【文章內(nèi)容簡介】 Chord方法為基礎(chǔ)實現(xiàn)資源的定位和搜索。（三）基于超節(jié)點改進的Chord方法[10]前面提到將文件關(guān)鍵字和節(jié)點m地址以分布式哈希表的方法分散在各個節(jié)點上，這樣做確實提高了資源的搜索效率，但在實際的共享網(wǎng)絡(luò)中，由于節(jié)點眾多，所有節(jié)點都位于同一個Chord環(huán)中是不現(xiàn)實的，在此提出了基于超節(jié)點的改進的chord方法。它有以下幾方面的好處：（1）超節(jié)點的引進大大降低了Chord環(huán)的復(fù)雜度，網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點不必再位于同一個Chord環(huán)中，可以根據(jù)區(qū)域?qū)hord環(huán)劃分，每個區(qū)域中選出超節(jié)點，管理著這個區(qū)域節(jié)點構(gòu)成的Chord環(huán)。（2）降低了節(jié)點內(nèi)路由表的大小，在Chord結(jié)構(gòu)中每個節(jié)點都維護一部分路由表，共有l(wèi)og2N個項(N為命名空間的大小)，其中第i項存放著距離該節(jié)點長度為2i+l的節(jié)點的后繼信息。當超節(jié)點引進劃分了Chord環(huán)后，實際上N變小了，每個節(jié)點維護的路由信息數(shù)也隨之減少。在原Chord環(huán)結(jié)構(gòu)中為了維護每個節(jié)點內(nèi)的路由表信息，每個節(jié)點(如A)周期性向它的后續(xù)節(jié)點(如B)發(fā)送消息，后續(xù)節(jié)點也向它的前驅(qū)節(jié)點發(fā)送回送消息。如果此時一個新的節(jié)點C加入到它們之間，節(jié)點C會通知節(jié)點B它現(xiàn)在加入網(wǎng)絡(luò)中。但節(jié)點A還不知道節(jié)點C的存在。下次節(jié)點A發(fā)送消息給節(jié)點B時，節(jié)點B將返回它的前驅(qū)節(jié)點C的信息。節(jié)點A存儲節(jié)點C的信息，并把節(jié)點C做為自己后續(xù)節(jié)點，同時通知節(jié)點C自己是節(jié)點C的前驅(qū)節(jié)點。如果節(jié)點退出Chord環(huán)，它必須分別向它的前后續(xù)節(jié)點發(fā)送通知，以便更新路由表。但由于某種原因，節(jié)點還沒有來及向前后續(xù)節(jié)點通告就退出Chord環(huán)，是環(huán)發(fā)生斷鏈。例如：結(jié)點C在節(jié)點A和節(jié)點B之間。節(jié)點A下次發(fā)送詢問消息時，沒有收到節(jié)點C的回復(fù)，節(jié)點可能嘗試幾次，如果到一定的時間還是沒有收到節(jié)點C的回復(fù)，節(jié)點A就判斷節(jié)點C退出chord環(huán)，但節(jié)點A不知道節(jié)點B是它的后續(xù)節(jié)點，從而產(chǎn)生斷鏈。需要一個穩(wěn)定的機制來處理這種事情的發(fā)生。超節(jié)點能很好的解決這一問題，在正常情況一下，每個節(jié)點都會定時的向超結(jié)點發(fā)送信息確認是否仍保持連接，當某個節(jié)點斷開連接后，超節(jié)點先得到此消息，向聚簇內(nèi)的普通節(jié)點廣播此信息，普通節(jié)點收到信息后修改路由表即可。（四）洪泛與Chord的結(jié)合在搜索過程中，搜索的資源可能是另一個區(qū)域的節(jié)點所擁有的，這個時候就需要超節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)查詢請求。聚簇內(nèi)的節(jié)點分布是結(jié)構(gòu)化的，可是超節(jié)點的分布是非結(jié)構(gòu)化的，在每個超結(jié)點中都維護著一張路由表，讓載著鄰居超節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)地址信息，例如，超節(jié)點A中記載著B的地址信息，B 中記載著A和C的地址信息，C中記載著B的地址信息。這種信息可以通過超節(jié)點入網(wǎng)時廣播獲得。超節(jié)點在轉(zhuǎn)發(fā)查詢請求時查詢自己的路由表，將信息轉(zhuǎn)發(fā)到鄰居超節(jié)點中，因為文件的查詢可能獲得多個查詢結(jié)果，用戶也希望獲得多個查詢結(jié)果，這樣可以從中任選一個信譽度高的，所以查詢信息的轉(zhuǎn)發(fā)可以無休止的進行下去直到所有的超節(jié)點都收到為止。這種方法被稱為洪泛法。但是這樣做存在兩個問題，第一，如果加入的節(jié)點很多，這種查詢信息的無休止轉(zhuǎn)發(fā)勢必影響文件搜索的效率。第二，當一個超節(jié)點收到查詢請求并轉(zhuǎn)發(fā)時，它可能還會將此信息轉(zhuǎn)發(fā)給發(fā)送信息給它的那個節(jié)點，這樣造成了大量的冗余，占用網(wǎng)絡(luò)帶寬，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)風暴。針對第一個問題，可以對傳統(tǒng)的洪泛做一些改進，加入TTL，限制消息存活的生命期，達到一定的值時該消息不再轉(zhuǎn)發(fā)下去，這樣做雖然有可能導(dǎo)致文件信息檢索的不完整，但提高了檢索的效率，在系統(tǒng)中可以根據(jù)查詢結(jié)果自行修改TTL值，若用戶在系統(tǒng)默認的TTL值情況下未能檢索到滿意的文件下載信息，可以增加此值，但TTL值不能超過255。針對第二個問題，可以在超節(jié)點加一個標識，當超節(jié)點A第一次接收到查詢請求時設(shè)該標識為l，將請求轉(zhuǎn)發(fā)給超節(jié)點B后，B會將此消息再次返還給A(A是B的鄰居節(jié)點)，這時A對此請求的標識已設(shè)為1自動將數(shù)據(jù)包丟棄不再轉(zhuǎn)發(fā)下去。綜上所述，本文中所提到的資源搜索算法使用了超節(jié)點間的洪泛和聚簇內(nèi)的基于Chord的分布式哈希表算法相結(jié)合的方法，大大提高了資源定位的效率。四、基于P2P的傳輸系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)（一）P2P傳輸系統(tǒng)的框架設(shè)計[2]P2P文件共享系統(tǒng)從宏觀上來講，可以大致分為4個層次：應(yīng)用層，通知層，網(wǎng)絡(luò)傳輸層和物理層(如圖6所示)。P2P文件傳輸系統(tǒng)應(yīng)用層通知層網(wǎng)絡(luò)傳輸層物理層圖6 P2P文件系統(tǒng)框架應(yīng)用層主要提供用戶與系統(tǒng)交互的界面。通過應(yīng)用層提供的文件服務(wù)接口，用戶享有一個虛擬的文件共享空間，用戶可以輸入想要搜索的文件名稱，設(shè)置上傳和下載的相關(guān)選項，用戶可以輸入想要搜索的文件名稱，設(shè)置上傳和下載的相關(guān)選項。應(yīng)用層屏蔽了下層路由、傳輸?shù)燃夹g(shù)細節(jié)，用戶可以像使用本地存儲系統(tǒng)一樣，訪問分布式存儲空間。通知層實現(xiàn)了節(jié)點的管理和目錄管理等功能，在選項。應(yīng)用層屏蔽了下層路由、傳輸?shù)燃夹g(shù)細節(jié)，用戶可以像使用本地存儲系統(tǒng)一樣這層中實現(xiàn)了整個P2P網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。首先是超節(jié)點的選取，其次，當普通節(jié)點登錄時，會將個人信息(如IP地址等)注冊到超節(jié)點上，超節(jié)點利用IP地址哈希后構(gòu)成基于Chord環(huán)的簇內(nèi)網(wǎng)內(nèi)結(jié)構(gòu)。節(jié)點共享的文件會通過哈希函數(shù)計算出關(guān)鍵字后將索引信息存入相關(guān)節(jié)點。網(wǎng)絡(luò)傳輸層是整個文件共享系統(tǒng)的核心，在這一層里主要完成節(jié)點對資源的搜索定位以及文件的上傳與下載功能。另外，為了提高系統(tǒng)的效率和安全性，可將負載平衡，服務(wù)質(zhì)量和網(wǎng)絡(luò)安全模型等相關(guān)因素加入這一層。物理層由分布各處的具有存儲空間和計算能力的計算機——系統(tǒng)節(jié)點及連接它們之間的底層網(wǎng)絡(luò)部件構(gòu)成。各個用戶節(jié)點通過貢獻自己的存儲空間和計算資源構(gòu)成P2P存儲系統(tǒng)的基本元素，是文件存儲的底層實體，物理層是整個系統(tǒng)的物理基礎(chǔ)。（二）P2P傳輸系統(tǒng)的界面設(shè)計應(yīng)用層主要涉及到整個P2P系統(tǒng)的界面設(shè)計，它只是P2P技術(shù)應(yīng)用的一個實例，提供方便的人機交互，真正一系列功能的實現(xiàn)在后面的通知層和網(wǎng)絡(luò)傳輸層實現(xiàn)，本系統(tǒng)旨在掌握P2P技術(shù)的應(yīng)用，為今后的網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺提供技術(shù)支持，重點放在網(wǎng)絡(luò)傳輸層，應(yīng)用層只涉及到對P2P傳輸過程中的一些設(shè)置和下載的顯示。按功能，可將應(yīng)用層分為下面幾個模塊：搜索模塊任務(wù)搜索模塊主要是為用戶提供搜索內(nèi)容的輸入，將搜索的內(nèi)容提交給網(wǎng)絡(luò)傳輸層，該模塊有兩種搜索模式：文件名搜索和用戶名搜索。(1)文件名搜索在本P2P系統(tǒng)中，文件共有三種屬性：文件名、擴展名和文件大小。搜索時，用戶輸入文件名關(guān)鍵字，然后通過網(wǎng)絡(luò)層在簇內(nèi)檢索并將查詢信息交給超節(jié)點轉(zhuǎn)發(fā)，搜索后將文件信息回傳給該節(jié)點。(2)用戶名搜索每個系統(tǒng)中的節(jié)點入網(wǎng)時都會提供自己的用戶名，為了提高系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全性，為每個節(jié)點設(shè)置一個信譽度，信譽度隨著上傳文件數(shù)目的增加而提升。在系統(tǒng)使用過程中，也許某個節(jié)點A對另外一個節(jié)點B提供的資源感興趣，下次還想查看B節(jié)點提供的文件下載列表，這時就可以在界面中輸入B節(jié)點的用戶名，搜索到該用戶后兩者建立連接由B將文件列表反饋給節(jié)點A。節(jié)點A也可以將節(jié)點B添加為好友，這一功能通過本地數(shù)據(jù)庫中的一個表來記錄，但由于沒有中心服務(wù)器，并不提供顯示好友是否在線功能，只有當搜索好友的文件列表時才會將好友是否在線的信息反饋給搜索節(jié)點(搜索不到文件列表表示不在線，即使在線但沒共享文件也視為不在線)。另外，同一聚簇內(nèi)節(jié)點間的傳輸平均速率是大于聚簇間節(jié)點的傳輸速率的，所以為了提高效率，本系統(tǒng)還提供了“我的網(wǎng)上鄰居”這一功能，點擊網(wǎng)上鄰居搜索按鈕后，超節(jié)點會將在線節(jié)點的信息(包括用戶名和信譽等級)下發(fā)給搜索節(jié)點，搜索節(jié)點可以通過點擊某一節(jié)點查看它的共享文件列表。在搜索模塊中，只是提供了文件名和用戶搜索，并沒有提供基于內(nèi)容的搜索。文件下載控制模塊[17]如大多數(shù)P2P應(yīng)用軟件一樣，本系統(tǒng)提供了文件下載控制模塊，主要包括以下幾種功能：(1)連接控制在下載過程中，由于種種原因(如網(wǎng)絡(luò)上傳節(jié)點網(wǎng)絡(luò)中斷)下載可能終止，系統(tǒng)提供自動重連機制，從兩方面進行設(shè)置：重試時間和重試次數(shù)。重試時間是設(shè)置連接超時值，重試次數(shù)是在未連上之前重新連接的次數(shù)。若經(jīng)過設(shè)定的重連次數(shù)仍沒有連上，該文件下載任務(wù)自動轉(zhuǎn)為停止，放到文件下載隊列的隊尾，需要手動才能重新回到下載文件的隊列。(2)存儲和共享目錄設(shè)置一般情況下系統(tǒng)都會提供默認的存儲和共享目錄，用戶將下載的文件和想要共享的文件分別放入這兩個目錄中，也可根據(jù)情況自己修改。(3)緩存設(shè)置早期有的P2P下載工具(如BT)沒有提供緩沖存儲機制，這對硬盤具有很大損耗，本系統(tǒng)中提供緩沖存儲功能，先將下載的內(nèi)容放入自行設(shè)定的緩存中，然后再寫到硬盤上。(4)下載任務(wù)隊列控制該控制功能主要完成兩方面的任務(wù)。首先是設(shè)置可同時下載的任務(wù)數(shù)，其他任務(wù)處于等待狀態(tài)。其次，是設(shè)置下載任務(wù)的優(yōu)先權(quán)，可將等待隊列中的某個任務(wù)置為優(yōu)先下載或優(yōu)先等待兩種模式。優(yōu)先下載時，將正在下載中的最后一個任務(wù)置為等待狀態(tài)，優(yōu)先下載的任務(wù)立即執(zhí)行；優(yōu)先等待時，當正在下載的某一任務(wù)下載完成時該任務(wù)立即執(zhí)行。(5)下載進度控制下載進度控制模塊主要是通過界面上按鈕的單擊事件觸發(fā)響應(yīng)函數(shù)對某個