基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算答案

基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算-劉曉芳1．(1)什么是SOA？SOA有什么特點(diǎn)?請例舉幾種SOA的實(shí)例；(2)什么是WebService？簡要說明WebServices中Service的含義。答：〔1〕SOA的定義:SOA(service-orientedarchitecture)被設(shè)計(jì)為提供這樣的靈活性：將業(yè)務(wù)過程以及下層的IT根底設(shè)施作為一個(gè)平安的、標(biāo)準(zhǔn)化的組件〔即效勞〕,這些組件可以通過被重用的方式來適應(yīng)不斷變化的業(yè)務(wù)優(yōu)先級。SOA的特點(diǎn)有：效勞是自包含和模塊化的效勞支持互操作效勞是松耦合的效勞是位置透明的效勞是由構(gòu)件組成的合成模塊SOA的實(shí)例：CORBA〔CommonObjectRequestBrokerArchitecture,公共對象請求代理體系結(jié)構(gòu)〕DCOM〔DistributedComponentObjectModel分布式組件對象模型〕J2EEWWW〔2〕WebService是一種用URI標(biāo)識的軟件應(yīng)用，它的接口和綁定可以通過XML文檔定義、描述和發(fā)現(xiàn)。WebService支持通過基于Internet的協(xié)議、并利用基于XML的信息與其他軟件進(jìn)行直接的交互。Service的含義：應(yīng)用程序或者業(yè)務(wù)的不同功能單元，這些功能單元作為一個(gè)獨(dú)立的實(shí)例存在，并且通過松耦合、基于消息的通信模式和其他應(yīng)用程序或者效勞進(jìn)行交互。2.(1)請給出WebServices的體系結(jié)構(gòu)圖〔包含角色和行為的三角圖〕，并簡述各角色和行為的含義。(2)下列圖是WebServices的協(xié)議棧，將其補(bǔ)充完整；并簡述棧中每一層的作用?！?〕角色：〔自己翻譯的〕效勞需求者〔servicerequester〕：一個(gè)應(yīng)用程序、軟件模塊或者需要效勞的另一個(gè)效勞。效勞提供者〔serviceprovider〕：接受和執(zhí)行效勞使用者的請求的可尋址的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體。效勞中介〔servicebroker〕：包含一個(gè)可用效勞庫并且為感興趣的效勞使用者提供效勞提供者接口的查找。行為：Publish發(fā)布:一個(gè)效勞的描述只有被發(fā)布，該效勞才可以被效勞請求者發(fā)現(xiàn)和調(diào)用。使用的協(xié)議是WSDL。Find/Search查找:效勞請求者通過向效勞注冊中心查詢來定位符合自己要求的效勞。使用的協(xié)議是UDDI。Bind&Invoke綁定和調(diào)用:效勞請求者根據(jù)效勞注冊中心提供的效勞描述信息來調(diào)用效勞。使用的協(xié)議是SOAP?！?〕WebService協(xié)議棧中各層的作用：Discovery：效勞發(fā)現(xiàn)層:效勞請求者查詢可以調(diào)用的效勞。Composition：效勞組合層:組合Web效勞，從而可以形成新的Web效勞。ServiceDescription：效勞描述層:為調(diào)用效勞提供了具體的方法。包含效勞的接口和實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。XMLMessaging：XML信息層:用于調(diào)用效勞時(shí)傳送信息。Network：網(wǎng)絡(luò)傳輸層:采用廣泛使用的協(xié)議傳輸消息，并且能夠順利通過代理防火墻。3.(1)什么是WSDL？WSDL定義了service的哪些個(gè)方面？分別對應(yīng)于WSDL中的哪些元素？WSDL文檔被分為哪兩種類型？(2)請說明binding元素與portType之間的關(guān)系，為什么說“Bindingelementisgeneric〞?〔1〕WSDL一種用來定義網(wǎng)絡(luò)效勞的XML格式，該XML格式將網(wǎng)絡(luò)效勞定義為一組在信息的層次上操作的終端節(jié)點(diǎn)，這些信息包含基于文檔的信息和基于過程的信息。WSDL定義了Service的以下三個(gè)方面：a.效勞是什么〔效勞接口〕。對應(yīng)著portType與message和type元素。b.訪問規(guī)格〔怎樣使用效勞〕。對應(yīng)著binding元素。c.效勞的位置〔效勞在哪里〕。對應(yīng)著port及service元素。WDSL文檔分為以下兩種類型：a.效勞接口b.效勞實(shí)現(xiàn)〔2〕一個(gè)binding元素為一個(gè)portType描述了一個(gè)特定的的通信協(xié)議。每個(gè)binding與一個(gè)portType對應(yīng)，binding元素描述了portType中每個(gè)操作里面每個(gè)消息的具體通信協(xié)議。Bindingelementisgeneric〔Binding元素是泛化的〕因?yàn)樗皇呛唵蔚囟x了描述綁定細(xì)節(jié)的框架。實(shí)際的綁定細(xì)節(jié)通過使用擴(kuò)展元素的方式提供。這種架構(gòu)允許WSDL隨著時(shí)間的推移逐步演化，因?yàn)樵乜梢栽陬A(yù)定義的slot中使用。4．下面給出的代碼段是一個(gè)功能塊的JAVA語言描述，請給出該描述的WSDL描述，包括消息定義和portType定義〔消息格式使用RPC模式〕.<types><schemaxmlns=":///2001/XMLSchema"><elementname="ProductInfo"><complexType><sequence><elementname="name"type="xsd:String"/><elementname="price"type="xsd:double"/><elementname="stocks"type="xsd:int"/></sequence></complexType></element></schema></types><messagename="ProductInfoRequest"><portname="productID"type="xsd:String"/></message><messagename="ProductInfoResponse"><portelement="ProductInfo"name="productID"/></message><portTypename="ProductInquiry"><operationname="InquiryProduct"><inputmessage="ProductInfoRequest"/><outputmessage="ProductInfoResponse"/></operation></portType>5〔1〕什么是SOAP？特點(diǎn)？SOAP消息調(diào)用有哪幾種模式？SOAP提供了基于XML的通信框架，這個(gè)框架有什么特點(diǎn)？〔2〕畫出SOAP消息的結(jié)構(gòu)，并簡要解釋各局部的作用；(1)SOAP〔SimpleObjectAccessProtocol〕簡單對象訪問協(xié)議〔SOAP〕是一種輕量的、簡單的、基于XML的協(xié)議，它被設(shè)計(jì)成在WEB上交換結(jié)構(gòu)化的和固化的信息。SOAP特點(diǎn)：可擴(kuò)展性可在多種底層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議上使用獨(dú)立于編程模型SOAP消息調(diào)用的模式：理論上好似是四種組合吧document/literaldocument/encodedrpc/encodedrpc/literal(2)SOAP消息的結(jié)構(gòu)：a.SOAP消息的頭部是可選的，它包含了關(guān)于SOAP消息的特定應(yīng)用程序信息〔例如身份認(rèn)證、付款等〕。b.SOAP消息體是必須的，它包含了實(shí)際的SOAP消息，該消息是向最終的終端節(jié)點(diǎn)發(fā)送的。6.(1)在將SOAP與WSDL綁定時(shí)，SOAP定義了兩種消息格式：Document和RPC，請簡要說明這兩種方式的不同之處，并分別指出下面兩個(gè)SOAP消息屬于哪種式？SOAPMessage1SOAPMessage2〔2〕〔開放式問題〕談?wù)勀銓OAP協(xié)議的理解并說明為什么將SOAP作為WebServices的根本傳輸協(xié)議，而不采用和RPC？(1)將SOAP與WSDL綁定時(shí)，SOAP定義的兩種消息格式:a.文檔方式：說明消息體簡單的包含了一個(gè)XML文檔，該文檔的格式需要是發(fā)送者和接受者事先商定的。b.RPC方式：說明消息體包含了對于一個(gè)方法調(diào)用的XML描述。Message1是RPC方式，Message2是文檔方式。(2)SOAP有助于實(shí)現(xiàn)大量異構(gòu)程序和平臺之間的互操作性,SOAP是把成熟的基于的WEB技術(shù)與XML的靈活性和可擴(kuò)展性組合在了一起。在Web中簡單比效率和純技術(shù)重要。的優(yōu)勢在于它可以非常容易的創(chuàng)立-GET和-POST消息，并且響應(yīng)它不需要復(fù)雜的XML處理，因此是不使用SOAP時(shí)的最好選擇,但是不能夠利用HTML調(diào)用XML以復(fù)雜數(shù)據(jù)類型為參數(shù)的Web效勞。而這正是SOAP的優(yōu)點(diǎn)所在，同時(shí)SOAP向提供了顯式綁定，因此可以將SOAP在之上使用。RPC的優(yōu)點(diǎn)是通過直接遠(yuǎn)程訪問過程,防止煩瑣的打包和解包的過程,并且不依賴于某種特定的協(xié)議但RPC一般用于應(yīng)用程序之間的通信，而且采用的是同步通信方式，因此對于比擬小型的簡單應(yīng)用還是比擬適合的，因?yàn)檫@些應(yīng)用通常不要求異步通信方式。但是對于一些大型的應(yīng)用，這種方式就不是很適合了，因?yàn)榇藭r(shí)程序員需要考慮網(wǎng)絡(luò)或者系統(tǒng)故障，處理并發(fā)操作、緩沖、流量控制以及進(jìn)程同步等一系列復(fù)雜問題，所以需要使用SOAP.7．(1)給出UDDI數(shù)據(jù)模型的主要元素，并給出他們直接的關(guān)系；(2)UDDI定義了一套怎樣的機(jī)制使得我們能夠與其交互？(3)tModel結(jié)構(gòu)有何描述能力？它在UDDI中的兩種主要應(yīng)用是什么？(1)UDDI數(shù)據(jù)模型的主要元素:a.業(yè)務(wù)實(shí)體。通過描述其信息〔例如名字、描述和聯(lián)系〕和它提供的效勞，表示一個(gè)物理業(yè)務(wù)。b.業(yè)務(wù)效勞。表示一個(gè)業(yè)務(wù)提供的效勞。c.綁定模版。指出如何調(diào)用一個(gè)效勞。d.技術(shù)模型(tModel)。表示唯一的概念或者構(gòu)件。直接關(guān)系:(2)我們與UDDI交互的機(jī)制,通過UDDIAPI的方式。a.UDDI提供了一種程序設(shè)計(jì)模型和架構(gòu)，定義了與效勞注冊中心通信的規(guī)那么。b.通過已經(jīng)指定好的SOAP接口集合與UDDI進(jìn)行交互。c.在UDDI的標(biāo)準(zhǔn)中，所有的API都利用XML進(jìn)行定義，打包成一個(gè)SOAP消息，然后利用協(xié)議發(fā)送。(3)tModel結(jié)構(gòu)的描述能力:tModel結(jié)構(gòu)用于提供一種描述能力，這種能力描述了與某個(gè)標(biāo)準(zhǔn)、概念甚至一個(gè)共享設(shè)計(jì)的相符程度。在UDDI中的兩種主要應(yīng)用：定義技術(shù)指紋可以在UDDI注冊中心建立唯一的技術(shù)標(biāo)識，這個(gè)標(biāo)示是預(yù)先確定的標(biāo)準(zhǔn)，它就是tModel定義抽象命名空間引用有的結(jié)構(gòu)是用于定義組織標(biāo)示和分類信息的，在這些結(jié)構(gòu)中引用的tModel視為是抽象命名空間引用。8．(1)BPEL中與流程交互的效勞被定義為partner，按照交互類型的不同partner有不同的類型，簡要說明這三種類型，并在下列圖中指明每個(gè)partner所屬類型；(2)簡要說明BPEL中的順序、分支、重復(fù)、并發(fā)等結(jié)構(gòu)化活動(dòng)；(3)什么是BPEL抽象流程？它與具體流程相比有什么特點(diǎn)？你認(rèn)為它適合應(yīng)用在什么場景？BPEL中partner的三種類型:Parter是與一個(gè)流程交互的效勞。a.被調(diào)用partner:在流程的算法中作為一個(gè)完整的局部被調(diào)用的效勞。b.客戶機(jī)partner:調(diào)用流程的效勞。c.第三類partner:既可以由流程調(diào)用,也可以調(diào)用流程的效勞。圖中partnerA是第三類partner；partnerB是被調(diào)用partner。BPEL中的結(jié)構(gòu)化活動(dòng):<sequence>定義步驟的有序序列<switch>用現(xiàn)在常見的“case-statement〞方法產(chǎn)生分支<while>定義循環(huán)<pick>執(zhí)行可選路徑中的一條<flow>指定一些步驟應(yīng)該并行執(zhí)行抽象流程是局部被指定的流程，通常不是用來執(zhí)行的。它具有以下特點(diǎn)：a.可以通過抽象屏蔽操作細(xì)節(jié)b.當(dāng)描述業(yè)務(wù)協(xié)議的公共局部時(shí)，可以使用BPEL的概念來反響抽象程度的不同。c.只處理協(xié)議相關(guān)的數(shù)據(jù)d.采用非確定數(shù)值來隱藏行為的私有局部應(yīng)用場景：它具有良好的形式和完整的表達(dá)能力，因此可以用來規(guī)定操作細(xì)節(jié)上程度不一的流程。9．(1)SemanticWeb的核心概念是什么？它給WebServices帶來什么啟示？(2)RDF定義了獨(dú)立于域的表達(dá)處理元數(shù)據(jù)的根底，RDFS提供了描述特定域的機(jī)制，簡述二者之間的關(guān)系，并說明為什么有了RDF和RDFS還定義OWL？(3)按照表達(dá)能力有強(qiáng)到弱的順序給出OWL的三個(gè)子語言。(1)核心概念：語義網(wǎng)絡(luò)是對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)充，在語義網(wǎng)絡(luò)中，信息具有良好定義的語義，可以告訴機(jī)器可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行的操作，從而更好的支持計(jì)算機(jī)和人的協(xié)同操作。啟示：提供了一種帶語義支持的基于元數(shù)據(jù)的處理機(jī)制，使我們可以用一種機(jī)器可以處理的模式來描述和處理網(wǎng)絡(luò)資源，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)web效勞的自動(dòng)化查找，組合和調(diào)用。(2)二者關(guān)系：RDF是描述web資源及其關(guān)系的數(shù)據(jù)模型，采用“資源-屬性-屬性值〞的主謂賓結(jié)構(gòu)。RDFS是RDF的詞匯描述語言，定義了在RDF數(shù)據(jù)模型中用到的詞匯表。可以認(rèn)為RDFS是對RDF的補(bǔ)充，增強(qiáng)了RDF對資源的描述能力。為什么需要：RDF局限于二元謂詞，而RDFS局限于子類和屬性層次劃分，屬性的定義域和值域的約束。鑒于RDF和RDFS的表達(dá)能力有限，語義Web需要更強(qiáng)大的本體描述語言。OWL在語義和意義表達(dá)方面比RDF和RDFS有更多的方法，因此對于Web上機(jī)器可處理內(nèi)容的描述能力也更強(qiáng)。(3)三種OWL的子語言，即OWLFull、OWLDL和OWLLite，而且各子語言的表達(dá)能力由強(qiáng)到弱(OWLLite是表達(dá)能力最弱的子語言。它是OWLDL的一個(gè)子集，但是通過降低OWLDL中的公理約束，保證了迅速高效的推理。它支持基數(shù)約束，但基數(shù)值只能為0或l。因?yàn)镺WLLite表達(dá)能力較弱，為其開發(fā)支持工具要比其他兩個(gè)子語言容易一些。OWLLite用于提供給那些僅需要一個(gè)分類層次和簡單約束的用戶OWLDL〔DescriptionLogic，描述邏輯〕將可判定推理能力和較強(qiáng)表達(dá)能力作為首要目標(biāo)，而忽略了對RDFS的兼容性。OWLDL包括了OWL語言的所有語言成分，但使用時(shí)必須符合一定的約束，受到一定的限制。OWLDL提供了描述邏輯的推理功能，描述邏輯是OWL的形式化根底。OWLFull包含OWL的全部語言成分并取消了OWLDL中的限制，它將RDFS擴(kuò)展為一個(gè)完備的本體語言，支持那些不需要可計(jì)算性保證〔nocomputationalguarantees〕但需要最強(qiáng)表達(dá)能力和完全自由的RDFS用戶[6]。在OWLFull中，一個(gè)類可以看成是個(gè)體的集合，也可以看成是一個(gè)個(gè)體。由于OWLFull取消了基數(shù)限制中對可傳遞性質(zhì)的約束，因此不能保證可判定推理)應(yīng)該不用記這么多...10．(1)下列圖給出了OWL-S中描述service的上層本體，請將圖補(bǔ)充完整；(2)簡要說明OWL-S在建模service時(shí)定義了哪幾類流程。(3)OWL-S利用WSDL在ServiceGrounding中將service的抽象信息與傳輸協(xié)議、消息格式等具體細(xì)節(jié)綁定，下列圖給出了綁定細(xì)節(jié)，將其補(bǔ)充完整。(4)WSDL和OWL-S都能夠描述Web效勞。說明二者的區(qū)別與聯(lián)系。(1)(2)OWL-S在建模services時(shí)定義的幾類流程:原子流程：可以直接被調(diào)用，沒有子流程，在一個(gè)單獨(dú)的步驟里執(zhí)行。合成流程：由其他〔合成或者非合成〕的流程組成，組合流程需要有一個(gè)composedOf屬性。ControlConstruct類通過該屬性指示合成的控制結(jié)構(gòu)。簡單流程：簡單流程是一個(gè)抽象概念，用來提供某些原子流程的視圖或者是某些合成流程的簡單描述。(3)(4)WSDL是一種描述Web效勞的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它為效勞的描述定義了XML格式的可行框架,用于描述效勞的接口、綁定和訪問點(diǎn).OWL-S是一種上層本體建模語言，它以無二義性計(jì)算機(jī)可以理解的語言來表達(dá)Web效勞的屬性和能力。它支持使用者自動(dòng)化定位、選擇、使用、合成和管理Web效勞。OWL-S在實(shí)施初始根底技術(shù)時(shí)利用了WSDL。OWL-S的grounding的概念與WSDL綁定的概念大體上是一致的。一個(gè)OWL-S或者是WSDLgrounding使用OWL類作為在WSDL聲明的消息的抽象類型，并依靠WSDL綁定構(gòu)造來標(biāo)準(zhǔn)消息的格式。11．(1)簡要介紹flood算法；(2)在flood算法中，TTL和hop代表什么含義？(3)flood有什么優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？簡要介紹至少兩種flood的改良算法。(1)Flood算法是在純粹分布式結(jié)構(gòu)中采用的方法,不需要向索引效勞器報(bào)告共享的信息,而是將請求泛洪到直接相連的鄰居,再進(jìn)一步洪泛到所有的鄰居，直到收到響應(yīng),或者到達(dá)了最大的泛洪步數(shù)。(2)TTL與hop:TTL和hops用來控制請求的直徑或者范圍。在特殊情況下作為一個(gè)標(biāo)志使用，向前移動(dòng)的時(shí)候，減少TTL并且增加Hops。TTL〔Time-to-live〕是洪泛消息的生存周期Hops〔HopstoLive〕是洪泛消息生存的跳數(shù)當(dāng)某個(gè)Peer要查詢數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)定義查詢消息的生存期和跳數(shù)。然后首先把查詢消息發(fā)送給它的直接鄰居，再由直接鄰居將查詢消息發(fā)送到它們的鄰居，每前進(jìn)一步消息的生存期-1，跳數(shù)+1。如果消息的生存周期不為0或者每收到相應(yīng)信息那么繼續(xù)洪泛。隨著消息生存期的增加，可達(dá)的主機(jī)增多，也會(huì)產(chǎn)生許多的消息?！?〕flood的缺點(diǎn):flood算法容易造成控制信息的泛濫，消耗大量的帶寬，從而可能很快造成網(wǎng)絡(luò)擁塞甚至網(wǎng)絡(luò)的不穩(wěn)定，同時(shí)，局部性能較差的結(jié)點(diǎn)可能會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)被分片，從而導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的可用性較差，另外這類系統(tǒng)更容易受到垃圾信息，甚至是病毒的惡意攻擊。flood的優(yōu)點(diǎn):〔不確定〕此算法不要求維護(hù)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和相關(guān)的路由計(jì)算，僅要求接收到信息的節(jié)點(diǎn)以播送方式轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。穩(wěn)定性較高。Flood改良〔選兩個(gè)記〕：Gossip：在典型的gossip算法中，一個(gè)節(jié)點(diǎn)將新產(chǎn)生的信息發(fā)送給一組隨機(jī)選擇的結(jié)點(diǎn)。這些節(jié)點(diǎn)在下一輪也做類似的事，其他結(jié)點(diǎn)也如此，直到該消息已經(jīng)發(fā)送到所有的結(jié)點(diǎn)或者TTL小于0。如何確定隨機(jī)選擇的數(shù)量：a.由開發(fā)者的經(jīng)驗(yàn)決定，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)的擴(kuò)展進(jìn)行適應(yīng)。b.使用SCAMP〔可擴(kuò)展性的成員協(xié)議〕，每一個(gè)結(jié)點(diǎn)只是維護(hù)log(n)個(gè)成員結(jié)點(diǎn)FloodTrail：首先，一個(gè)結(jié)點(diǎn)將它的查詢用Flood標(biāo)記后通過P2P網(wǎng)絡(luò)洪泛出去，并且將它的每一個(gè)與鄰居的鏈接標(biāo)記為traillink。然后，對于同一個(gè)查詢，當(dāng)它的一個(gè)鄰居獲取到與并不是第一次獲取的消息時(shí)，返回一條簡短的“traillinkvalidation〞消息。如何在動(dòng)態(tài)覆蓋中工作：a.每個(gè)peer中都設(shè)置了一個(gè)定時(shí)器，該定時(shí)在在每次構(gòu)造了floodingtrail后立刻重置。b.一個(gè)peer的trail只在該peer的定時(shí)器到時(shí)之前對查詢播送有效。ICN(基于興趣的集群網(wǎng)絡(luò))：在ICN中，結(jié)點(diǎn)以集群的方式組織，集群的策略基于人的興趣。ICN是自組織、完全分布式、可伸縮并且是邏輯上分層的。ICN有兩到三個(gè)邏輯層次，這些層次位于一個(gè)動(dòng)態(tài)環(huán)境中，也就是說結(jié)點(diǎn)可以隨時(shí)參加或者離開這個(gè)環(huán)境。在三層的ICN中，有三種獲取數(shù)據(jù)的方式：a.從同一個(gè)集群中獲取b.從同一個(gè)類的不同集群中獲取c.從不同的類中獲取12．(1)請簡述HybridP2P，UnstructuredP2P和StructuredP2P〔DHT〕的查找機(jī)制；(2)從查詢效率、負(fù)載平衡、穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性等方面比擬三者的優(yōu)缺點(diǎn)，最后寫出這三種拓?fù)涞牟樵儠r(shí)間復(fù)雜度和存儲(chǔ)空間復(fù)雜度。(3)分別針對HybridP2P，UnstructuredP2P和StructuredP2P給出的實(shí)際的應(yīng)用例子?！?〕HybridP2P(混合化P2P)：包含索引效勞器的P2P網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)存放在Peer上，數(shù)據(jù)的索引放在索引效勞器上，Peer之間通過效勞器相互通信。當(dāng)某個(gè)Peer查找數(shù)據(jù)時(shí)，它會(huì)想效勞器發(fā)送查詢請求然后由效勞器完成查詢，并根據(jù)效勞返回的結(jié)果與存放所需數(shù)據(jù)的Peer進(jìn)行通信獲得相應(yīng)的數(shù)據(jù)。UnstructuredP2P(非結(jié)構(gòu)化P2P)：不包含中央效勞器的純P2P網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)存放在Peer上通過漫水法查找數(shù)據(jù)。即Peer在查找數(shù)據(jù)時(shí)，不是向中心效勞器查詢而是將查詢請求洪泛到自己的直接領(lǐng)居。如果未收到響應(yīng)，那么繼續(xù)向鄰居的直接鄰居洪泛直到收到響應(yīng)，或者到達(dá)最大的洪泛步數(shù)。StructuredP2P〔結(jié)構(gòu)化P2P〕：使用純分布式數(shù)據(jù)傳送技術(shù)和基于關(guān)鍵字查找的純P2P網(wǎng)絡(luò)。結(jié)構(gòu)化P2P在查找時(shí)采用基于關(guān)鍵字和DHT〔分布式哈希表〕的查找方法。將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)和結(jié)點(diǎn)信息構(gòu)為一張哈希表，然后用哈希算法將表中的各項(xiàng)分布到網(wǎng)絡(luò)上。當(dāng)某個(gè)結(jié)點(diǎn)查找數(shù)據(jù)時(shí)，采用類似折半查找的方法利用DHT在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中按關(guān)鍵字查找數(shù)據(jù)。〔2〕HybridP2P(混合化P2P)的優(yōu)點(diǎn)是易于管理，查詢效率較高，缺點(diǎn)是健壯性、可擴(kuò)展性和自組織能力差，沒有克服C/S模式的缺點(diǎn)，一旦索引效勞器出現(xiàn)問題整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就會(huì)癱瘓。UnstructuredP2P(非結(jié)構(gòu)化P2P)的優(yōu)點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)比擬簡單易于使用和實(shí)現(xiàn)，穩(wěn)定性較高，Peer的參加或者退出對網(wǎng)絡(luò)造成的影響不是很大，缺點(diǎn)是洪泛查詢易造成網(wǎng)絡(luò)播送風(fēng)暴，且查詢效率過低可擴(kuò)展性差。StructuredP2P〔結(jié)構(gòu)化P2P〕的優(yōu)點(diǎn)是：可擴(kuò)展性好、查詢速度較快、自組織能力好、網(wǎng)絡(luò)平衡度高，缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性較差，Peer的上下限會(huì)對網(wǎng)絡(luò)造成影響，同時(shí)查找數(shù)據(jù)時(shí)雖然速度較快但必須是精確匹配。StructuredP2PUnstructuredP2P復(fù)雜度：StructuredP2PUnstructuredP2P〔3〕HybridP2P：主要有Napster，Maze，Thunder，BitTorrent〔可能不需簡要說明，只是列舉即可〕Napster用戶啟動(dòng)Napster，然后連接Napster效勞器。Napster從用戶私人的MP3歌曲庫中建立動(dòng)態(tài)目錄。其中一個(gè)用戶beastieboy輸入搜索內(nèi)容。Napster將用戶beastieboy輸入的內(nèi)容在動(dòng)態(tài)目錄中查找，然后找出并顯示成功匹配的項(xiàng)。用戶beastieboy選擇正確且速度較快的用戶進(jìn)行連接，然后進(jìn)行文件傳輸。UnstructuredP2P：Gnutella它是針對于分布式搜索的一個(gè)協(xié)議。每個(gè)節(jié)點(diǎn)既是客戶端，又是效勞器，被稱為servent。當(dāng)用戶提出查詢或是瀏覽搜索結(jié)果時(shí)，它提供客戶端接口，同時(shí)，它也可以接收其他servent發(fā)送來的查詢。StructuredP2P：Chord沒有集中的效勞器〔純粹的P2P〕。使用DHT來查找數(shù)據(jù)〔更有效但更復(fù)雜〕。13．下列圖是一個(gè)基于Flooding的Gnutella結(jié)構(gòu)：其中Peer1,Peer2,Peer3等節(jié)點(diǎn)組成了一個(gè)非結(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都維護(hù)著不同數(shù)量的鄰居節(jié)點(diǎn)信息，并擁有一定的資源，TTL設(shè)為3。Peer4維護(hù)的節(jié)點(diǎn)列表Peer1，Peer6，Peer9和Peer10信息；外部的Peer8找到Peer4請求參加網(wǎng)絡(luò)，請簡述參加的過程；Peer8參加網(wǎng)絡(luò)后哪些節(jié)點(diǎn)維護(hù)的節(jié)點(diǎn)列表變化？給出Peer4和Peer8的節(jié)點(diǎn)列表，從Peer8出發(fā)能否找到Peer3上的資源？Peer8找到Peer4后，向Peer4發(fā)送一條參加網(wǎng)絡(luò)的請求消息，Pee4收到請求之后將Peer8參加自己維護(hù)的節(jié)點(diǎn)列表，然后給Peer8發(fā)送一條確認(rèn)信息，表示已經(jīng)把Peer8參加到網(wǎng)絡(luò)中。Peer8收到確認(rèn)信息之后把Peer4參加自己的節(jié)點(diǎn)列表。Peer8參加網(wǎng)絡(luò)后，Peer4節(jié)點(diǎn)列表增加一項(xiàng)Peer8，Peer8自身有增加一項(xiàng)Peer4,其它節(jié)點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)列表不發(fā)生變化。Peer4的節(jié)點(diǎn)列表：Peer6Peer9Peer8Peer10Peer1Peer4Peer8的節(jié)點(diǎn)列表：Peer8要找到Peer3，要通過4跳，而這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的TTL=3，所以不能找到。14．(1)什么是DHT？DHT存儲(chǔ)真實(shí)的數(shù)據(jù)嗎？為什么？(2)DHT在P2P網(wǎng)絡(luò)中的主要作用是什么？我們通過什么方式來建立起結(jié)點(diǎn)與數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)？(3)DHT支持模糊查詢嗎？為什么？〔1〕DHT是指分布式哈希表〔DistributedHashTable〕，DHT是一種分布式存儲(chǔ)方法。在不需要效勞器的情況下，每個(gè)客戶端負(fù)責(zé)一個(gè)小范圍的路由，并負(fù)責(zé)存儲(chǔ)一小局部數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)DHT網(wǎng)絡(luò)的尋址和存儲(chǔ)。DHT表本身不存儲(chǔ)資源數(shù)據(jù)。原因有：首先，DHT表是一個(gè)用來實(shí)現(xiàn)結(jié)點(diǎn)、資源查找功能的列表，沒有必要存儲(chǔ)真實(shí)的資源數(shù)據(jù)。第二，DHT表是利用哈希算法對實(shí)際的值散列后存儲(chǔ)的，散列算法是不可逆的，故DHT表也沒有方法存儲(chǔ)真實(shí)的數(shù)據(jù)?！?〕作用：DHT的引入解決了信息是分布存儲(chǔ)的，那么如何將信息分布存儲(chǔ)在重疊網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)上的問題，它的查找時(shí)間為O(log(N))，具有良好的可擴(kuò)展性，并在節(jié)點(diǎn)失效、遭受攻擊和突發(fā)性高負(fù)載面前都能表現(xiàn)出很好的健壯性；可以自我配置，不需要手工干預(yù)就可以自動(dòng)把新參加節(jié)點(diǎn)合并到系統(tǒng)中；能提供簡單靈活的接口，可以為多個(gè)P2P應(yīng)用同時(shí)使用。建立關(guān)聯(lián)方式：DHT使用分布式哈希算法來建立結(jié)點(diǎn)與數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)。分布式哈希算法的核心思想是通過將存儲(chǔ)對象的特征(關(guān)鍵字)經(jīng)過哈希運(yùn)算，得到鍵值(HashKey)，對象的分布存儲(chǔ)依據(jù)鍵值來進(jìn)行。對存儲(chǔ)對象的關(guān)鍵字進(jìn)行哈希運(yùn)算，得到鍵值。這樣就將所有的對象映射到了一個(gè)具體的數(shù)值范圍中?！?〕DHT不支持模糊查詢，它要求查詢數(shù)據(jù)與哈希鍵值要精確匹配，才能找到15．(1)請對下列圖中基于DHT的P2P中度數(shù)和直徑的折中關(guān)系圖簡要說明。(2)為什么基于DHT的P2P會(huì)存在這種折中關(guān)系？〔1〕在包含N個(gè)結(jié)點(diǎn)P2P網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)度數(shù)為O(N)時(shí)，搜索算法的直徑為O(1)〔如HybridP2P〕；當(dāng)每個(gè)結(jié)點(diǎn)僅維護(hù)一個(gè)鄰居時(shí)〔即度是O(1)時(shí)〕，搜索算法的直徑為O(N)〔比方Flooding〕。這是度數(shù)和直徑關(guān)系的兩種極端情況。同時(shí)，研究分析了O(d)的度和O(d)的直徑的算法是不可能的。而Chord網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)正好介于兩種極端情況之間，從而能夠獲得O(log(N))的搜索直徑。從漸進(jìn)曲線關(guān)系可以看出，如果想獲得較短的搜索直徑，必然導(dǎo)致度數(shù)的增加；而網(wǎng)絡(luò)實(shí)際連接狀態(tài)的變化造成大度數(shù)鄰居關(guān)系的維護(hù)復(fù)雜程度增加。另外，研究者證明O(logN)甚至O(logN/loglogN)的平均路徑長度也不能滿足狀態(tài)變化劇烈的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的需求。新的搜索算法受到這種折衷關(guān)系制約的根本原因在于DHT對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)確實(shí)定性認(rèn)識?！?〕新的搜索算法受到這種折衷關(guān)系制約的根本原因在于DHT對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)確實(shí)定性認(rèn)識?！膊淮_定〕16．(1)介紹一下Chord協(xié)議網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)；(2)Chord的兩種查找方式是什么？(3)給出幾種Chord改良算法，不少于兩種；(4)你還知道其它哪些結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議？〔1〕Chord協(xié)議網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)：chord屬于pureP2P里的structured〔結(jié)構(gòu)化〕p2p，在chord環(huán)上的所有節(jié)點(diǎn)構(gòu)造了一個(gè)虛擬的環(huán)空間，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有一個(gè)唯一的ID，每個(gè)資源也對應(yīng)自己唯一的ID，兩個(gè)ID公用一個(gè)命名空間。每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有前驅(qū)〔predecessor〕和后繼〔successor〕，節(jié)點(diǎn)參加chord環(huán)時(shí)，通過哈希產(chǎn)生該節(jié)點(diǎn)的ID，找到該節(jié)點(diǎn)的前驅(qū)和后繼后把該節(jié)點(diǎn)參加環(huán)中；每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有自己的FingerTable表，在查找時(shí)，通過FingerTable表進(jìn)行計(jì)算查找。〔2〕Chord提供了兩種查找方式：a.根本查找：Chord環(huán)中每個(gè)結(jié)點(diǎn)維護(hù)他們的前驅(qū)和后繼的IP，根本查找就是沿著Chord環(huán)的線性查找。b.基于指紋表的查找：Chord環(huán)中的每個(gè)結(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)指紋表，該指紋表可以利用一種類似二分查找的方式加速查找過程?！?〕Chord改良算法:〔選兩種〕1)增加穩(wěn)定性的算法：當(dāng)有節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問題時(shí)，會(huì)導(dǎo)致不能實(shí)現(xiàn)正確查找，所以可以考慮使用list為每個(gè)節(jié)點(diǎn)保存假設(shè)干個(gè)后繼，這樣能夠提高網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。2)P-chord:將Chord環(huán)進(jìn)行分組,實(shí)現(xiàn)組內(nèi)節(jié)點(diǎn)的自治，組間的路由和查詢操作那么通過組代表幫助完成。將節(jié)點(diǎn)的路由表進(jìn)行改造,可以消除冗余信息,增加有效信息，在保持Chord其他性能的前提下,減少平均查找跳數(shù),提高查找效率。3〕SPJoin：SPJoin是對Chord參加算法的改良，它通過使用參加節(jié)點(diǎn)的后繼和后繼的前驅(qū)中的信息來減少參加節(jié)點(diǎn)在構(gòu)建fingertable時(shí)需要的查詢跳數(shù)，從而減少總的參加開銷〔4〕其它結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議有：CAN，Pastry,Tapestry17．有一個(gè)命名空間為0…15的Chord環(huán)，假設(shè)其中在線的結(jié)點(diǎn)為0，2，4，7，10，12，15。(1)請給出其中結(jié)點(diǎn)0，4，12的FingerTable表；(2)假設(shè)結(jié)點(diǎn)9參加了網(wǎng)絡(luò)，請分析網(wǎng)絡(luò)中哪些結(jié)點(diǎn)的FingerTable表要做改動(dòng)？請寫出改動(dòng)后的FingerTable表；(3)數(shù)據(jù)項(xiàng)ID為3要存放到網(wǎng)絡(luò)上，它應(yīng)該存放在那個(gè)結(jié)點(diǎn)上？(4)請給出從結(jié)點(diǎn)7出發(fā)查找到數(shù)據(jù)項(xiàng)3的查找路由。(5)Chord對結(jié)點(diǎn)失效采用了維護(hù)后繼結(jié)點(diǎn)列表的機(jī)制，請簡述其原理。其中后繼列表的長度為多少適宜？為什么？1〕N0：KSTARTINTERVALNODE11[1,2〕222[2，4〕234[4，8〕448[8，0〕10N4：KSTARTINTERVALNODE15[5，6〕726[6，8〕738[8，12〕10412[12，4〕12N12：KSTARTINTERVALNODE113[13,14〕15214[14，0〕1530[0，4〕044[4，12〕42〕結(jié)點(diǎn)9參加之后，在線的結(jié)點(diǎn)為0，2，4，7，9，10，12，15。網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點(diǎn)0、4、7的FingerTable表需做改動(dòng)。KSTARTINTERVALNODE11[1,2〕222[2，4〕234[4，8〕448[8，0〕9N4KSTARTINTERVALNODE15[5，6〕726[6，8〕738[8，12〕9412[12，4〕12N7KSTARTINTERVALNODE18[8，9〕929[9，11〕9311[11，15〕12415[15，7〕153〕數(shù)據(jù)項(xiàng)ID為3應(yīng)該放在結(jié)點(diǎn)4上?；贔ingerTable表查詢算法為：Chord環(huán)上的一個(gè)結(jié)點(diǎn)在數(shù)據(jù)項(xiàng)ID后面，那么將這個(gè)數(shù)據(jù)項(xiàng)發(fā)送到這個(gè)結(jié)點(diǎn)上。4〕N7->N15->N45)當(dāng)結(jié)點(diǎn)n失效時(shí)，所有FingerTable表中包括結(jié)點(diǎn)n的項(xiàng)都必須把它替換成n的后繼節(jié)點(diǎn)。為了保證節(jié)點(diǎn)n的失效不影響系統(tǒng)中正在進(jìn)行的查詢過程，每個(gè)Chord節(jié)點(diǎn)都維護(hù)一張包括r個(gè)直接的后繼結(jié)點(diǎn)列表。如果某個(gè)節(jié)點(diǎn)注意到它的后繼節(jié)點(diǎn)失效了，它就用其后繼列表中第一個(gè)正常節(jié)點(diǎn)替換失效節(jié)點(diǎn)。后繼列表的長度為2log(N)最適宜。假設(shè)一個(gè)結(jié)點(diǎn)維護(hù)的后繼列表長度為r，結(jié)點(diǎn)的失效率為1/2，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)為N，假定結(jié)點(diǎn)失效互不影響，那么一個(gè)結(jié)點(diǎn)后繼全部失效的概率為(1/2)r，那么所有結(jié)點(diǎn)后繼都不失效的概率為P=(1–(1/2)r)N，要使P到達(dá)盡可能的大并且r也不能太大，選取一個(gè)折中r=2log(N)，而此時(shí)P=1–1/N，當(dāng)結(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)N很大時(shí)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)后繼失效率已經(jīng)很低了。18．下列圖為一個(gè)基于半分布式拓?fù)涞腒azaa網(wǎng)絡(luò)，其相當(dāng)于一個(gè)混合層次化P2P結(jié)構(gòu)。其中下層由超級結(jié)點(diǎn)〔SN〕和一般結(jié)點(diǎn)〔ON〕組成中心化網(wǎng)絡(luò)，上層由超級結(jié)點(diǎn)組成基于洪泛方法的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)。(1)請描述在這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中資源的查找機(jī)制。(2)比擬這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與純基于洪泛的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)〔例如Gnutella〕的優(yōu)缺點(diǎn)。〔1〕在這種網(wǎng)絡(luò)中，超級節(jié)點(diǎn)要維護(hù)兩個(gè)列表：本中心化網(wǎng)絡(luò)的一般節(jié)點(diǎn)列表、局部其他中心化網(wǎng)絡(luò)的超級節(jié)點(diǎn)列表，這個(gè)超級節(jié)點(diǎn)列表類似于純flood網(wǎng)絡(luò)中的鄰居節(jié)點(diǎn)列表。當(dāng)一般節(jié)點(diǎn)A需要查找某資源RS時(shí)，A首先將該查詢請求發(fā)送給A所在中心化網(wǎng)絡(luò)的超級節(jié)點(diǎn)SNA，SNA將此查詢請求洪泛轉(zhuǎn)發(fā)給超級節(jié)點(diǎn)列表中的節(jié)點(diǎn)，其他中心化網(wǎng)絡(luò)中的超級節(jié)點(diǎn)在收到該查詢請求后，將此查詢請求轉(zhuǎn)發(fā)給本中心化網(wǎng)絡(luò)的一般節(jié)點(diǎn)，并將其洪泛轉(zhuǎn)發(fā)給超積極節(jié)點(diǎn)列表中的節(jié)點(diǎn)。這樣，查詢消息就首先通過上層洪泛網(wǎng)絡(luò)到達(dá)所有的超級節(jié)點(diǎn)，再由超級節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)給本地中心化網(wǎng)絡(luò)中的一般節(jié)點(diǎn)。〔2〕優(yōu)點(diǎn):與純洪泛網(wǎng)絡(luò)相比，此網(wǎng)絡(luò)能夠限制洪泛產(chǎn)生的消息數(shù)量，降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。缺點(diǎn):一個(gè)中心化網(wǎng)絡(luò)的超級節(jié)點(diǎn)的掉線意味著這個(gè)中心化網(wǎng)絡(luò)的所有一般節(jié)點(diǎn)都掉線，所以此網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性沒有純洪泛網(wǎng)絡(luò)高。19.(1)什么是NAT？NAT有哪幾種類型？(2)為什么在P2P中要實(shí)現(xiàn)對NAT進(jìn)行穿透？(3)為什么說對稱型NAT難以穿透？〔1〕NAT：網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換〔NetworkAddressTranslator〕NAT把一個(gè)私有的IP地址轉(zhuǎn)化為一個(gè)能被其他公共主機(jī)訪問的公有的IP地址，來解決IPv4地址缺乏的問題。NAT有如下二類：根本的NAT--BasicNAT網(wǎng)絡(luò)地址/端口轉(zhuǎn)化--NAPT(NetworkAddress/PortTranslator)圓錐NAT--ConeNATaa.完全錐形NAT(即一對一〔one-to-one〕NAT)bb.受限錐形NATcc.端口受限錐形NAT對稱NAT--SymmetricNAT〔2〕在P2P網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)應(yīng)該與其它主機(jī)共享資源，但是在NAT內(nèi)部的主機(jī)不能被NAT外部的主機(jī)訪問，也就是說，NAT減少了P2P網(wǎng)絡(luò)中有效的連接和資源共享，因此，需要支持穿透NAT的通信〔3〕因?yàn)閷ΨQNAT需要端口預(yù)測，而端口預(yù)測的成功率比擬低。20.簡要描述一下NAT穿透中UDP打洞方法的流程。第一步：一臺在私網(wǎng)上的主機(jī)1想要連接另一臺在私網(wǎng)上的主機(jī)2，由于主機(jī)2所在私有網(wǎng)的SESSION表沒有關(guān)于主機(jī)1的記錄，所有暫時(shí)無法建立連接，但在主機(jī)1所在私有網(wǎng)的SESSION表中添加上一條主機(jī)1連接主機(jī)2的記錄。第二步：主機(jī)1先連接在公網(wǎng)上的效勞器，通過公網(wǎng)上的效勞器連接主機(jī)2，由于主機(jī)2所在私有網(wǎng)的SESSION表中有主機(jī)2連接公網(wǎng)效勞器的記錄，所以此連接能建立起來。第三步：當(dāng)主機(jī)2嘗試連接主機(jī)1時(shí)，由于主機(jī)1所在私有網(wǎng)的SESSION表中已經(jīng)有記錄，所以主機(jī)2也能成功連接主機(jī)1，而不需要通過公網(wǎng)上的效勞器，此時(shí)在主機(jī)2的私有網(wǎng)SESSION表添加記錄說明，主機(jī)2連接過主機(jī)1。此時(shí)，穿透NAT的UDP打洞就完成了，主機(jī)1與主機(jī)2能直接連接了，而不需要通過公網(wǎng)的效勞器。21、云計(jì)算中有哪三類效勞模型？分別對這些模型進(jìn)行簡要概括。軟件作為效勞(SAAS/SoftwareasaService)以效勞的方式將應(yīng)用程序提供給互聯(lián)網(wǎng)最終用戶，不需要用戶將軟件產(chǎn)品安裝在自己的電腦上，而是按照某種效勞水平協(xié)議(SLA)直接通過網(wǎng)絡(luò)，從提供商