开题报告样例_数据开题报告

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一、论文选题工作进展情况（学生自己填写）

1、论文选题来源：

移动Ad hoc网络【1】是一种特殊的没有有线基础设施支持的移动网络。

它完全由具有自主通信和管理能力的移动主机构成。同样，在P2P（Peer-to-Peer）系统【2】中，没有节点显式地充当中心服务器（Server），所有节点通过协同交互合作，以达到对外提供统一服务的目的。鉴于Ad Hoc网络与P2P系统中类似的非集中式特性，研究人员越来越希望能够在Ad Hoc

【3】网络的基础上配臵和开发新的P2P应用系统。通过移动主机间应用层的覆盖（Overlaying）交互和协同，可以高效、方便的建立包括移动资源共享和信息传送分发在内的多种高性能新型服务应用，而不需要中心服务器的支持。

2、选题过程中已经阅读的文献资料，以及各项准备工作（如调研等）：

1、M.Corson, and J.Macker, “Mobile Ad Hoc Networking(MANET): Routing Protocol

Performance Iues and Evaluation Considerations”, RFC 2501 January 1999.2、D.S.Milojicic, V.Kalogeraki, et al, “Peer to Peer Computing”, Technical Report:

HPL-2002-57, 2002.3、G.Ding and B.Bhargava, “Peer-to-Peer File Sharing over Mobile Ad Hoc Networks”, In

Proc.of IEEE Annual Conference on Pervasive Computing and Communications Workshops, pp.104– 109, March 2004.4、D.Saha, A.Mukherjee, “Pervasive Computing: A Paradigm for the 21st Century”, IEEE

Computer, pp 25-31, March 2003.5、L.Fan, P.Cao, and J.Almeida, “Summary Cache: A Scalable Wide-Area Web Cache

Sharing Protocol”, In Proc.Of ACM SIGCOMM98’, Vancouver, BC, Sep.19986、G.Cao, L.Yin and C.R.Das, “Cooperative Cache-based Data Acce in Ad Hoc Networks”,IEEE Computer Magagine, Vol.37, No.2, pp.32-39, 2004.7、M.Nelson, B.Welch and J.Ousterhout, “Caching in the Sprite Network File System”,ACM Transactions on Computer Systems, 6(1):134--154, February 1988.8、C.Gray and D.Cheriton, “Leases: An Efficient Fault-Tolerant Mechanism for Distributed

File Cache Consistency”, in Proc.of the 12th ACM Symposium on Operating Systems Principles, 1989.9、J.Gwertzman and M.Sltzer, “World-Wide Web Cache Consistency”, in Proc.of 1996

USENIX Tech.Conference, pp.141-151, San Diego, CA, 1996.10、C.Liu and P.Cao, “Maintaining Strong Consistency in the World-Wide Web”, In Proc.of

the International Conference on Distributed Computing Systems, 1997.11、D.Barbara and T.Imielinksi, “Sleepers and workaholics: Caching Strategies for Mobile

Environments”, ACM SIGMOD pp.1-12, 1994.12、G.Cao, “A Scalable Low-Latency Cache Invalidation Strategy for Mobile Environments”,ACM MOBICOM'00, pp.200-209, Aug.2000.13、J.Jing, A.Elmagarmid, A.Helal and R.Alonso, “Bit-Sequences: An Adaptive Cache

Invalidation Method in Mobile Client/Server Environments”, ACM-Baltzer Journal on1

Special Topics in Mobile Networks and Applications(MONET), Vol.2, No.2, pp115-127, 1997.14、A.Kahol, S.Khurana, et al, “A strategy to manage cache consistency in a distributed mobile

wirele environment”, in Proc.of International Conference of Distributed Computing Systems, pp.530--537, 2000.15、Z.Wang, S.Das, H.Che and M.Kumar, “SACCS: Scalable Asynchronous Cache

Consistency Scheme for Mobile Environments”, IEEE ICDCS: International Workshop on Mobile and Wirele Networks(MWN), Rhode Island, pp797-802, May 200316、J.Lan, X.Liu, P.Shenoy and K.Ramamritham, “Consistency Maintenance in Peer to Peer

File Sharing Networks”, in Proc.of IEEE Workshop on Internet Applications(WIAPP), San Jose, CA, pp.90-94, 200317、J.Cao, Y.Zhang, et.al.“Consistency of Cooperative Caching in Mobile Peer-to-Peer

System over MANET”, to appear in IEEE ICDCS Workshop on Mobile and Distributed Computing(MDC)05, Ohio, June, 200518、A.Acharya, R.Alonso, et.al, “Broadcast disks: Data management for asymeetric

communications environments” in Proc.Of ACM SIGMOD Conference on Mangement of Data, San Jose, CA, pp 199-210, May 1995.19、S.Khanna and V.Liberatore, “On broadcast Disk Paging” SIAM Journal on Computing,Vol 29, No.5, pp 1683-1702, 200020、J.Xu, B.Zheng, W.Lee, and D.Lee, “Performance Evaluation of an Optimal Cache

Replacement Policy for Wirele Data Diemination”, IEEE Trans.Of Knowl.Data Eng.16(1), pp 125-139, 200421、Y.Zhang, J.Cao, X.Chen, et al, “Threshold Based Admiion Control in Multimedia Grid:

Analysis and Performance Evaluation”, to appear in Concurrency and Computation: Pract.Exper.Journal, John Wiley & Sons, Ltd.USA3、与选题相关的国内外科技发展动态：

如何保证信息缓存与信息源间的一致性在传统的有线分布式网络系统中已经有过充分的研究【7～10】。但由于无线移动网络的特性，这些经典的一致性维护技术在移动环境下并不适用。从而需要提出新的解决方案来处理新环境下的缓存一致性问题。目前，在移动环境下，所有方案都通过周期性地发送失效报告（IR，Invalidation Report）来保证缓存信息的一致【11－15】。在每个失效报告中都包含了最近更新的数据项信息，移动主机只需监听从信息源周期性广播的失效报告就能判别自身的缓存信息是否过期。

然而，此种基于失效报告的一致性检测策略都具有比较长的请求等待时间，当一个查询服务请求到达移动主机时，为了保证数据的强一致性，必须等到下一次的失效报告才能对自身信息情况做出判断，从而回应请求，此状态下，服务请求的平均等待时间将为1/2的广播周期。

另外，至今所有围绕移动环境下的缓存一致性的研究工作，都基于client/server模型，即存在一个server对源信息进行更新和维护并广播失效报告，其它所有移动主机作为client，进行数据缓存和应答请求。而在移动P2P系统中，将可能不存在这样的单一信息server，所有移动主机将同时既维护某些源信息又缓存其它信息，且各移动主机关系对等。从而，在此类移动P2P系统中，对于缓存一致性的研究将更加复杂和困难，一方面要保证缓存系统的高性能

和高效率（高缓存命中率和低服务延迟等），另一方面，还需要防止广播风暴的发生。在[16]中，对Gnutella网络中的缓存一致性的检测策略进行了简单的分析，并对三种可能存在的策略（simple push, simple pull和push with adaptive pull）进行了比较分析；在[17]中，Cao和Zhang提出了一种基于转发节点的缓存一致维护策略，通过选择适当的中间节点进行信息的转发，实现了双重分层缓存覆盖，从而可以提高系统效率。但目前对移动P2P环境下的缓存一致性维护策略的研究还处于起步阶段，所有工作都只是简单的分析和比较，还具有很大的研究空间。

缓存替换和预载的研究：

缓存替换策略在传统的分布式系统和网络系统中也有过相当多的探讨，如LRU，FIFO和Clock等。无线通信中数据信息的替换问题首先在Broadcast

【18】Disks(Bdisk)项目中提出，Acharya提出了PIX策略，通过计算数据信息的访

问频率和广播频率的关系得到数据替换函数，从而作出替换决定。同时Acharya还首先提出了缓存预载技术，对于那些具有较高访问可能性的数据信息，移动主机可以预先将其下载到自身缓存中，方便将来的访问。Khanna则基于访问趋势

【19】未知的假定提出了Gray替换算法，Gray将数据访问历史和数据获取时间开销

作为分析参数，通过完整理论分析证明，在最坏情况下，Gray的性能比其它相关策略更具有优势。在[20]中，Xu将位臵信息加入到缓存替换的选择参数中，由于移动用户在不同的地域（场所）会对不同的信息数据产生兴趣，特别是对于最近提出的基于位臵依赖的信息服务（LDIS，Location-dependent information service），如地图查询等，移动用户自身的地域方位将对其缓存信息的作用产生较大的影响。

缓存接入控制的研究：

接入控制从来都是媒体服务系统中的一个主要问题【21】，而在移动环境下的缓存系统中，由于移动设备自身的存储和计算资源有限，有选择性地挑选适当的数据信息进入缓存更加必要。缓存的接入控制与替换不同，替换是当缓存空间存满以后将不重要的数据信息丢弃，而为了方便数据的管理，当某一数据信息进入缓存以后都将存留一定时间。于是，根据不同数据信息对系统整体的不同价值（包括访问频率，数据特征等），在接入阶段就对数据信息进行选择将尤为有意义。缓存的接入控制过去往往作为替换的附属而被忽略，但最近，包括南京大学和美国宾夕法尼亚大学都有研究组开始对这方面进行专门的研究和讨论。

安全缓存的研究：

Cao在2004年首次提出并分析了移动环境下安全缓存的概念和主要问题。在[6]中认为，信息源主机应该能够对自身数据的缓存节点进行选择和控制，防止其它节点进行恶意缓存和恶意修改。同时缓存接收节点也必须能够保证缓存信息在传递的过程中没有被恶意修改而确实来自源节点。

4、详细阐述所选课题的目的和意义：

移动Ad hoc网络【1】是一种特殊的没有有线基础设施支持的移动网络。它完全由具有自主通信和管理能力的移动主机构成。同样，在P2P（Peer-to-Peer）

系统【2】中，没有节点显式地充当中心服务器（Server），所有节点通过协同交互合作，以达到对外提供统一服务的目的。鉴于Ad Hoc网络与P2P系统中类似的非集中式特性，研究人员越来越希望能够在Ad Hoc网络的基础上配臵和开发新的P2P应用系统【3】。通过移动主机间应用层的覆盖（Overlaying）交互和协同，可以高效、方便的建立包括移动资源共享和信息传送分发在内的多种高性能新型服务应用，而不需要中心服务器的支持。

移动P2P系统的建立快捷、灵活，同时不受有线网络设备的约束，在军事、商业、和其它多种领域具有非常广阔的应用前景：

在现代野外作战过程中，一组作战团体可以组成一个移动P2P系统。每个作战单位（单个士兵，作为一个Peer）携带有一个微型数据中心（Micro-data Center）和相关的无线通信工具。他们随时将自己搜集到的数据信息（包括地理信息、地方信息等）存储于自己的数据中心中（或进行更新），其他士兵可以随时随地通过无线设备对此系统中任意一个Peer进行访问，从而获得最新的战地和作战信息，为团体作战提供方便。

流动商店（mobile store）是一种新型商业售货模式，多个流动售货站（作为Peer）可以组成一个移动P2P售货系统，客户可以通过访问任意一个售货站点而获得商店商品的整体信息（包括商品售价数量等）并进行买卖，各个站点间通过无线交互实现数据的协同管理。

移动P2P系统中各节点（Peer）的协作可以使移动用户对Internet服务的随时随地（any time, any where）访问提供可能。由于无线基站覆盖范围的限制，当移动用户处于覆盖范围以外时，将无法访问Internet。而在移动P2P系统中，只要有某个移动节点位于基站范围以内，其他各节点都可以以此节点作为接入节点，通过多个节点的转发，而获得Internet服务的接入。

新的普适计算【4】（Pervasive Computing）以ad hoc网络和P2P模式作为基础。可以预见，在将来的普适计算环境下，移动P2P系统将获得更多的关注和投入。同时，由于移动网络的动态拓扑（Dynamic Topology），有限带宽(Limited Bandwidth)，低能耗(Energy constraint)，以及不可靠传输(Unreliable Transmiion)特点，在移动P2P系统中如何获得高性能的数据管理相对于传统网络将是一个极大的挑战。

【5】协同缓存（Cooperative Caching）对于传统网络环境下的数据访问和信

息分发起了巨大的作用，在无线ad hoc网络中，它同样也将起到更加至关重要的作用【6】。通过将“热点”信息缓存于不同的节点，移动用户可以仅通过访问周围最近的缓存节点获得服务而省去了访问源信息节点的消耗，从而大大降低用户的反应时间和服务延迟、减少网络通信开销、节省移动设备的电源消耗，以及提高信息的可用性。然而，在移动P2P系统中，协同缓存的研究是一个开放性的问题（open problem），一致性（Consistency）、替换（Replacement）和预载（Pre-fetching）、接入控制（Admiion Control）以及安全缓存（Secure Caching）等都将是未来协同缓存的研究重点。

5、根据选题所要完成的论文工作和预期的结果：

本课题将采取以理论研究为基础，理论分析与实践验证相结合的研究方法。采取继承、学习、创新的技术路线，基于已有的工作基础，跟踪国内外相关研究

成果，对分布式计算和移动网络计算等领域进行交叉研究，开展一些探索性研究工作。

协同缓存技术对于无线移动应用非常重要。然而，传统分布式系统和无线移动网络中的协同缓存技术几乎都基于client/server 模型，不适用于Ad Hoc网络环境。针对这一状况，我们在深入考察了P2P系统模式和协同缓存研究发展的基础上，对基于Ad Hoc网络的移动P2P系统协同缓存开展一些探索性研究。

针对基于Ad Hoc网络的移动P2P系统，对协同缓存中的数据管理机制进行研究，分别对此环境下的缓存一致性、缓存替换和预载、缓存的接入控制和安全缓存技术进行细致的讨论和分析，并对其关系进行综合，形成一个整体、系统的研究，从而提高移动P2P系统中信息传送的性能和效率，改善系统服务质量和安全性。

本课题的研究内容：

对移动P2P系统协同缓存的相关问题和主要特征进行系统地分析和总结归纳，提出一个通用的适用于多种不同服务需求的协同缓存数据管理服务系统框架，以适应新型应用需求。

确立评估指标，建立性能评估模型。除了系统评估指标，如运行开销、维护开销、系统协同开销等外，还需要考虑用户对于信息服务的评估，包括：各移动节点间的通信开销，信息移动开销，用户请求的快速响应，用户请求响应的成功率和准确率，信息共享性能等。然后，根据上述评估指标建立相应的性能评估模型。

以流动商店为实例开发一个基于移动P2P环境下的新型商业示范系统，建立测试模型。

具体创新之处在于：

完善的协同缓存数据管理服务系统框架

设计一个基于移动P2P系统的通用的协同缓存数据管理服务系统框架，能够基于此框架设计和开发多种适用于不同需求的应用系统。

新型的流动商店实例示范系统

建立一个新型的流动商店实例示范系统，示范移动P2P系统中协同缓存的作用，并对本项目所提出的技术机制进行评估和展示。

6、论文工作所需试验、计算、加工等项工作的初步计划：

对移动P2P系统协同缓存中相关问题和主要特征进行系统地分析和总结归纳，设计一个协同缓存数据管理服务系统框架。在此基础上，研究移动P2P系统协同缓存的性能评估指标和评估模型。之后开发一个新型的流动商店实例示范系统，示范移动P2P系统中协同缓存的作用，并对本项目所提出的技术机制进行评估。根据测试反馈进一步改进优化。

7、论文工作进度的初步安排：

论文工作计划用时13月。

07年 8月至10月：调研，包括收集、阅读最新相关资料

10月至08年2月：对移动P2P系统协同缓存中相关问题和主要特征进行

系统地分析和总结归纳，设计一个协同缓存数据管理

服务系统框架。

08年2月至4月：研究移动P2P系统协同缓存的性能评估指标和评估模型； 08年4月至7月：开发一个新型的流动商店实例示范系统，示范移动P2P

系统中协同缓存的作用，并对本项目所提出的技术机

制进行评估。

08年7月至9月：根据测试反馈进一步改进优化；撰写毕业论文。