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1 引言
無線Ad-Hoc網(wǎng)絡因其構建容易、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、移動技術的發(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，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)絡拓撲結構，使用P2P位置查找技術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)點間的樹形邏輯結構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構增大。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構，這種結構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)；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)。
3．1 WANET網(wǎng)絡系統(tǒng)樹形拓撲的建立
假設網(wǎng)絡組建初期只有一個初始節(jié)點A，要建立一個如圖1d所示的7個節(jié)點的WANET文件共享網(wǎng)絡，樹形拓撲的建立過程如下：
(1)節(jié)點A對自己的兩個共享文件α1、α2哈希后將值映射到整段共享文件哈希鏈上，如圖2a所示。
(2)節(jié)點B(共享文件β1、β2)發(fā)現(xiàn)節(jié)點A并向節(jié)點A發(fā)起接入請求，即B要加入A組成的網(wǎng)絡。節(jié)點A收到B的接入請求后，將自己所負責的哈希鏈分成兩段并分配一半給B，文件α2因此落入節(jié)點B負責的一段哈希鏈，A將文件α2的位置索引送至B(文件雖然還存放在節(jié)點A，但A上α2的位置信息置空)。因此，A成為B的雙親節(jié)點。B存放著文件α2的位置信息[α2，A]。
(3)B向網(wǎng)絡插入其共享文件β1和β2，β1映射到B節(jié)點所負責的哈希鏈段，β2映射到A節(jié)點所負責哈希鏈段。則B節(jié)點存儲位置信息[β1，B]，A節(jié)點存儲位置信息[β2，B]，即B為文件β1的PnodeA為文件β2的Pnode,如圖2b所示。
(4)另一個新節(jié)點C(存儲文件γ1、γ2)發(fā)現(xiàn)節(jié)點B并對其發(fā)出接入請求，節(jié)點C從B接入網(wǎng)絡，B將自己的哈希鏈段分出一半給C。節(jié)點C上的文件γ1、 γ2哈希后映射到哈希鏈上，如圖2c。α2落入C所負責的哈希鏈段，B將α2的信息送至C，節(jié)點C不僅保留α2的位置信息，也保留從C到文件α2的路徑信息。C將B加到路徑上，同時保存[α2，BA]的索引項。表明文件α2存儲在節(jié)點A，并且從C到節(jié)點A的路徑是“C-B-A”。節(jié)點B成為C的雙親節(jié)點。
(5)C向網(wǎng)絡插入共享文件γ1、γ2，γ1映射到C負責的哈希鏈段，γ2映射到A負責的哈希鏈段。
