P2P网络的信誉与激励机制

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对于流量已经超过WWW应用的p2p系统来说，建立宽紧适度的信誉和激励机制是必不可少的。而从目前的现状来看，多多少少还存在着一些问题，这也是未来P2P系统的设计者和研究人员还要继续努力的一个方向。

现在P2P系统特别是P2P文件共享系统已经成为互联网上最重要的应用之一，其流量已经高于传统的WWW应用，研究P2P文件共享系统也成为学术热点之一。由于P2P系统特有的自治性、异构以及波动性等特点，P2P文件共享系统在其快速发展的过程中碰到了很多难题，其中就包括如何在P2P系统中建立信誉与激励机制的问题。

P2P应用需要信誉机制

P2P文件共享系统的大致工作流程可以分为: 用户通过各种方法搜索得到自己需要的资源; 下载得到自己需要的资源; 将自己的资源共享到系统中去。综观现在P2P文件共享系统，面对这三个主要的流程，都有着一些解决方案，前期的研究主要集中在如何让用户快捷准确全面地搜索到需要的资源，基于DHT等路的由算法起到了关键的作用。在工程上通过多点下载和多点互传的方式也让数据传输的步骤得到较好的解决。

而在用户共享文件的时候，存在着两个问题: 第一是如何让用户愿意去共享文件，第二是如何防止用户有意或者无意地共享虚假错误文件。面对第一个问题，需要一种激励机制去鼓励用户共享或者说积极参与到系统中来，对于第二个问题，需要一种针对文件或者用户的信任机制帮助用户来判断恶意的文件或者恶意的用户，将其抵制在系统之外。由于缺乏激励和信誉机制的P2P文件共享系统正在慢慢失去其可用性(Gnutella在2005的Free-rider比例达到85%，KaZaa上流行文件中虚假文件的比例大于50%)。同时过多的理性用户和虚假文件也会让P2P文件共享系统对主干网带宽的消耗有着显著的增加。所以如何通过引入激励机制来减少系统中的理性用户及引入信誉机制来减少恶意用户进行的虚假文件攻击是国内外P2P方面研究的热点之一，同时也是系统设计所需要考虑的。

信誉与激励互相促进

建立P2P系统中的信誉模型可以有助于在系统中建立一个可信的交易环境，同时借助信誉，也可以建立一种基于信誉的激励机制。在P2P系统中可以定义信任和信誉如下:

信任: 是指一个节点基于个体经验对另一个节点在系统中可信度方面的一个评价。

信誉: 指一个节点通过合作的方式，基于自己或者其他节点的一些信息来获得其他节点在系统中的可信度方面的一个评价。

P2P系统中信任和信誉关系的基本思想是用户间完成交易后，可以对这次交易进行评价，从而给对方一个评价。用户间可以通过这些相互间直接的评价来建立对对方直接的信任关系。同时，这种直接的信任关系可以通过某种信任传播算法来描述用户在系统中的主观或者客观的信誉值。信誉模型主要分为主观的信誉模型和客观的信誉模型，主观的信誉模型意味着用户间对其他节点的评价可能不尽相同，而客观的信誉模型意味着每个用户在全局有一个信誉值。例如，PageRank可以认为是一种客观的信誉模型，通过链接分析来计算用户在整个网络中的Rank。

这样，通过信誉模型，可以更好地体现用户在系统中的信誉度，用户在以后的交易中可以通过对方的信誉值来选择是否信任对方的服务。现在P2P系统信誉机制的重点在于如何基于用户间的直接信任关系来合作建立P2P系统的信誉模型，以公平公正地反映用户在系统中的贡献和可信度。其中包括信任传递算法、安全的分布式计算方法等。

此外，信誉模型同样可以用在P2P系统的激励机制上，也就是用户可以根据请求者的信誉值给予差异来鼓励用户共享（优先给信誉值高的用户提供服务）。所谓激励机制就是根据用户的行为来决定他在以后可以得到的服务质量。在P2P系统中部署激励机制，需要考虑到P2P文件共享系统中的特有性质。包括用户规模巨大并且波动性强（每个用户不能保证一直在线）; 用户间兴趣的异构性（每个用户需求的资源不尽然相同）; 用户自身能力的异构性（拥有不同的网络带宽、资源等）; 缺乏有效的认证机制; 用户间的交易信息难以确认真假（导致合作作弊）; 缺乏安全的计算环境等。

对于实际部署的系统，还需要考虑更多的问题。包括设计上不能给用户带来太多的负担，还需要考虑到和其他P2P文件共享系统的竞争关系。由于激励机制的重要性和带来的挑战性，近年来提出来了许多模型。

P2P信誉模型的发展完善

美国BestBuy家电连锁店中陈列的Napster音乐礼品卡。

促进P2P系统中的合作行为其实也是一个交易机制不断完善的过程。包括从最初无规则的基于志愿，到以物易物，到基于信誉机制，到基于市场机制，所有这些不同层次的激励机制是否适合一个实际的大型P2P文件共享系统，是一个很值得研究的问题。一些理论模型和实际系统表明了如果简单地基于用户志愿，P2P系统的可用性将大大下降。系统可以通过默认将用户下载后的文件共享出去等技术手段达到减少一部分Free-rider的目的，但是这个做法将越来越不能对付理性用户。

现在的大型P2P系统中都引入了信誉和激励机制。

基于互惠的模型(Tit-for-Tat)是一个经典的非合作博弈的解决方案，通过博弈论可以验证在P2P环境下的这种类型激励模型及其有效性。但这种基于Tit-for-Tat机制的激励机制的问题在于只能覆盖很少一部分针对热门资源的传输请求，也就是说，这种激励方式只适用于多人同时传输相同大型文件的传输。

eMule采用一种具有历史记忆的Tit-for-Tat策略，对于有独立IP的用户，它(A)的上载行为会被下载者(B)记住，同时当上载者A去B那里去下载时，B会根据这个纪录给A优先服务。这种直接的互惠模型的激励模型面临的一个最大问题同样还是用户兴趣的差异性和用户的波动性。通过测量表明，理想情况下，当一个人上载了文件给别人，在日后去该用户下载的比例是很低的，约为1%。所以eMule中的激励机制也并不是很有效。

基于积分等虚拟货币机制的工作通过严格的虚拟货币交易来促进用户间的合作行为。相关研究集中在如何建立一套可靠的货币交易机制上，但是建立一个严格的货币机制在无中心服务器的分布式系统中的可实施性难以得到保证，并且一个过于严格的货币机制可能导致一些自身能力有限的用户无法在系统中生存。

综观目前P2P系统采用的信誉和激励机制，多多少少都还存在着一些问题，这也是未来P2P系统的设计者和研究人员还要继续努力的一个方向。