖于特定的拓扑结构，P2P环境下的访问控制必须考虑到节点的异构性和系统的动态性，此外，P2P系统一般还具有大规模分散的特性，这都使得传统的访问控制机制在P2P环境下失去了效用。引入可信度的访问控制算法能较好的适用于P2P环境。
其中，(1)是本文工作的基础，(2)和(3)是基于(1)构造的，但(1)的可信度分布式求解是依赖于(2)的；(4)建立在(2)和(3)的基础上，(5)建立在(1)、(2)和(3)的基础上。
本文在上述工作中的主要贡献如下：
(1)提出了一种新的多粒度信任模型MGM，将信任模型的粒度进一步细化，能够对节点针对某一具体领域的信任度进行量化。同时探讨了可信度求解的收敛性(Convergence)和分布式实现算法，并就可能产生的安全问题给出了具体的解决方法。分析和实验表明，该模型较已有模型在可信度计算的粒度、迭代的收敛性和模型的安全性等方面有较大的提高。
(2)提出了一种基于多粒度信任模型的结构化拓扑结构MGT(Multiple-GranularityTree)，使得节点因可信度的差异而处于拓扑的不同位置，以确保公平性；同时对基于MGT的对象放置和定位机制、容错机制，以及拓扑构造和维护机制进行了讨论。分析和实验表明，与现有非对称信任敏感的拓扑相比，MGT在拓扑的公平性和可用性方面有较大的提高。
(3)提出了一种基于多粒度信任模型的针对非结构化P2P拓扑的自适应拓扑构造协议，该协议可以针对具体的领域进行拓扑进化，使得节点因领域可信度的差异在不同的领域拓扑中处于不同的位置，从而体现拓扑的公平性；该协议同时能对节点的恶意行为进行有效的抑制，并具有激励性质，鼓励节点提供更好的服务，以获得更高的回报。分析和仿真表明，该协议较现有协议在拓扑的有效性和安全性等方面有较大的提高。
(4)提出了一种有效的P2P环境下的查询扩展及其搜索算法。首先利用查询与文档的关联关系构建了LEM查询扩展方法，然后基于查询与文档用词的直接关联，构建了HEM查询扩展方法。同时对LEM和HEM方法所引起的通信开销及更新问题进行了讨论。最后在此基础上提出了一种基于查询扩展的P2P搜索算法。实验及分析表明，查询扩展及其搜索算法能大大提高搜索的效果。
(5)提出了一种P2P环境下有效的访问控制机制。在由叶节点和超级节点组成的协作域(Collaboration community)内采用了基于角色的访问控制机制，协作域的加入控制采用了基于信任的投票策略，不同协作域节点之间采用了基于信任的访问控制策略，以形成可信的互操作环境。与现有方法相比，本文提出的方法是细粒度的、基于内容的，并且考虑了节点的可信度差异。该方法能够很好的适用于P2P环境。基于上述研究成果，实现了对等计算内容管理原型系统PCMS，检验了上述模型和算法的可行性和有效性。