【正文】 設(shè)的 ， 但是節(jié)點(diǎn)的自私行為使得它們的能力表現(xiàn)出很大的異構(gòu)性 ， 節(jié)點(diǎn)總是希望能盡可能地利用網(wǎng)絡(luò)中的資源 ， 而對系統(tǒng)的貢獻(xiàn)則很少 ， 比如提供很少的存儲(chǔ)資源、計(jì)算資源等 ， 這樣必然導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)的可用資源存在很大的變數(shù) ， 研究表明 ，Gnutella 網(wǎng)絡(luò)中 70%的節(jié)點(diǎn)是 freerider 節(jié)點(diǎn) ， 這些節(jié)點(diǎn)只消費(fèi)其他節(jié)點(diǎn)貢獻(xiàn)的資源 ，卻不共享自己的資源。它以 “ 對象 ” 格式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)并且支持屬性級(jí)的數(shù)據(jù)查詢。下面介紹 P2P面臨的一些主要安全缺陷： ，當(dāng)一個(gè)局域網(wǎng)中有相當(dāng)數(shù)量的節(jié)點(diǎn)在進(jìn)行交互通信時(shí) ，就會(huì)使帶寬急速增加以致妨礙到正常的網(wǎng)絡(luò)訪問。 P2P作為一種重要的分布式技術(shù)已經(jīng)在共享文件、對等計(jì)算 ,協(xié)同工作等多個(gè)領(lǐng)域得到了越來越多的應(yīng) 用 。有關(guān)信任的概念不存在廣義和統(tǒng)一定義。 信任模型的 分類 網(wǎng)絡(luò)模型 Network又可以簡單抽象為一個(gè)有向圖 G =〈 V ,E〉 ,其中 V 表示節(jié)點(diǎn)集合 , E 表示有向邊的集合 ,不同的網(wǎng)絡(luò)模型中節(jié)點(diǎn)之間的關(guān)系不同 ,因而有不同的邊集合。在計(jì)算 信任度 的過程中 ,需要大量相關(guān)數(shù)據(jù) ,但保存所有實(shí)體歷史數(shù)據(jù)的方案顯然是不可行的 ,將造成存儲(chǔ)空間的不足。為 了降低信任模型的開銷 ,首先需要降低信任評(píng)估算法的復(fù)雜度 ,但信任算法過于簡單 ,則會(huì)抵消信任機(jī)制的效果。因此要求存取信任數(shù)據(jù)所經(jīng)過的網(wǎng)絡(luò)跳數(shù)盡可能少 ,這樣才能減少傳送時(shí)間 ,降低傳輸開銷。節(jié)點(diǎn)之間的交互與協(xié)作 的 基礎(chǔ)就是信任。 2 ??xF 3. 210 3 ???? ??? ???? ??x 根據(jù)上面的 條件，下面對 節(jié)點(diǎn)的策略選擇 ， 即信任策略的選擇及其動(dòng)力基礎(chǔ)進(jìn) 行 分析。這么做，對于這種系統(tǒng)來說是完全允許的，系統(tǒng)不可能察覺到它所表現(xiàn)的良好行為知識(shí)圍了在某個(gè)時(shí)機(jī)實(shí)施自己的惡意目的。計(jì)算節(jié)點(diǎn) x 信任度的公式為： )()(),(),()()(1 xGHnxFixGixSmxQxFi ????? ?? （ 36） )(xF 參數(shù)代表的是交易的總的節(jié)點(diǎn)數(shù)； ),( ixS 參數(shù)代表的是節(jié)點(diǎn) i 對節(jié)點(diǎn) x 交易的類型內(nèi)容； ),( ixG 參數(shù)代表的是節(jié)點(diǎn) i 對節(jié)點(diǎn) x 用戶交易成功后對此次交易的滿意評(píng)價(jià)值； )(xGH 參數(shù)代表的是過去的社團(tuán)對 x 節(jié)點(diǎn)的評(píng)價(jià)的信任度。 于是，一個(gè)節(jié)點(diǎn)的推薦反饋的可信度就應(yīng)該有個(gè)衡量標(biāo)準(zhǔn)，并且，他必須作為一個(gè)衡量尺度而加入到信譽(yù)值的計(jì)算公式當(dāng)中去。實(shí)體的歷史活動(dòng)信息是建立信任的基礎(chǔ)。那么 ， 如果 采用信任策略博弈節(jié)點(diǎn)的期望收益為 1Q ， 采用不信任策略博弈節(jié)點(diǎn)的期望收益為 2Q ， 全部節(jié)點(diǎn)的平均期望收益為 Q， 那么有 ： ?? ????? )1(1 xxQ （ 31） ?? ????? )1(2 xxQ （ 32） 21 )1( QxQxQ ????? （ 33） 則采取信任策略的節(jié)點(diǎn)在 t 階段策略的動(dòng)態(tài)變化速度 ， 可由下列動(dòng)態(tài)微分方程表示 ： )( 21 xdd tx ?? （ 34） 將式 ( 1) ~ ( 3)代入式 ( 4) 可得復(fù)制動(dòng)態(tài)方程為 ： ))()1()(()1( ???? ????????? xxxxdd tx （ 35） 在式 ( 5)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步討論博弈的進(jìn)化穩(wěn)定策略。 博弈信任模型 “博弈論”譯自英文 Game Theory， 以前 翻譯為“對策論”。 P2P 環(huán)境具有動(dòng)態(tài)性 ,節(jié)點(diǎn)會(huì)動(dòng)態(tài)地加入和退出 ,因而要保證信任數(shù)據(jù)的可用性 ,就要保證檔案節(jié)點(diǎn)隨時(shí)可用 ,要求對信任數(shù)據(jù)冗余存放 ,在部分檔案節(jié)點(diǎn)失效后 ,信任機(jī)制仍然能夠正常運(yùn)行。但是這種方法存儲(chǔ)和更新開銷過大 ,保持多個(gè)備份的同步也比較困難 ,給系統(tǒng)帶來不必要的負(fù)擔(dān)。 4)全局可信度模型 ： 為獲取全局的節(jié)點(diǎn)信任值 , 該類模型通過相鄰節(jié)點(diǎn)間相互滿意度的迭代 ,從而獲取節(jié)點(diǎn)全局的信任值 。由此可見：信任是主觀的；信任是動(dòng)態(tài)的，受一些不能監(jiān)控的行為的影響；信任的級(jí)別依賴于行為，反之信任也影響行為。 在 P2P網(wǎng)絡(luò)中，需要通過公鑰 /多私鑰、非對稱加密機(jī)制來保護(hù)共享對象及其作者、發(fā)布節(jié)點(diǎn)和承載節(jié)點(diǎn)的匿名性。 (3)非對稱性 :即 A對 B的信任值不一定等于 B對 A的信任值。 P2P 計(jì)算主要應(yīng)用于對等協(xié)作、內(nèi)容分布、知識(shí)管理、資源共享等領(lǐng)域 , P2P 網(wǎng)絡(luò)是近年來興起的技術(shù)，隨著其規(guī)模的迅速增大， P2P 網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)的安全性和可靠性成為了重要的問題。而 SIGCOMM、 INFOCOM、 SPAA、 PODC、 ICDCS、 USENIX 和 HOTOS 等網(wǎng)絡(luò)通信、分布式系統(tǒng)領(lǐng)域的重要會(huì)議持續(xù)的關(guān)注 P2P 技術(shù)并增設(shè)了 P2P 專題討論會(huì)。 研究的目的與意義 隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用逐漸遍及日常生活的每一個(gè)角落，網(wǎng)絡(luò)資源也越來越豐富，怎樣才能共享網(wǎng)絡(luò)資源，發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)的作用 P2P 技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。 NET My Service 架構(gòu) 等都是協(xié)同工作的典型應(yīng)用。 P2P 用于分布式計(jì)算的優(yōu)勢在于每個(gè)對等點(diǎn)不再只是單純的接收計(jì)算任務(wù) ，它還可以根據(jù)自己的情況 (比如分到的任務(wù)太多 )再搜索其它空閑節(jié)點(diǎn)把收到的任 務(wù)分發(fā)下去。 P2P 多媒體傳輸?shù)淖钔怀霰憩F(xiàn)就是網(wǎng)絡(luò)電視的應(yīng)用，如 PPlive、 TVants 等。 高性價(jià)比 ：采用 P2P 架構(gòu)可以有效地利用互聯(lián)網(wǎng)中散布的大量普通結(jié)點(diǎn)，將計(jì)算任 湖南人文科技學(xué)院 本科 畢業(yè) 論文 3 務(wù)或存儲(chǔ)資料分布到所有結(jié)點(diǎn)上。 在傳統(tǒng)的 C/S 模式中，客戶端之間要進(jìn)行 通信 必須 通 過 服務(wù)器 對話 ，一旦服務(wù)器崩潰，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)也隨之癱瘓。因此 P2P 網(wǎng)絡(luò)發(fā)展很快，并 成 為先下研究的熱點(diǎn)。 File sharing。 P2P 網(wǎng)絡(luò)不是推翻現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而是在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)上構(gòu)建一個(gè)符合 P2P 特點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)，但是又不限于現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 。 它 的應(yīng)用模式也是多種多樣的 ， 在軍事、商業(yè)、通訊和個(gè)人應(yīng)用領(lǐng)域 ， P2P 模式都是大有可為的。從技術(shù)上講 ， 目前的 P2P 文件共享系統(tǒng)有以下幾種不同的形式 。在該項(xiàng)目中 ， 利用分布于世界各地的參與者的個(gè)人電腦組成的計(jì)算機(jī)陣列來計(jì)算處理射電天文望遠(yuǎn)鏡采集的信號(hào) ， 以搜索 湖南人文科技學(xué)院 本科 畢業(yè) 論文 5 外星文明跡象。 SkyPe 語音通信軟件 則 完全采用的是 P2P 技術(shù) ， 當(dāng)用戶之間需要語音通信時(shí) ， SkyPe 在覆蓋網(wǎng)中找出一條當(dāng)前帶寬最大的覆蓋網(wǎng)通路 ， 通過多跳轉(zhuǎn)發(fā)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。 本文的目的就是在了解，研究現(xiàn)有的 P2P 安全模型的基礎(chǔ)上，分析它們的利與弊，對現(xiàn)有的 P2P 模型進(jìn)行改進(jìn)，以解決現(xiàn)有 P2P 技術(shù)應(yīng)用中大量節(jié)點(diǎn)信息擁塞，不可靠 服務(wù)和欺詐行為等問題。 WonGoo是中科院計(jì)算所研制的一套 P2P技術(shù)平臺(tái)，該平臺(tái)主要為信息安全、網(wǎng)格計(jì)算提供支撐技術(shù)和試驗(yàn)環(huán)境，同時(shí) WonGoo的基礎(chǔ)部件將在開發(fā)完善之后以開放源代碼的方式向社會(huì)公開。 ，其中的節(jié)點(diǎn)可以頻繁的加入和退出。 P2P網(wǎng)絡(luò)越來越受到人們的重視 ,而安全問題是影響 P2P網(wǎng)絡(luò) 發(fā)展方面 。 ，并在其中借鑒了社會(huì)學(xué)等學(xué)科的知識(shí)。 P2P網(wǎng)絡(luò)安全問題主要是缺乏可靠的信任機(jī)制對 P2P網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的行為進(jìn)行約束和控制 。但如果數(shù)據(jù)量過少 ,也會(huì)影響實(shí)體信任度的評(píng)估準(zhǔn)確性 ， 特別是無法保證信任評(píng)估的動(dòng)態(tài)性。另外由于信任計(jì)算是一種分布計(jì)算方式 ,信任數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模式對計(jì)算信任度的開銷也有重要影響 ,如果數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過于分散 ,數(shù)據(jù)量過大 ,在計(jì)算信任度時(shí)網(wǎng)絡(luò)傳輸開銷也較大。另外也可采取數(shù)據(jù)壓縮方法進(jìn)一步減少實(shí)際傳遞的數(shù)據(jù)量。信任策略的選取也保證了網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的協(xié)作 ， 從而也保證了網(wǎng)絡(luò)的安全性與穩(wěn)定性。信任策略的選擇，動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)主要是由博弈收益矩陣的相應(yīng)參數(shù)所決定，此，接 下 湖南人文科技學(xué)院 本科 畢業(yè) 論文 18 來對 ? ， ? ， ? ， ? 四個(gè)參數(shù)的大小取值進(jìn)行討論，對信任計(jì)算進(jìn)行詳細(xì)的動(dòng)力分析。且這種系統(tǒng)由于只是從成功交易次數(shù)來評(píng)判節(jié)點(diǎn)信任度，從而打擊了交易量很少的誠實(shí)節(jié)點(diǎn) 的積極性。為了提高信任模型的準(zhǔn)確度和靈活性，引入 m， n 修正因子，對模型參數(shù)進(jìn)行修正。既查詢節(jié)點(diǎn)可能嫉妒或者報(bào)復(fù)其他惡意目的而提出與真實(shí)情況相反的結(jié)論。這種機(jī)制引入社團(tuán)的概念，在社團(tuán)內(nèi)為社團(tuán)成員提供評(píng)價(jià)和信息反饋。 因?yàn)?網(wǎng)絡(luò)帶寬等資源的限制 ，博弈節(jié)點(diǎn)的學(xué)習(xí)速度比較慢 ， 也就是說 ， 當(dāng) 一節(jié)點(diǎn)改變策略時(shí) ， 其他節(jié)點(diǎn)模仿學(xué)習(xí)的速度是比較慢的。但完全理性的假設(shè)并不普遍 , Alchian 基于生物學(xué)進(jìn)化論 “ 自然選擇 ” 思想 , 允許人通過模仿、試錯(cuò)以適應(yīng)不斷變化的環(huán)境 , 提出了進(jìn)化博弈理論。 (4) 可用性。 多對多 模式中每個(gè)節(jié)點(diǎn)的信任數(shù)據(jù)保存于多個(gè)節(jié)點(diǎn) ,因而可以避免因節(jié)點(diǎn)失效造成信任數(shù)據(jù)丟失節(jié)點(diǎn)的信任數(shù)據(jù)就被冗余存儲(chǔ)在多個(gè)檔案節(jié)點(diǎn)中 ,從任意一個(gè)檔案節(jié)點(diǎn)都可以取到相同的信任數(shù)據(jù) ,不但可以保證信任系統(tǒng)的可靠性 ,同時(shí)也可以用來鑒別信任 湖南人文科技學(xué)院 本科 畢業(yè) 論文 14 數(shù)據(jù)的真?zhèn)巍?目前流行的文件共享應(yīng)用 Kazaa采用的就是該方法 。 Gambetta 把信任定義為：主體對客體特定行為的可能性預(yù)期，取決于經(jīng)驗(yàn)，并隨著客體行為的不斷變化而修正。與傳統(tǒng) Mix機(jī)制相比，新的基于分組填充的 Mix機(jī)制，能在有效抵御信息量分析攻擊的同時(shí)，進(jìn)一步降低網(wǎng)絡(luò)的額外帶寬開 銷。 (2)主觀性 :不同的實(shí)體對同一個(gè)實(shí)體可能有不同的信任值。 湖南人文科技學(xué)院 本科 畢業(yè) 論文 9 第二章 P2P 網(wǎng)絡(luò)信任模型 網(wǎng)絡(luò)安全分析 P2P 作為一種分布式網(wǎng)絡(luò)對等模型，以其卓越的性能嶄露頭角。 有許多關(guān)于 P2P 技術(shù)的知名在研項(xiàng)目如麻省理工學(xué)院的 Chord、 ICSI 的 CAN、伯克利的 Tapestry 以及麻省理工聯(lián)合紐約大學(xué)、 Rice 大學(xué)等五所大學(xué)開展的 IRIS（ Infrastructure for Resilient Inter System）項(xiàng)目等。 此外 ， P2P 技術(shù)的應(yīng)用還包括：電子商務(wù)平臺(tái)中的在線金融服務(wù)和電子交易集市 ，基于 P2P 網(wǎng)絡(luò)的游戲系統(tǒng) ， 分布式 Web 緩存 ， 以及利用 P2P 技術(shù)的電子郵件系統(tǒng)等。另外 ，Sun公司的 JXTA規(guī)范和 Microsoft的 ?，F(xiàn)在 ， P2P 的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組織方式為這種計(jì)算技術(shù)提供了新的契機(jī)。基于 P2P 技術(shù)的流媒體分發(fā) (P2P streaming)具備CDN(Content Distribution Network)技術(shù)的低延時(shí)以及 IP 組播的可擴(kuò)展性特點(diǎn) ， 而且它的實(shí)施部署不需要改變 Inter 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議 ， 因而正在日益顯示出其旺盛的生命力和巨大的市場前景。 而且 服務(wù)是分散在各個(gè)結(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行的，部分結(jié)點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)遭到破壞對其它部分的影響很小。 網(wǎng)絡(luò) 與 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) 的對比 客 戶 端客 戶 端客 戶 端客 戶 端服 務(wù) 器 (a) 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) C/S 模式 (b) 對等網(wǎng)絡(luò) P2P 模式 圖 11 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和對等網(wǎng)絡(luò) P2P 技術(shù)與 C/S 模式互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的根本區(qū)別在于兩者的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同。在文件共享、分布式計(jì)算、在線交流甚至是企業(yè)計(jì)算與電子商務(wù)等應(yīng)用領(lǐng)域 P2P 都顯露出很強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢。 Trust model。 表 11 P2P 技術(shù)與 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò) 技術(shù)性能比較 性能 P2P C/S 模式 易管理 差 好 安全性 差 好 容錯(cuò)性 好 差 可擴(kuò)展性 動(dòng)態(tài) 靜態(tài) 中心依賴性 無中心依賴性 對服務(wù)器有很強(qiáng)的中心依賴性 傳輸速度 好 差 抗干擾性 好 差 資源利用率 高 低 網(wǎng)絡(luò)主要特點(diǎn) 對等互聯(lián)網(wǎng)尚無統(tǒng)一的定義，比較認(rèn)同的觀點(diǎn)是：整個(gè)網(wǎng)絡(luò)由許多權(quán)力平等、自治且相 互協(xié)作的節(jié)點(diǎn)組成，網(wǎng)絡(luò)資源分布于各個(gè)節(jié)點(diǎn)。目前 ， 對 等網(wǎng)絡(luò) 主要應(yīng)用在以下一些領(lǐng)域： 1. 分布 式數(shù)據(jù)存儲(chǔ) P2P 的分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)本身包含文件共享的功能 ， 但其目的與文件共享不同 ，它不像文件共享系統(tǒng)那樣將數(shù)據(jù)的傳輸率看成是最重要的屬性