無線Ad-Hoc網(wǎng)絡中P2P文件搜索機制的研究

1 引言
無線Ad-Hoc網(wǎng)絡因其構(gòu)建容易、支持用戶移動性的特點，在無線通信領域中占有極其重要的地位并具有廣闊的應用前景。無線通信技術(shù)、移動技術(shù)的發(fā)展為無線Ad-Hoc網(wǎng)絡(WANET)提供了更廣泛的應用空間。經(jīng)常使用文件共享的P2P網(wǎng)非常適合 WANET。然而，在現(xiàn)有的無線Ad-Hoc網(wǎng)絡中直接應用P2P技術(shù)，會造成系統(tǒng)開銷大量增加，傳輸效率及查詢成功率不高，從而影響整個網(wǎng)絡的性能。在無線Ad-Hoc網(wǎng)絡(WANET)中方便快捷地實現(xiàn)P2P數(shù)據(jù)共享與交換，改善文件搜索和下載機制成為廣泛關注的課題。
這里提出一種將查詢功能和路由功能統(tǒng)一的跨層設計方案，利用分布式哈希表建立樹狀網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，使用P2P位置查找技術(shù)將文件位置信息分配在其間，每一網(wǎng)絡成員都存儲和保留系統(tǒng)資源的位置及路由信息，實現(xiàn)共享文件的定位查詢。在WANET中實現(xiàn)查詢和路由功能的統(tǒng)一，提高文件搜索和下載效率，定向查詢網(wǎng)絡資源，降低冗余開銷。

2 系統(tǒng)概述
這里WANET通過節(jié)點間的樹形邏輯結(jié)構(gòu)解決共享文件的定位查詢問題，隨著網(wǎng)絡新節(jié)點的加入樹形拓撲結(jié)構(gòu)增大。新節(jié)點只能通過某一個鄰居節(jié)點加入 WANET，每個WANET向外提供唯一的網(wǎng)絡ID，在同一ID的網(wǎng)絡中，每個節(jié)點只能擁有一個雙親節(jié)點。網(wǎng)絡有一個層次分明的樹狀拓撲結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有助于查找文件路徑(即從存放路徑的節(jié)點獲得到達文件存儲節(jié)點的路由)，以便從文件存儲節(jié)點下載文件。

為了存儲和保留位置信息以及路由信息，系統(tǒng)使用全分布哈希表，關鍵詞是所要共享文件的文件名，值是共享文件的全球統(tǒng)一的位置信息(節(jié)點MAC地址和節(jié)點文件的全路徑)。用一維空間來存儲關鍵詞和哈希值對，通過統(tǒng)一的哈希函數(shù)將每個關鍵詞映射到哈希鏈上的對應位置。統(tǒng)一的函數(shù)有助于節(jié)點之間信息分配的平衡， WANET中的每個節(jié)點負責存儲一段哈希鏈(與哈希表上的索引項對應)。如果某一節(jié)點負責哈希鏈段上包含某一文件哈希值，稱該節(jié)點為文件的路徑節(jié)點 (Pnode)，存儲文件F的節(jié)點就稱為文件節(jié)點(Fnode)。因此Pnode存儲攜帶位置信息的索引，F(xiàn)node存儲實際文件。因此，訪問一個文件的步驟如下：查詢節(jié)點(Qnode)哈希被搜索的文件名以確定哈希鏈上的值；訪問Pnode(哈希值包含在Pnode負責的哈希鏈內(nèi))；從Pnode獲取被搜索文件的位置(即Fnode)并確定從Pnode小節(jié)點到Fnode的路由；從Qnode獲取到Qnode-Fnode的路由，訪問Fnode，文件從 Fnode被下載。

3 樹形拓撲的建立和節(jié)點文件定位
圖1d表示一個含有7個節(jié)點的WANET網(wǎng)絡，在該網(wǎng)絡中，假定節(jié)點A、B、C、D、E、F、G提供的共享文件分別為(α1α2)、(β1β2)、(γ1)、(δ1 δ2)、(σ1)、(ε1)、(η1η2)。