人际网络信息共享系统的设计与评价

Pooja P^＊
印度兰尼本努尔STJIT计算机科学与工程系硕士生

摘要

随着快速增长的消费需求和快速发展的移动技术，便携式移动设备正在成为我们日常生活的必需品。然而，现有的移动设备依赖无线基础设施来访问中央应用程序提供商提供的互联网服务。这种架构在很多情况下效率很低，而且在很多情况下也没有充分利用设备间的通信机会。本文提出了人类网络(HUNET)，一种通过设备间直接通信实现移动设备间信息共享的网络架构。我们设计了一个兴趣驱动的HUNETs信息共享系统B-SUB。在B-SUB中，内容和用户兴趣由标签描述，标签是用户指定的可读字符串。通过实验验证了该方法的有效性。为了促进有效的数据传播，我们发明了时态计数布鲁姆过滤器(TCBF)来编码标签，这也减少了内容路由的开销。对B-SUB的参数整定进行了全面的理论分析，并验证了B-SUB在各种网络条件下高效工作的能力。然后我们扩展B-SUB的路由方案，以提供更强的隐私保障。 Extensive real-world trace-driven simulations are performed to evaluate the performance of BSUB, and the results demonstrate its efficiency and usefulness.

关键字

基于内容的发布/订阅，兴趣驱动的信息共享，人际网络，bloom过滤器

介绍

近年来出现了一种新的便携式无线设备网络结构，即时延容忍网络(dtn)。dtn采用“存储-携带-转发”模式，极大地扩展了移动设备的通信能力。在新的应用程序需求和现有体系结构的限制的驱动下，我们设想了一种新型的动态网络服务，称为人类网络(HUNETs)。从物理上讲，HUNET由人携带的移动设备组成，其结构与dtn相同。这些设备使用短距离无线通信技术，如Wi-Fi或蓝牙来相互通信。从功能上讲，hunet能够在用户之间以完全分散的方式共享信息，而不需要无线通信基础设施的帮助。

我们提出了一种兴趣驱动的HUNETs信息共享系统B-SUB，即基于bloomfilter的发布/订阅。B-SUB是为小型到中型网络设计的，该网络由几十个设备组成，限制在一个有限的物理区域内，设备间通信机会丰富。典型的应用场景是会议室里的研究人员、部门大楼里的学生、娱乐中心里的游客等等。B-SUB的显著特点如下:首先，B-SUB采用基于内容的组网，实现少基础设施通信。B-SUB基于消息的内容而不是地址路由和转发消息，使用户能够自主访问感兴趣的信息，而无需端到端寻址机制。其次，BSUB比传统的基于内容的发布/订阅更高效。移动设备的处理器较弱，由电池供电。它们的计算能力相当有限。此外，HUNET中节点的内存容量和带宽也很稀缺。然而，传统的基于内容的网络系统比较复杂，并且会消耗过多的内存和带宽。

图1:hunet的高级说明

2相关工作

DTN[1]支持以前被认为不切实际的各种新颖应用程序。HUNET遵循使用“存储-携带-转发”通信范式来提供个人信息共享服务的相同谱系。hunet不同于dtn的一个重要特性是其固有的社会网络结构。对人类接触模式的分析表明，社区结构是普遍存在雷竞技网页版的，它被用来促进有效的路由。在我们之前的工作[8]中，我们基于最优停止理论和用户之间的长期关系，提出了一种最优转发规则。所有这些路由协议都要求节点之间有稳定的接触模式，并且需要进行复杂且耗时的预处理来收集路由信息。雷竞技网页版然而，hunet通常是短期存在的，这使得这些过程难以在hunet中执行，也使得这些协议无法在hunet中工作。与我们研究DTN中以用户为中心的数据传播类似的工作。

基于内容的网络用于兴趣驱动的机会数据扩散应用程序。研究了移动内容共享中的其他问题，包括能源效率、可扩展性和隐私。TACO-DTN是dtn的发布/订阅系统，它利用固定的基础设施来促进更有效的内容分发，[7]，[6]中提出了一个类似的车载网络系统。在[2]中，提出了一种基于内容的无线自组织网络发布/订阅系统。

3现有的系统

目前出现了一种新型的便携式无线设备网络结构，即容延迟网络。dtn采用“存储-携带-转发”模式，极大地扩展了移动设备的通信能力。在新的应用程序需求和现有体系结构的限制的驱动下，我们设想了一种新型的动态网络服务，称为人类网络(HUNETs)。从物理上讲，HUNET由人携带的移动设备组成，其结构与dtn相同。这些设备使用短距离无线通信技术，如Wi-Fi或蓝牙来相互通信。从功能上讲，hunet能够在用户之间以完全分散的方式共享信息，而不需要无线通信基础设施的帮助。本文给出了该体系结构的高级说明。

缺点:

•移动设备的处理器较弱，由电池供电。它们的计算能力相当有限。

•TCBF在他们的查询中有假阳性，这导致无用的消息被转发到对其内容不真正感兴趣的节点。

我们提出了HUNET，一种新型的网络架构，可以促进便携式移动设备之间有效的信息共享。我们为HUNETs设计了一种兴趣驱动的信息共享系统B-SUB，这是一种基于内容的发布/订阅，实现了移动设备之间的无基础设施通信。

我们发明了TCBF，计数布鲁姆滤波器的扩展。

我们进行了广泛的理论分析和真实世界的跟踪驱动模拟，以评估B-SUB的性能。

优点:

•提供更强的隐私保障。

•更好地保护用户隐私。

图2:HUNETs的体系结构

五、仿真结果

实际跟踪驱动仿真用于评估B-SUB的性能。我们展示了交付性能和开销的结果。使用了两个人类接触数雷竞技网页版据集:Cambridge/haggle/Infocom06[11]和MIT/reality。我们提出了前者的结果。麻省理工学院/现实的结果在可用的在线补充材料中。结果表明，衰减周期的最佳值在很大程度上取决于接触模式。雷竞技网页版

算法比较。我们将B-SUB和B-SUB- p与另外两种技术进行了比较:PUSH和PULL。PUSH的工作原理类似于流行病路由或洪水。节点将其消息缓冲区中的所有消息复制到它遇到的每个节点，而不重复。在模拟中，通过散列其内容为每条消息分配一个32位ID，以帮助节点检测重复的消息。在PULL中，节点只将消息转发给对该消息感兴趣的另一个节点。

在本节中，我们给出了传递比和传递消息的平均延迟。在这些图中，B-SUBP显示了明显的性能下降，这是由于tcbf处理的不精确造成的。

交货率:图a给出了Infocom06跟踪中四种协议的传递比。PUSH和PULL的结果不受衰减周期的影响。B-SUB和BSUB- P在衰减周期增大时近似于PUSH的性能。B-SUB和B-SUB- p都优于PULL，因为它们利用了多跳转发。当衰减周期超过阈值时，B-SUB和BSUB- P遭受性能退化。这主要是由于TCBF的计数器溢出造成的。

平均消息拷贝数:Infocom06跟踪已下发消息的拷贝数如图b所示。传递消息的消息副本计数是通过找出有多少节点(包括源和接收方)转发了消息，即拥有消息的副本来计数的。PUSH的效果最差。

B SUB可以保持相对较低的拷贝计数。然而，与B-SUB相比，B-SUB- p倾向于在更广泛的范围内传播用户的兴趣，B-SUB会略微增加消息拷贝数。

延迟:图c显示了Infocom06跟踪消息的平均下发时延。传递消息的延迟度量为从消息生成时间到将消息传递到感兴趣的节点的时间间隔。延迟的行为类似于交付比。最初，增加衰减周期可以扩展用户兴趣的传播，并帮助消息找到更多路径到达感兴趣的节点。然而，与传递比类似，当衰减周期增长到超过某个阈值时，消息可能会被捕获，这将导致更长的延迟。

转发误报率:图．9d为infocom06跟踪的四种方法的转发FPR。转发FPR是指错误转发的消息数与正在转发的消息总数的比值。

丢失的消息数:图e给出了infocom06跟踪的四种协议的丢弃消息数。丢弃的消息计数是根据整个模拟会话中每个节点丢弃的消息的平均数量来衡量的。如前所述，删除的消息不被视为消息副本。事实上，消息副本和丢弃消息的总和就是转发消息引起的总开销。

中继标签数:图g显示了在infocom06跟踪的模拟会话结束时，每个节点中继标记的平均数量。在整个模拟过程中跟踪中继标签计数，以确保准确性。在仿真结束时对结果进行测量，以确保其稳定。

控制消息大小:图h显示了infocom06跟踪的每个触点中发送的所有控制消息的平均大小。雷竞技网页版控制消息只包括用于表示用户兴趣的消息。

六、结论及未来工作

我们提出了一种兴趣驱动的HUNETs信息共享系统B-SUB。B-SUB采用基于内容的组网，实现移动设备之间无需基础设施的通信。具体来说，BSUB采用了基于标记的内容描述模型。一种新的数据结构TCBF被发明用于压缩用户兴趣并指导内容路由。

TCBF的使用减少了B-SUB的内存和带宽消耗。我们系统地分析了B-SUB的几个参数对其行为和性能的影响。然后提出了B-SUB的扩展B-SUB- p，以更好地保护用户隐私。为了验证B-SUB和B-SUB- p的性能，进行了大量基于实际跟踪的仿真。结果表明，B-SUB和B-SUB- p作为最优方法(PUSH)具有相似的交付比和延迟，但消耗的资源更少。

7确认

我认为我很荣幸向所有指导我论文进展的人表达我的感激和敬意。POOJA P

参考文献

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