带恶意节点和服务节点故障可修的P2P网络安全性能分析

Peer-to-Peer (P2P)网络是逻辑层分布式结构，在互联网内容分发与业务共享领域应用优势显著，每天在全球范围内有大量文件经由P2P业务上传和下载，使得P2P流量大幅增长甚至造成流量拥堵，降低节点在线能耗是提高P2P网络安全稳定性的关键所在。为控制节点不必要在线行为，本文基于现行混合P2P网络中存在的请求节点和恶意节点，为服务节点引入同步多重工作休假策略，建立带有负顾客、启动期、关闭期、工作休假且故障可修的M/M/c排队模型，研究P2P共享系统的机制及安全性能。采用矩阵几何解法以及Gauss-Seidel迭代法得到模型稳态分布及关键性能指标，通过数值实验分析各指标对系统性能的影响，通过纳什均衡和社会最优策略，得到P2P节点合理收费的社会效益最优值，为P2P网络提供更为有效的降低节点在线能耗的方案，从而提高网络安全稳定性。

P2P 现已成为大型通讯系统中不可缺少的技术，因其去中心化的理念，满足了用户日益增长的对下载速率和流媒体质量的要求，在分布式计算、多媒体、协同工作等方面有卓越优势，让服务器之间实现自动负载均衡[1]。在P2P 网络中，每个节点地位对等，兼备服务器和客户端双重身份，既能请求网络服务又能对请求做出响应，使得互联网通信由传统的C/S 结构向分布式P2P 结构迈进，不同计算机用户之间可以不经过中继设备直接交换数据或服务[2] [3] [4]。P2P 的流行伴随着较大的能耗问题和服务节点故障问题，导致用户在进行资源文件下载或使用时感到不便，对P2P 网络安全产生了不良影响，优化和完善P2P 网络系统是现在互联网亟待解决的任务。

近年来， P2P 网络因其去中心化、高性能、拓展性强等优点受到广泛关注。

李纲等[5]将流媒体与P2P技术相结合，讨论了在P2P 环境下的流媒体多点分布式调度技术和调度性能分析，以及多点调度下的带宽分配算法，最后给出了一个基于P2P 点组的流媒体协作调度模型。Michela M 和Fabio M [6]引入Qos概念，研究了P2P 文件共享应用程序节点上的内容管理策略。贺文华等[7]指出了P2P 网络应用于分布式计算、协同工作、多媒体的强大优势，分析了构建安全对等网络的必要性。Masahiro S [8]采用线性程序作为工具，分析了任意上传容量分布下基于TFT 的P2P 文件分发的最小分发时间，揭示了基于TFT 的P2P 文件分布的基本特征。Yin 等[9]详细介绍了媒体分发网络系统设计，建立用于描述系统中对等节点相互作用的动态模型，提出了对等体选择策略和带宽分配策略。Huo 等[10]在认知无线电网络的研究中， 提出了一种新的双速率传输节能策略，在收益支出结构的基础上，建立了收益函数，研究了纳什均衡策略和社会最优策略。

Lua 等[11]研究并分析了结构化和非结构化P2P 覆盖网络， 利用对比调查的方法讨论了各自的应用级网络性能。Lehrieder 等[12]开发了一个流体模型，动态地捕捉了缓存对P2P 网络系统的影响，并表明缓存会根据系统参数对系统动态产生不利影响。