CN101321161A - 一种基于市场模型的点对点网络信誉管理方法 - Google Patents
一种基于市场模型的点对点网络信誉管理方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种基于市场模型的点对点网络信誉管理方法，以基于DHT的P2P路由协议为基础，由买卖双方以及第三方监督者共同对节点信誉进行管理，与现有技术相比，其显著优点是节点能够获得的资源服务水平与它对系统的贡献直接关联；用户无法通过不真实的反馈信息为自己牟利，有效抑制了理性用户作弊的潜在动机；并且能够抵御恶意节点的各种攻击所造成的危害。在这种方法的辅助下，节点能够获得的资源服务水平与它对系统的贡献直接关联；用户无法通过不真实的反馈信息为自己牟利，有效抑制了理性用户作弊的潜在动机；并且能够抵御恶意节点的各种攻击所造成的危害。
Description
技术领域
本发明涉及点对点网络的管理方法，具体为一种基于市场模型的点对点网络信誉管理方法，针对以资源共享为目的的对等网络，基于DHT的P2P路由协议，对网络节点用户的信誉进行管理。
背景技术
对等网络中系统的开放性使它能够更为有效的利用因特网上边缘计算机的闲置资源，节点的自由性发掘了因特网中的潜在用户，参与构成系统的主体是大量随意自由流动的用户。然而系统的开放性和节点的自由性使对等网络缺乏对参与者的有效约束，导致占网络主体的理性节点的自私行为难以控制，针对对等网络的恶意行为难以根除。研究表明，在以文件共享为目的的对等网络中，大部分节点都有“搭便车”的行为，即获取其它节点的网络共享资源而自身不进行共享，恶意节点可以上载垃圾文件，伪造文件，甚至在系统中传播病毒。例如Napster中20％-40％的节点和Gnutella中70％的节点共享很少或不共享资源，Kazaa中有超过50％的音频文件是被污染的[1]，针对Gnutella的VBS.Gnutella蠕虫病毒也非常流行。
很多P2P网络的信誉管理系统过于依赖节点的反馈意见，但同时又无法保证节点反馈意见的真实性，恶意节点可以通过注入虚假的反馈信息干扰系统的正常运行。本发明针对考虑以资源共享为目的的对等网络，将参与资源共享系统的节点分为良性节点、理性节点和恶意节点。良性节点遵守系统规则，为系统提供良好的资源和服务水平；理性节点希望能够最大化自身利益，在可为自身谋取利益的时候有时会破坏系统规则；恶意节点可能结成共谋同盟，通过破坏预定规则影响整个系统的正常工作；本发明的信誉管理方法基于这三种分类对网络中的所有节点进行划分、管理。
发明内容
本发明要解决的问题是：目前以资源共享为目的的对等网络，其系统的开放性和节点的自由性使其缺乏对参与者的有效约束，很多网络的信誉管理系统过于依赖节点的反馈意见，但同时又无法保证节点反馈意见的真实性，恶意节点可以通过注入虚假的反馈信息干扰系统的正常运行。提出一种基于市场模型的点对点网络信誉管理方法。
本发明的技术方案是：一种基于市场模型的点对点网络信誉管理方法，设系统中个数为n的参与者集合P＝{P1，P2，......Pn}，每个节点具有唯一的节点标识符，并由系统自动分配监督者，监督者负责记录、存储并维护相应节点的信誉信息，在基于DHT的对等网络中，对于任意节点Pi，可以在节点标识符上使用s个全局可知的哈希函数映射到s个节点组成监督者集合S(Pi)，考虑到由于对等网络中的节点可能随时离开系统，产生的网络波动现象，如果某些节点在网络中不存在，则由其后继节点替补，买卖方节点在资源交易中的信誉管理方法的步骤为：
(1)买方节点发出资源请求信息并提供可用货币和买方可信度信息；
(2)愿意提供资源的卖方节点回应请求信息，并提供交易规模、服务质量以及卖方可信度信息；
(3)买方节点选定卖方节点，从卖方监督者集合处验证卖方节点提供的卖方可信度信息是否真实；
(4)卖方节点从买方监督者集合处验证买方节点提供的可用货币和买方可信度信息是否真实；
(5)(3)、(4)步骤的验证结果为真时，双方节点拟定合约确定交易规模与服务质量，并在可预期的时间内完成资源传输；
(6)买方节点发送反馈消息给卖方监督者集合，满意本次交易时为交易成功的消息，不满意时为投诉消息，后者更新卖方节点的可用货币和卖方可信度等信息；
(7)卖方监督者集合转发买方的反馈消息给卖方节点和买方监督者集合；
(8)卖方节点发送反馈消息给买方监督者集合，后者更新买方节点的可用货币和买方可信度等信息；
可用货币是系统分配给节点的可以支配、购买其他节点资源的等价物；买方可信度衡量节点作为买方节点参与交易的诚信度；卖方可信度衡量节点作为卖方节点参与交易的诚信度。
定义正常/非正常货币收入(In_MoneyN，In_MoneyAN)：买方节点确认交易成功后，卖方节点的正常货币收入增加合约中约定的金额，若买方节点提出投诉意见，卖方节点的非正常货币收入增加合约中约定的金额；正常/非正常货币支出(Out_MoneyN，Out_MoneyAN)：买方节点确认交易成功后，买方节点的正常货币支出增加合约中约定的金额，若卖方节点提出投诉意见，买方节点的非正常货币支出会增加合约中约定的金额；
本发明信誉管理方法使用以下3个指标对节点信誉进行评价：
(1)可用货币Avail_Money：Avail_Money＝In_MoneyN-Out_MoneyN-Out_MoneyAN可用货币的多少决定了节点可以选择的资源和服务水平，信誉管理方法通过刺激节点增加自己的可用货币达到激励共享的目的，并通过买方和卖方可信度两个指标从用户层次描述节点行为，增加可用货币的方法只有分享资源，为其他节点提供满意的服务；理性节点的“搭便车”行为将使得理性节点持续消耗自身的可用货币，而不能对可用货币进行补充，从而在可用货币消耗完毕后无法继续从系统中购买资源；
(2)卖方可信度Seller_Reliability：Seller_Reliability＝In_MoneyN/(In_MoneyN+In_MoneyAN)节点的非正常货币收入越多，节点的卖方可信度越低，越难找到交易者兑现货币；
(3)买方可信度Buyer_Reliability：Buyer_Reliability＝Out_MoneyN/(Out_MoneyN+Out_MoneyAN)节点的非正常货币支出越多，节点的买方可信度越低，越难从其他节点处购买资源；
节点的可用货币从系统层次综合反映了节点历史行为，节点的买方/卖方可信度从用户层次衡量了节点交易诚信度；每个节点可以出售自己的资源以换取货币，也可以使用货币购买自己所需的资源；卖方节点可以随时调整自己的策略，自由地对资源进行定价；买方节点根据价格和可信度选取最合适的卖方节点；通过货币与资源的转移实现买卖方之间的交易。
买卖节点在交易之前会就服务质量，交易成功需支付的货币金额签订合约。合约中约定的货币金额就是本次交易的规模，交易规模的大小直接反映了此次交易的重要程度。
本发明的管理方法中，节点无法选择自己的节点标识符，节点的监督者集合根据全局可知的哈希函数集随机选择，避免恶意节点刻意安排自己成为特定某个节点的监督者之一的情况；并通过大多数原则来统一监督者集合的意见以过滤可能存在的恶意节点的虚假信息，即如果恶意节点想要控制某个节点的信誉信息，就必须控制该节点的监督者集合中的超过一半的成员，否则监督者集合提供的信息就是可信的。
本发明提出了一种基于市场模型的信誉管理机制(Market Model based Reputationmanagement Mechanism，MMRM)，MMRM机制以基于DHT的P2P路由协议为基础，这种鲁棒的路由协议保证节点之间消息传递的可靠性。为了防止攻击者刻意选择节点标识符发动Sybil攻击，系统为每个节点随机分配标识符；同时为了保证在系统中传播的消息无法被恶意节点复制，伪造或篡改，本发明中传输的系统消息应当通过算法进行加密。
本发明与现有技术相比，其显著优点是节点能够获得的资源服务水平与它对系统的贡献直接关联；用户无法通过不真实的反馈信息为自己牟利，有效抑制了理性用户作弊的潜在动机；并且能够抵御恶意节点的各种攻击所造成的危害。在这种方法的辅助下，节点能够获得的资源服务水平与它对系统的贡献直接关联；用户无法通过不真实的反馈信息为自己牟利，有效抑制了理性用户作弊的潜在动机；并且能够抵御恶意节点的各种攻击所造成的危害。
附图说明
图1为本发明信誉管理方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明针对以资源共享为目的的对等网络，基于DHT的P2P路由协议，对网络节点用户的信誉进行管理。设系统中个数为n的参与者集合P＝{P1，P2，......Pn}，每个节点具有唯一的节点标识符，并由系统自动分配监督者，监督者负责记录、存储并维护相应节点的信誉信息，在基于DHT的对等网络中，对于任意节点Pi，可以在节点标识符上使用s个全局可知的哈希函数映射到s个节点组成监督者集合S(Pi)，考虑到由于对等网络中的节点可能随时离开系统，产生的网络波动现象，如果某些节点在网络中不存在，则由其后继节点替补。，
两节点交易时，卖方的职责是提供符合约定的资源与服务，买方的职责是接受资源后按约支付。下面是一次交易金额为10的的具体交易实例，流程如图1所示：
(1)买方节点发出资源请求信息并提供可用货币和买方可信度信息；
(2)愿意提供资源的卖方节点回应请求信息，并提供交易规模、服务质量(QoS)以及卖方可信度信息；
(3)买方节点选定卖方节点，从卖方监督者集合处验证卖方节点提供的卖方可信度信息是否真实；
(4)卖方节点从买方监督者集合处验证买方节点提供的可用货币和买方可信度信息是否真实；
(5)(3)、(4)验证为真时，双方节点拟定合同约定交易规模与服务质量，并在可预期的时间内完成资源传输；
(6)买方节点发送反馈消息给卖方监督者集合，满意本次交易时为交易成功的消息，不满意时为投诉消息，后者更新卖方节点的可用货币和卖方可信度等信息；
(7)卖方监督者集合转发买方的反馈消息给卖方节点和买方监督者集合；
(8)卖方节点发送反馈消息给买方监督者集合，后者更新买方节点的可用货币和买方可信度等信息。
按照交易可能产生四种结果，根据公式：
(1)可用货币Avail_Money：Avail_Money＝In_MoneyN-Out_MoneyN-Out_MoneyAN；
(2)卖方可信度Seller_Peliability：Seller_Reliability＝In_MoneyN/(In_MoneyN+In_MoneyAN)；
(3)买方可信度Buyer_Reliability：Buyer_Reliability＝Out_MoneyN/(Out_MoneyN+Out_MoneyAN)；
交易双方的初始信息和信誉信息更新结果如下表1所示。参与节点根据交易对方节点的事实行为与预先拟定的合同是否符合一致来对对方进行评价。由于双方节点是唯一的事实行为与预先拟定合同的知情者，因此由其他机构来检验其评价是否符合事实是不合适的。我们的主要思想是通过设定规则，使得节点的不切实际的评价无法给其带来利益，相反会损害其可信度等标准，只有在节点做出与事实一致的评价时，它所能获得的利益才是最大的。这是创新点之一也是合情合理的。
买方与卖方互相满意时，货币正常转移，双方可信度提高，否则货币无法正常转移，且被投诉的一方的可信度会降低。
在本发明基于市场模型的信誉管理方法MMRM中，两节点交易时有一方恶意破坏合约会导致买卖双方互相投诉。从表1中对照(1)(4)两种情况，互相投诉时监督者采信投诉并同时惩罚双方节点因此失败的交易结果对双方都没有益处。理性节点与遵守规则的节点进行交易时，可选择的策略和收益对比如下表所示，拒绝支付或售价虚高的行为不会给自己带来预想的利益，反而会降低自己的可信度，理性节点是没有动机去这样做的。理性节点与恶意节点进行交易时，受到损害的理性节点同样会选择遵守规则进行投诉。因此理性节点最好的策略是合作，即MMRM能够引导理性节点遵守合约，诚实反馈。
表1：交易实例更新
点对点网络系统中不断有节点离开和加入，但节点数量保持不变，并假设各个文件的访问概率一样。随机选取节点发出查询资源的请求，并根据自身策略选择卖方节点，最后进行货币转移和可信度更新。系统中三类节点按照以下的策略调整自己在系统中的行为：
良性节点作为买方节点时可信度阈值较高，在满足支付条件的情况下，优先选择高可信度的节点作为交易对象；作为卖方节点时，为系统提供较高质量的资源服务水平，其资源的平均售价也较高，更易获得可用货币；
理性节点作为买方节点时可信度阈值设置较低，通过计算预期风险选择最合适的卖方节点。在可用货币能够满足自身使用时，理性节点采取“搭便车”的策略，不提供资源服务；可用货币逐渐减少到无法满足使用后，理性节点开始与其他节点共享资源以获取可用货币，同时理性节点对自己的资源定价较低以降低其预期风险，吸引其他节点选取他作为卖方节点；
恶意节点在系统中模拟了多种恶意行为，包括简单攻击，叛变者攻击，共谋攻击等。最初它们在系统中扮演诚实的节点提升自己的可信度。开始进行恶意活动后，作为卖方节点提供虚假资源或报价虚高，作为买方节点拒绝支付甚至污蔑投诉对方，恶意节点间互相“吹捧”。当其可信度水平降低到一定程度时，则会丢弃自己的标识符，以新的身份加入到系统中。
本发明的管理方法中，节点无法选择自己的节点标识符，节点的监督者集合根据全局可知的哈希函数集随机选择，避免恶意节点刻意安排自己成为特定某个节点的监督者之一的情况；并通过大多数原则来统一监督者集合的意见以过滤可能存在的恶意节点的虚假信息，即如果恶意节点想要控制某个节点的信誉信息，就必须控制该节点的监督者集合中的超过一半的成员，否则监督者集合提供的信息就是可信的。假设在系统规模为n，其中m个为恶意节点，监督者集合包含s个节点，监督者集合中恶意节点的数量不超过一半时该监督者集合提供的信息就是可信的，其概率为：
假设在规模为1000的网络中存在30％的节点为恶意节点，每个节点的监督者集合包含10个节点，按照上式，该集合可信的概率为95.27％，表明监督者集合的大多数原则能够有效保证其提供的信息是可信的。
Claims (4)
1、一种基于市场模型的点对点网络信誉管理方法，其特征是设网络系统中个数为n的参与者集合P＝{P1，P2，......Pn}，每个节点具有唯一的节点标识符，并由系统自动分配监督者，监督者负责记录、存储并维护相应节点的信誉信息，在基于DHT的对等网络中，对于任意节点Pi，在节点标识符上使用s个全局可知的哈希函数映射到s个节点组成监督者集合S(Pi)，考虑到由于对等网络中的节点可能随时离开系统，产生的网络波动现象，如果某些节点在网络中不存在，则由其后继节点替补。买卖方节点在资源交易中的信誉管理方法的步骤为：
(1)买方节点发出资源请求信息并提供可用货币和买方可信度信息；
(2)愿意提供资源的卖方节点回应请求信息，并提供交易规模、服务质量以及卖方可信度信息；
(3)买方节点选定卖方节点，从卖方监督者集合处验证卖方节点提供的卖方可信度信息是否真实；
(4)卖方节点从买方监督者集合处验证买方节点提供的可用货币和买方可信度信息是否真实；
(5)(3)、(4)步骤的验证结果为真时，双方节点拟定合约确定交易规模与服务质量，并在可预期的时间内完成资源传输；
(6)买方节点发送反馈消息给卖方监督者集合，满意本次交易时为交易成功的消息，不满意时为投诉消息，后者更新卖方节点的可用货币和卖方可信度等信息；
(7)卖方监督者集合转发买方的反馈消息给卖方节点和买方监督者集合；
(8)卖方节点发送反馈消息给买方监督者集合，后者更新买方节点的可用货币和买方可信度等信息；
可用货币是系统分配给节点的可以支配、购买其他节点资源的等价物；买方可信度衡量节点作为买方节点参与交易的诚信度；卖方可信度衡量节点作为卖方节点参与交易的诚信度。
2、根据权利要求1所述的一种基于市场模型的点对点网络信誉管理方法，其特征是定义正常/非正常货币收入(In_MoneyN，In_MoneyAN)：买方节点确认交易成功后，卖方节点的正常货币收入增加合约中约定的金额，若买方节点提出投诉意见，卖方节点的非正常货币收入增加合约中约定的金额；正常/非正常货币支出(Out_MoneyN，Out_MoneyAN)：买方节点确认交易成功后，买方节点的正常货币支出增加合约中约定的金额，若卖方节点提出投诉意见，买方节点的非正常货币支出会增加合约中约定的金额；
信誉管理方法使用以下3个指标对节点信誉进行评价：
(1)可用货币Avail_Money：Avail_Money＝In_MoneyN-Out_MoneyN-Out_MoneyAN可用货币的多少决定了节点可以选择的资源和服务水平，信誉管理方法通过刺激节点增加自己的可用货币达到激励共享的目的，并通过买方和卖方可信度两个指标从用户层次描述节点行为，增加可用货币的方法只有分享资源，为其他节点提供满意的服务；
(2)卖方可信度Seller_Reliability：Seller_Reliability＝In_MoneyN/(In_MoneyN+In_MoneyAN)节点的非正常货币收入越多，节点的卖方可信度越低，越难找到交易者兑现货币；
(3)买方可信度Buyer_Reliability：Buyer_Reliability＝Out_MoneyN/(Out_MoneyN+Out_MoneyAN)节点的非正常货币支出越多，节点的买方可信度越低，越难从其他节点处购买资源；
节点的可用货币从系统层次综合反映了节点历史行为，节点的买方/卖方可信度从用户层次衡量了节点交易诚信度；每个节点可以出售自己的资源以换取货币，也可以使用货币购买自己所需的资源；卖方节点可以随时调整自己的策略，自由地对资源进行定价；买方节点根据价格和可信度选取最合适的卖方节点；通过货币与资源的转移实现买卖方之间的交易。
3、根据权利要求1或2所述的一种基于市场模型的点对点网络信誉管理方法，其特征是节点无法选择自己的节点标识符，节点的监督者集合根据全局可知的哈希函数集随机选择，避免恶意节点刻意安排自己成为特定某个节点的监督者之一的情况；并通过大多数原则来统一监督者集合的意见以过滤可能存在的恶意节点的虚假信息，即如果恶意节点想要控制某个节点的信誉信息，就必须控制该节点的监督者集合中的超过一半的成员，否则监督者集合提供的信息就是可信的。
4、根据权利要求1所述的一种基于市场模型的点对点网络信誉管理方法，其特征是买卖节点在资源交易之前就服务质量，交易成功需支付的货币金额签订合约，合约中约定的货币金额就是本次交易的规模，交易规模的大小直接反映了此次交易的重要程度。
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|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20081210 |