摘要：针对P2P网络（Peer-to-Peer network）中的搭便车行为进行了分析，阐述了它对网络可用性、可靠性和健壮性及可扩展性等造成的负面影响，介绍了针对搭便车行为的抑制机制中的激励机制，并评价了激励机制，分析了其面临的挑战。最后对激励机制研究方向进行了展望。
关键词：P2P 搭便车 激励机制 博弈论
一、P2P网络中的搭便车行为及其危害分析
目前，P2P网络通信模式被人们认为在加强网络上人的交流、文件交换、分布计算等方面大有前途。基于P2P通信模式的软件，如流行的eMule、Thunder、BitTorrent等，给计算机网络技术领域带来了重要变革。
P2P网络中如果存在大量的搭便车行为，则会降低其可用性、可靠性、健壮性及可扩展性，进一步加剧很可能会导致整个P2P应用系统最终崩溃。下面具体分析这些可能的负面影响。
（1）一般某个节点在P2P网络中是为了从中获得自己需要的数据信息。过多的搭便车行为会造成网络中节点数过多而共享的信息量变化不大，这样一来热心节点一旦从网络中获得了其自己需要的信息以后，会主动退出该P2P网络。
（2）如果P2P网络中更多的节点充当“免费乘客”角色，那么剩余的少量的热心节点需要承担更重的资源查询和数据下载任务，这最终可能会导致两种后果：由于长期超负荷运作而计算机本身运行速度降低，甚至死机；或者其主动退出P2P网络。由于许多热心节点是P2P网络中的关键节点，充当主要服务器或者路由器，如果一台机器发生故障，那么整个P2P网络的连通性会发生很大的变化，可靠性、健壮性都会受到严重影响。
（3）过多的搭便车行为会使得P2P网络越来越趋近于Client/Server模式，从而丢失了P2P网络通信模式的健壮性与可扩展性。最终的结果甚至比C/S模式还差，因为其本身并不是按照Client/Server模式进行建设的，大猪角色的节点可能是由性能一般的计算机来担当，软、硬件环境的配置方面不如传统的服务器可靠、健壮。
因此，为了确保P2P网络高效、安全、可靠运行，有必要采用适当的措施对过于严重的搭便车行为进行抑制。
二、基于激励机制的搭便车行为抑制机制
激励机制（incentive mechanisms）是最早提出的搭便车行为抑制方法，也是应用最广泛的方法．关于激励机制研究中的一些子问题，如定义和计算节点的信誉度，已成为P2P研究中的热点．不同激励机制之间的差异主要体现在效用函数（节点享受服务能力与节点为系统已做贡献的关系）定义、测量点选择等方面。下面给出了激励机制的基本算法流程：1给出一个效用函数；2每个节点定期或事件触发地计算节点的效用函数；3节点请求发起信息查询或下载服务；4如果节点效用函数值较高，则进行下载操作，下载后转到6；
5如果节点效用函数值低，则拒绝下载服务，转到步7；6节点重新计算效用函数；7系统等待事件触发，有服务请求则跳转到步3；如果节点为其它节点提供了服务，则跳转到步6。
测量点位置选择是激励机制设计的关键。目前关于测量点的选择主要有两种方法：（1）节点对自身行为做自我测量，评价节点在网络中的贡献大小；（2）每个节点对邻接节点进行测量和监督，各个节点的贡献大小由邻接节点评价。第一种测量是节点把自身每次提供服务或享受服务的行为记录下来，工程上容易实现，且开销比较小．但它很难对付少数节点的恶意欺骗，如虚报为其它节点提供信息服务的次数。节点互相测量与监督的方式能有效地防止少数节点的恶意欺骗，但分布式测量的系统开销比较大。
目前提出的效用函数具有一个共同特点：节点能享受的服务能力与其所做贡献的绝对大小（如提供的文件数量、上传数据大小）直接相关。如果对等网络中所有节点的软硬件配置和物理网络接入环境具有一致性，则比较贡献的绝对大小是合理的。
三、对激励机制的评价
（1）效用函数严格程度的选择。过于严格的激励机制会导致搭便车者退出对等网络，从而用户数量急剧减少．特别对商用P2P系统，用户数量是影响整个系统存在的关键因素，太少的用户将导致商业运营失败。而不采用严格的激励机制，可能又难以达到抑制搭便车行为的初衷。在如何抑制搭便车行为与鼓励用户加入对等网络之间存在两难。
（2）文献[2]指出很多节点位于防火墙或地址转换服务器之内。防火墙可过滤外部网络对内部网络的服务请求；地址转换服务器内的节点没有外部IP地址，因此物理网络条件的局限导致它们不能为外网中的节点提供信息访问服务。
分布式测量与监视机制可有效地防范那些不遵守协议的欺骗节点。然而在实际应用中，它面临以下两个挑战：
（1）节点之间互相监视开销大.例如：节点i与10个节点相邻，则节点犃被其它10个节点监视.尽管来自10个邻接节点的数据可能存在一定差异，但多数关于犃是否为搭便车者的判定结论应该是一致的.对一个节点有多个判定过程，这种重复判断是资源浪费。
（2）对连接数很高的节点，监视邻接节点会增加节点负担。连接数多的节点负载本来就比较重，还要监视众多的邻居节点，容易导致节点因负载过重而当机。关键节点退出对等网络，将导致对等网络崩溃，这违背了抑制搭便车行为的初衷。
四、下一步研究方向
如何抑制对等网络中的节点搭便车行为，未来的研究将会更长期深入。在实际中已经应用起来的激励机制中，也有很多地方需要投入精力研究。例如：更为平衡的效用函数与惩罚机制、能跟随实际情况发生变化的评测点转换机制、新加入节点得到的服务质量问题、基于网络环境硬件的抑制机制研究等。
