P2P文件共享系统中Peer的行为评价
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1 行为评价
我们知道 Peer 的行为评价是信任的基础 ,没 有可靠的评价就不可能找到可信的 Peer. 因而 Peer 行为评价的意义是不言而喻的. 在这节我们具体给 出我们的行为评价方法 ———利用概率统计理论中 的总体估计和即时估计来对下一时刻或下一时期 的 Peer 行为进行较可靠的估计. 从而得到较准确
lim P
n →∞
∑ ∫ n
1nσ( i =1 Xi - nμ) ≤ x
=
x -∞
12πe -
2
t/
2d
t.
(2) 即可以用正态分布来近似地估计 Peer 该性能 的表现序列的分布. 但问题是由于 P2P 系统中 Peer 的变动较大 ,而 且 Peer 很可能会遇到对全新邻居的评价问题 ,也就 是说样本空间不够大. 甚至低于上文中一组测试的 数量 ,这时 ,再采用中心极限定理就会引起很大的
的行为评价结果. 111 表现序列
为了说明后面说明问题 ,我们首先引入表现序 列. 我们将一组测试中的测试成功率看成一个测试 数据并记录下来. 这和考试的道理相类似 ,一张试 卷上有一定数目的试题 ,分数是这一组试题的正确 率. 由这些测试数据组成的与时间相关的序列我们 称之为表现序列. 这样做的明显好处就是 ,可以说 明区分如下两种情况 :
Evaluation of behavior of Peers in Peer2to2Peer f ile sharing systems
J IANG Shou2xu , LOU Hong2wei , LI Jian2zhong
(School of Computer Science and Technology , Harbin Institute of Technology , Harbin 150001 , China)
如说一个恶意结点进行破坏需要一段时间 ,在这段
时间内他相对于破坏的目标而言一直表现为恶意
结点. 换言之 ,在一定的时间段内 Peer 有它比较固
定的行为方式 ,或者呈现通畅 、或者阻塞 、或者是段内 Peer 的行为是平滑的 ,表现序列呈
我们知道 ,评价的目的无非是想得到下一时刻 或下一时期对 Peer 行为的较可靠的估计. 就估计 而言 ,我们知道它分为即时估计和总体估计. 基于 此 ,本文采用即时估计来描述下一时刻 Peer 的可 能性能状态 ,也就是说估计下一时刻 Peer 的性能 ; 用总体估计来描述下一时段 Peer 的可能性能状 态 ,即估计下一时段 Peer 的性能. 也就是说对于一 个行为评价系统的输入应该是有关目标 Peer 的性 能表现的时间序列 ,输出应该是两种预测的结果. 其中总体评价可以用来指导我们选择可靠的邻居 , 而即时评价可以帮助我们决定对当前邻居的一些 策略如权限 、性能测试的密度 、测试算法调用的频 度等.
Abstract : Started with the research of evaluation of the behavior of peer is fundamental to the re2 search about trust , basing on being strict to the limitation of P2P system established , this paper classifies the behaviors of peer and also puts forward a set of evaluating and forecasting means of the behavior of peer in the Peer2to2Peer file sharing systems by comprehensively using some math2 ematical tools , such as representation sequence , instant estimation and overall estimation in prob2 ability statistics ,etc. The analysis results showed that the scheme of this method generates the er2 ror are in the accepted range. And it will provide the favorable and self2contained trust mecha2 nism for the right , abroad and longtime application to the P2P system. Key words :trust mechanism ; behavior evaluation ; representation sequence ; probability statistics
图 1 系统测得的通常情况的表现序列( 每 4 次一组)
112 文件可靠性序列的获取 我们知道 ,在信任机制的 Peer 的评价中文件
可靠性是一个很重要的指标. 因此 ,这里我们通过 文件可靠性 (表现) 序列的研究来对它进行分析. 文 件可靠性序列是指相邻 Peer 提供的查询答案中正 确完整的文件的比例 ,即其完整性. 因此我们使用 下面的方法来得到这个序列. 每个 Peer 将他所共 享的文件分成 5 份 ,对每一份采用 MD5 数字摘要 算法[3]得到 5 个数字摘要值 (128 位) ( H1～H5) ,再 对整个文件进行数字摘要 ,得到 H0. 当得到查询结 果时 ,Peer 比照 H0～H5 的值 ,一般而言 ,正确文件
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哈 尔 滨 商 业 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) 第 21 卷
误差. 这时 ,我们注意到由于测试的次数较少 ,相隔 的时间较短 , 我们可以认为在这样短的时间内 , Peer 的状态不会有明显的变化 ,也就是说可以用二 项式分布来近似描述 Peer 的表现.
姜守旭 ,娄洪伟 ,李建中
(哈尔滨工业大学 计算机科学与技术学院 ,黑龙江 哈尔滨 150001)
摘 要 :以节点的行为评价是信任研究的基础为切入点 ,在严格遵循纯 P2P 系统信任机制建立的限制 条件的基础上 ,综合运用表现序列和概率统计中即时估计 、总体估计等数学理论知识 ,最终提出了对 P2P 共享文件系统中的 Peer 行为的一套评价预测方法. 分析表明 ,该方法产生的误差在允许范围内. 从而 ,能够为 P2P 系统准确 、广泛 、长时间的得到应用提供良好 、完备的信任机制. 关键词 :信任机制 ;行为评价 ;表现序列 ;概率统计 中图分类号 :TP338. 8 文献标识码 :A 文章编号 :1672 - 0946 (2005) 06 - 0731 - 05
对 P2P ( Peer - to - Peer) 技术的定义有许多种 表述 , Mark D·B 将 P2P 定义为以直接交互的方式 得到计算机资源和服务的共享模式[1] . 该定义清楚 地将 P2P 和通常的客户/ 服务器 (C/ S) 模式区分开 来. 由于互联网上恶意 、自利结点的存在 ,使得对资 源共享节点的选择变得复杂. 如果不慎选择了不良 结点进行资源共享 ,轻者将得不到想要的资源 ,重 者其后果将不堪设想 ,因而选择可信任的 Peer 进 行合作就是 P2P 中一个值得探索的问题[2] .
现一定的平稳特性 ,可以认为在一段较短的时间段
内 Peer 的行为满足平稳随机过程 (宽平稳随机过
程) 的定义. 当然 ,由于测试的方法和 Peer 视野的
限制 ,同时 Peer 的表现也受一些随机情况的影响 ,
于是我们选用线性 AR (p) [4] 模型来近似地描述表
现序列在一定时间段内表现的平稳特性.
的副本要多于错误文件的副本 ,据此判定文件的正 确情况. 从而 ,再据 1. 1 提出的表现序列定义可以 求出完整性序列. 图 2 是运行文件完整性测试时的 系统界面 ,实际测得的文件完整性表现序列如图 3 所示.
图 2 文件完整性测试运行图
第 6 期 姜守旭 ,等 :P2P 文件共享系统中 Peer 的行为评价
114 总体估计的计算 为了得到下一时段的 Peer 的行为 ,我们根据
前面获取的文件的可靠性来对 Peer 进行总体估 计 ,以便对一个邻居 Peer 的行为进行预测.
有了前面 1. 2 的分析 ,这是一个相对容易解决 的问题. 虽然 Peer 表现出的性能有一定的随机性 , 但只要样本够多 ,根据独立同分布的中心极限定 理 ,设 x1 , x2 , …xn 为观测到的 Peer 某种因素的表 现序列 ,有
Peer A 在以前的 12 次测试中一直正常 ,但在 最近的 3 次测试中不正常.
Peer B 每 5 次测试就有一次不正常. 如果 按 照 常 规 的 方 法 他 们 的 评 价 结 果 都 是 018 ,是一样的. 而实际情况却是 A 目前出现了故 障 ,B 一直无法保证正常运行. 而采用若干次测试 为一组的方法就可以明显地区分这两种情况. 至于 组的大小则与评价的因素和测试频度有关. 比如在 我们的 P2P 系统中 ,采用“心搏”来测试通常情况 , 而心搏测试为每 3 秒一次 ,我们取组的大小为 4. 图 1 为系统测得的通常情况的表现序列.
收稿日期 :2005 - 04 - 08. 基金项目 :哈尔滨工业大学校基金 (项目号 : HIT. 2001. AEAQ18000103) . 作者简介 :姜守旭 (1968 - ) ,男 ,教师 ,博士 ,研究方向 :操作系统.
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哈 尔 滨 商 业 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) 第 21 卷
P2P 文件共享系统自问世以来 ,其效率和共享 的范围均为人称道 ,但其安全性却难如人意. 如果 我们能找到一种可以准确地甄别可信任与不可信
任的 Peer 的方法 ,无疑将推动 P2P 文件共享系统 的应用 ,尤其是可以将 P2P 系统应用到电子商务 、 电子政务等更严肃的领域.
因此对 P2P 系统而言 ,信任是一个非常重要的 问题. 能否解决该问题甚至会关系到 P2P 系统的进 一步发展. 而信任的基础就是评价 ,没有可靠的评 价就不可能找到可信的 Peer. 因而 Peer 行为评价的 意义是不言而喻的. 然而 ,目前对 P2P 系统信任问 题的研究大都集中于如何共享信任信息 ,而对如何 得到这些信息 、如何鉴别这些信息却未进行深入的 研究 ,或者只是采用简单的投票或加减积分法.
Mt = <1 Mt - 1 + …+ <pMt - p + 5 t .
(1)
在 AR(p) 模型中 ,下一个时刻的序列值与历史
值呈线性关系 ,同时还受到白噪声序列的影响. 白
噪声序列描述了随机误差或者随机干扰的情况.
图 4 给出了一个比较平稳的表现序列 ,说明在
该时间段内大部分数据比较集中.
图 4 某个时间段内的表现序列
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图 3 实际测得的文件完整 性表现序列 ( 每 5 次一组)
113 Peer 行为表现序列的平稳性 Peer 行为表现序列具有一定的平稳特性是进
行总体估计和即时估计的必要前提 ,有了文件的平 稳性我们才能对 peer 的行为进行预测.
经验表明 ,网络的状态会在一定的时间段内维 持不变 ,当然这个时间段不会很长 ,比如在几分钟 内. 而且 ,每个 Peer 的行为也有一定的稳定性 ,比
第 21 卷 第 6 期 2005 年 12 月
Journal
哈尔滨商业大
of Harbin University of
学 学 报 (自然科学版)
Commerce ( Natural Sciences
Edition)
Vol. 21 No. 6 Dec. 2005
P2P 文件共享系统中 Peer 的行为评价
我们知道 Peer 的行为评价是信任的基础 ,没 有可靠的评价就不可能找到可信的 Peer. 因而 Peer 行为评价的意义是不言而喻的. 在这节我们具体给 出我们的行为评价方法 ———利用概率统计理论中 的总体估计和即时估计来对下一时刻或下一时期 的 Peer 行为进行较可靠的估计. 从而得到较准确
lim P
n →∞
∑ ∫ n
1nσ( i =1 Xi - nμ) ≤ x
=
x -∞
12πe -
2
t/
2d
t.
(2) 即可以用正态分布来近似地估计 Peer 该性能 的表现序列的分布. 但问题是由于 P2P 系统中 Peer 的变动较大 ,而 且 Peer 很可能会遇到对全新邻居的评价问题 ,也就 是说样本空间不够大. 甚至低于上文中一组测试的 数量 ,这时 ,再采用中心极限定理就会引起很大的
的行为评价结果. 111 表现序列
为了说明后面说明问题 ,我们首先引入表现序 列. 我们将一组测试中的测试成功率看成一个测试 数据并记录下来. 这和考试的道理相类似 ,一张试 卷上有一定数目的试题 ,分数是这一组试题的正确 率. 由这些测试数据组成的与时间相关的序列我们 称之为表现序列. 这样做的明显好处就是 ,可以说 明区分如下两种情况 :
Evaluation of behavior of Peers in Peer2to2Peer f ile sharing systems
J IANG Shou2xu , LOU Hong2wei , LI Jian2zhong
(School of Computer Science and Technology , Harbin Institute of Technology , Harbin 150001 , China)
如说一个恶意结点进行破坏需要一段时间 ,在这段
时间内他相对于破坏的目标而言一直表现为恶意
结点. 换言之 ,在一定的时间段内 Peer 有它比较固
定的行为方式 ,或者呈现通畅 、或者阻塞 、或者是段内 Peer 的行为是平滑的 ,表现序列呈
我们知道 ,评价的目的无非是想得到下一时刻 或下一时期对 Peer 行为的较可靠的估计. 就估计 而言 ,我们知道它分为即时估计和总体估计. 基于 此 ,本文采用即时估计来描述下一时刻 Peer 的可 能性能状态 ,也就是说估计下一时刻 Peer 的性能 ; 用总体估计来描述下一时段 Peer 的可能性能状 态 ,即估计下一时段 Peer 的性能. 也就是说对于一 个行为评价系统的输入应该是有关目标 Peer 的性 能表现的时间序列 ,输出应该是两种预测的结果. 其中总体评价可以用来指导我们选择可靠的邻居 , 而即时评价可以帮助我们决定对当前邻居的一些 策略如权限 、性能测试的密度 、测试算法调用的频 度等.
Abstract : Started with the research of evaluation of the behavior of peer is fundamental to the re2 search about trust , basing on being strict to the limitation of P2P system established , this paper classifies the behaviors of peer and also puts forward a set of evaluating and forecasting means of the behavior of peer in the Peer2to2Peer file sharing systems by comprehensively using some math2 ematical tools , such as representation sequence , instant estimation and overall estimation in prob2 ability statistics ,etc. The analysis results showed that the scheme of this method generates the er2 ror are in the accepted range. And it will provide the favorable and self2contained trust mecha2 nism for the right , abroad and longtime application to the P2P system. Key words :trust mechanism ; behavior evaluation ; representation sequence ; probability statistics
图 1 系统测得的通常情况的表现序列( 每 4 次一组)
112 文件可靠性序列的获取 我们知道 ,在信任机制的 Peer 的评价中文件
可靠性是一个很重要的指标. 因此 ,这里我们通过 文件可靠性 (表现) 序列的研究来对它进行分析. 文 件可靠性序列是指相邻 Peer 提供的查询答案中正 确完整的文件的比例 ,即其完整性. 因此我们使用 下面的方法来得到这个序列. 每个 Peer 将他所共 享的文件分成 5 份 ,对每一份采用 MD5 数字摘要 算法[3]得到 5 个数字摘要值 (128 位) ( H1～H5) ,再 对整个文件进行数字摘要 ,得到 H0. 当得到查询结 果时 ,Peer 比照 H0～H5 的值 ,一般而言 ,正确文件
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哈 尔 滨 商 业 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) 第 21 卷
误差. 这时 ,我们注意到由于测试的次数较少 ,相隔 的时间较短 , 我们可以认为在这样短的时间内 , Peer 的状态不会有明显的变化 ,也就是说可以用二 项式分布来近似描述 Peer 的表现.
姜守旭 ,娄洪伟 ,李建中
(哈尔滨工业大学 计算机科学与技术学院 ,黑龙江 哈尔滨 150001)
摘 要 :以节点的行为评价是信任研究的基础为切入点 ,在严格遵循纯 P2P 系统信任机制建立的限制 条件的基础上 ,综合运用表现序列和概率统计中即时估计 、总体估计等数学理论知识 ,最终提出了对 P2P 共享文件系统中的 Peer 行为的一套评价预测方法. 分析表明 ,该方法产生的误差在允许范围内. 从而 ,能够为 P2P 系统准确 、广泛 、长时间的得到应用提供良好 、完备的信任机制. 关键词 :信任机制 ;行为评价 ;表现序列 ;概率统计 中图分类号 :TP338. 8 文献标识码 :A 文章编号 :1672 - 0946 (2005) 06 - 0731 - 05
对 P2P ( Peer - to - Peer) 技术的定义有许多种 表述 , Mark D·B 将 P2P 定义为以直接交互的方式 得到计算机资源和服务的共享模式[1] . 该定义清楚 地将 P2P 和通常的客户/ 服务器 (C/ S) 模式区分开 来. 由于互联网上恶意 、自利结点的存在 ,使得对资 源共享节点的选择变得复杂. 如果不慎选择了不良 结点进行资源共享 ,轻者将得不到想要的资源 ,重 者其后果将不堪设想 ,因而选择可信任的 Peer 进 行合作就是 P2P 中一个值得探索的问题[2] .
现一定的平稳特性 ,可以认为在一段较短的时间段
内 Peer 的行为满足平稳随机过程 (宽平稳随机过
程) 的定义. 当然 ,由于测试的方法和 Peer 视野的
限制 ,同时 Peer 的表现也受一些随机情况的影响 ,
于是我们选用线性 AR (p) [4] 模型来近似地描述表
现序列在一定时间段内表现的平稳特性.
的副本要多于错误文件的副本 ,据此判定文件的正 确情况. 从而 ,再据 1. 1 提出的表现序列定义可以 求出完整性序列. 图 2 是运行文件完整性测试时的 系统界面 ,实际测得的文件完整性表现序列如图 3 所示.
图 2 文件完整性测试运行图
第 6 期 姜守旭 ,等 :P2P 文件共享系统中 Peer 的行为评价
114 总体估计的计算 为了得到下一时段的 Peer 的行为 ,我们根据
前面获取的文件的可靠性来对 Peer 进行总体估 计 ,以便对一个邻居 Peer 的行为进行预测.
有了前面 1. 2 的分析 ,这是一个相对容易解决 的问题. 虽然 Peer 表现出的性能有一定的随机性 , 但只要样本够多 ,根据独立同分布的中心极限定 理 ,设 x1 , x2 , …xn 为观测到的 Peer 某种因素的表 现序列 ,有
Peer A 在以前的 12 次测试中一直正常 ,但在 最近的 3 次测试中不正常.
Peer B 每 5 次测试就有一次不正常. 如果 按 照 常 规 的 方 法 他 们 的 评 价 结 果 都 是 018 ,是一样的. 而实际情况却是 A 目前出现了故 障 ,B 一直无法保证正常运行. 而采用若干次测试 为一组的方法就可以明显地区分这两种情况. 至于 组的大小则与评价的因素和测试频度有关. 比如在 我们的 P2P 系统中 ,采用“心搏”来测试通常情况 , 而心搏测试为每 3 秒一次 ,我们取组的大小为 4. 图 1 为系统测得的通常情况的表现序列.
收稿日期 :2005 - 04 - 08. 基金项目 :哈尔滨工业大学校基金 (项目号 : HIT. 2001. AEAQ18000103) . 作者简介 :姜守旭 (1968 - ) ,男 ,教师 ,博士 ,研究方向 :操作系统.
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哈 尔 滨 商 业 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) 第 21 卷
P2P 文件共享系统自问世以来 ,其效率和共享 的范围均为人称道 ,但其安全性却难如人意. 如果 我们能找到一种可以准确地甄别可信任与不可信
任的 Peer 的方法 ,无疑将推动 P2P 文件共享系统 的应用 ,尤其是可以将 P2P 系统应用到电子商务 、 电子政务等更严肃的领域.
因此对 P2P 系统而言 ,信任是一个非常重要的 问题. 能否解决该问题甚至会关系到 P2P 系统的进 一步发展. 而信任的基础就是评价 ,没有可靠的评 价就不可能找到可信的 Peer. 因而 Peer 行为评价的 意义是不言而喻的. 然而 ,目前对 P2P 系统信任问 题的研究大都集中于如何共享信任信息 ,而对如何 得到这些信息 、如何鉴别这些信息却未进行深入的 研究 ,或者只是采用简单的投票或加减积分法.
Mt = <1 Mt - 1 + …+ <pMt - p + 5 t .
(1)
在 AR(p) 模型中 ,下一个时刻的序列值与历史
值呈线性关系 ,同时还受到白噪声序列的影响. 白
噪声序列描述了随机误差或者随机干扰的情况.
图 4 给出了一个比较平稳的表现序列 ,说明在
该时间段内大部分数据比较集中.
图 4 某个时间段内的表现序列
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图 3 实际测得的文件完整 性表现序列 ( 每 5 次一组)
113 Peer 行为表现序列的平稳性 Peer 行为表现序列具有一定的平稳特性是进
行总体估计和即时估计的必要前提 ,有了文件的平 稳性我们才能对 peer 的行为进行预测.
经验表明 ,网络的状态会在一定的时间段内维 持不变 ,当然这个时间段不会很长 ,比如在几分钟 内. 而且 ,每个 Peer 的行为也有一定的稳定性 ,比
第 21 卷 第 6 期 2005 年 12 月
Journal
哈尔滨商业大
of Harbin University of
学 学 报 (自然科学版)
Commerce ( Natural Sciences
Edition)
Vol. 21 No. 6 Dec. 2005
P2P 文件共享系统中 Peer 的行为评价