網(wǎng)絡(luò)爬蟲，又被稱為“網(wǎng)頁蜘蛛，網(wǎng)絡(luò)機(jī)器人”，在FOAF社區(qū)中間，經(jīng)常被稱為“網(wǎng)頁追逐者”。網(wǎng)絡(luò)爬蟲，是一種按照一定的規(guī)則，自動地抓取萬維網(wǎng)信息的程序或者腳本。

網(wǎng)絡(luò)爬蟲，按照系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)技術(shù)，大致可以分為：“通用網(wǎng)絡(luò)爬蟲、聚焦網(wǎng)絡(luò)爬蟲、增量式網(wǎng)絡(luò)爬蟲、深層網(wǎng)絡(luò)爬蟲”等四種不同類型。實(shí)際上，網(wǎng)絡(luò)爬蟲系統(tǒng)，通常是由幾種爬蟲技術(shù)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)的。





一、 通用網(wǎng)絡(luò)爬蟲

通用網(wǎng)絡(luò)爬蟲，又稱“全網(wǎng)爬蟲”，爬行對象從一些種子URL（統(tǒng)一資源定位符） 擴(kuò)充到整個(gè)萬維網(wǎng)，主要為“門戶站點(diǎn)搜索引擎”和“大型Web服務(wù)提供商”采集數(shù)據(jù)。由于商業(yè)原因，它們的技術(shù)細(xì)節(jié)很少被公布出來。這類網(wǎng)絡(luò)爬蟲的爬行范圍和數(shù)量巨大，對于爬行速度和存儲空間要求較高，對于爬行頁面的順序要求相對較低，同時(shí)由于等待刷新的頁面太多，通常采用“并行工作”的方式，但需要較長時(shí)間才能刷新一次頁面。通用網(wǎng)絡(luò)爬蟲，雖然存在著一定的缺陷，但它適用于為搜索引擎平臺搜索廣泛的主題，有較強(qiáng)的應(yīng)用價(jià)值。


二、聚焦網(wǎng)絡(luò)爬蟲

聚焦網(wǎng)絡(luò)爬蟲，又稱“主題網(wǎng)絡(luò)爬蟲”，是指選擇性地爬行，那些與預(yù)先定義好的主題相關(guān)的頁面的網(wǎng)絡(luò)爬蟲。和通用網(wǎng)絡(luò)爬蟲相比，聚焦網(wǎng)絡(luò)爬蟲只需要爬行與主題相關(guān)的頁面，極大地節(jié)省了硬件和網(wǎng)絡(luò)資源，保存的頁面也由于數(shù)量少而更新快，還可以很好地滿足一些特定人群對特定領(lǐng)域信息的需求。

聚焦網(wǎng)絡(luò)爬蟲和通用網(wǎng)絡(luò)爬蟲相比，增加了“鏈接評價(jià)模塊”以及“內(nèi)容評價(jià)模塊”。聚焦網(wǎng)絡(luò)爬蟲爬行策略實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是，評價(jià)頁面內(nèi)容和鏈接的重要性。不同的方法計(jì)算出的重要性不同，由此導(dǎo)致鏈接的訪問順序也不同。

三、增量式網(wǎng)絡(luò)爬蟲

是指對已下載網(wǎng)頁采取增量式更新，和只爬行新產(chǎn)生的或者已經(jīng)發(fā)生變化網(wǎng)頁的爬蟲，它能夠在一定程度上保證，所爬行的頁面是盡可能新的頁面。

和周期性爬行和刷新頁面的網(wǎng)絡(luò)爬蟲相比，增量式爬蟲只會在需要的時(shí)候爬行新產(chǎn)生或發(fā)生更新的頁面 ，并不重新下載沒有發(fā)生變化的頁面，可有效減少數(shù)據(jù)下載量，及時(shí)更新已爬行的網(wǎng)頁，減小時(shí)間和空間上的耗費(fèi)，但是增加了爬行算法的復(fù)雜度和實(shí)現(xiàn)難度。


四、深層網(wǎng)絡(luò)爬蟲

Web 頁面，按存在方式可以分為“表層網(wǎng)頁”和“深層網(wǎng)頁”。表層網(wǎng)頁是指傳統(tǒng)搜索引擎可以索引的頁面，以超鏈接可以到達(dá)的靜態(tài)網(wǎng)頁為主構(gòu)成的 Web 頁面。

深層網(wǎng)頁是那些大部分內(nèi)容不能通過靜態(tài)鏈接獲取的、隱藏在搜索表單后的，只有用戶提交一些關(guān)鍵詞才能獲得的 Web 頁面。例如：那些用戶注冊后內(nèi)容才可見的網(wǎng)頁，就屬于深層網(wǎng)頁。

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展，萬維網(wǎng)成為大量信息的載體，如何有效地提取并利用這些信息成為一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。搜索引擎，例如傳統(tǒng)的“通用搜索引擎”平臺：Google（谷歌）、Yahoo!（雅虎）、百度等，作為一個(gè)輔助人們檢索萬維網(wǎng)信息的工具，成為互聯(lián)網(wǎng)用戶訪問萬維網(wǎng)的入口和渠道。

但是，這些“通用搜索引擎平臺”也存在著一定的局限性，如：

1、 不同領(lǐng)域、不同職業(yè)、不同背景的用戶，往往具有不同的檢索目的和需求，通用搜索引擎所返回的結(jié)果，包含了大量用戶并不關(guān)心的網(wǎng)頁，或者與用戶搜索結(jié)果無關(guān)的網(wǎng)頁。

2、 通用搜索引擎的目標(biāo)是，實(shí)現(xiàn)盡可能大的網(wǎng)絡(luò)覆蓋率，有限的搜索引擎服務(wù)器資源，與無限的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)資源之間的矛盾將進(jìn)一步加深。

3、 萬維網(wǎng)數(shù)據(jù)形式的豐富和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，圖片、數(shù)據(jù)庫、音頻、視頻多媒體等不同數(shù)據(jù)大量出現(xiàn)，通用搜索引擎往往對這些信息含量密集，且具有一定結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)無能為力，不能很好地發(fā)現(xiàn)和獲取。

4、通用搜索引擎，大多提供基于“關(guān)鍵字”的檢索，難以支持根據(jù)語義信息提出的查詢。

為了解決上述問題，定向抓取相關(guān)網(wǎng)頁資源的“聚焦網(wǎng)絡(luò)爬蟲”應(yīng)運(yùn)而生。聚焦網(wǎng)絡(luò)爬蟲，是一個(gè)自動下載網(wǎng)頁的程序，它根據(jù)既定的抓取目標(biāo)，有選擇的訪問萬維網(wǎng)上的網(wǎng)頁與相關(guān)的鏈接，獲取所需要的信息。

與“通用網(wǎng)絡(luò)爬蟲”不同，聚焦網(wǎng)絡(luò)爬蟲并不追求大的覆蓋，而是將目標(biāo)定為抓取“與某一特定主題內(nèi)容相關(guān)的網(wǎng)頁”，為面向主題的用戶查詢，準(zhǔn)備數(shù)據(jù)資源。

“聚焦網(wǎng)絡(luò)爬蟲”的工作原理以及關(guān)鍵技術(shù)概述：

網(wǎng)絡(luò)爬蟲，是一個(gè)自動提取網(wǎng)頁的程序，它為搜索引擎從萬維網(wǎng)上下載網(wǎng)頁，是搜索引擎的重要組成。

傳統(tǒng)爬蟲，從一個(gè)或若干初始網(wǎng)頁的URL（統(tǒng)一資源定位符）開始，獲得初始網(wǎng)頁上的URL（統(tǒng)一資源定位符），在抓取網(wǎng)頁的過程中，不斷從當(dāng)前頁面上抽取新的URL（統(tǒng)一資源定位符）放入隊(duì)列，直到滿足系統(tǒng)的一定停止條件。

“聚焦網(wǎng)絡(luò)爬蟲”的工作流程較為復(fù)雜，需要根據(jù)一定的“網(wǎng)頁分析算法”過濾與主題無關(guān)的鏈接，保留有用的鏈接，并將其放入等待抓取的URL（統(tǒng)一資源定位符）隊(duì)列。然后，它將根據(jù)一定的搜索策略，從隊(duì)列中選擇下一步要抓取的網(wǎng)頁URL（統(tǒng)一資源定位符），并重復(fù)上述過程，直到達(dá)到系統(tǒng)的某一條件時(shí)停止。

另外，所有被爬蟲抓取的網(wǎng)頁將會被系統(tǒng)存貯，進(jìn)行一定的分析、過濾，并建立索引，以便之后的查詢和檢索。對于“聚焦網(wǎng)絡(luò)爬蟲”來說，這一過程所得到的分析結(jié)果，還可能對以后的抓取過程給出反饋和指導(dǎo)。

相對于通用網(wǎng)絡(luò)爬蟲，聚焦網(wǎng)絡(luò)爬蟲還需要解決三個(gè)主要問題：

1、對抓取目標(biāo)的描述或定義；
2、對網(wǎng)頁或數(shù)據(jù)的分析與過濾；
3、對URL（統(tǒng)一資源定位符）的搜索策略。

網(wǎng)絡(luò)爬蟲遇到的問題：

早在2007 年底，互聯(lián)網(wǎng)上的網(wǎng)頁數(shù)量就已經(jīng)超出160 億個(gè)，研究表明接近30%的頁面是重復(fù)的。動態(tài)頁面的存在，客戶端、服務(wù)器端腳本語言的應(yīng)用，使得指向相同Web信息的 URL（統(tǒng)一資源定位符）數(shù)量呈指數(shù)級增長。

上述特征使得網(wǎng)絡(luò)爬蟲面臨一定的困難，主要體現(xiàn)在 Web信息的巨大容量，使得爬蟲在給定的時(shí)間內(nèi)，只能下載少量網(wǎng)頁。有研究表明，沒有哪個(gè)搜索引擎能夠索引超出16%的互聯(lián)網(wǎng)Web 頁面，即使能夠提取全部頁面，也沒有足夠的空間來存儲。

為了提高爬行效率，爬蟲需要在單位時(shí)間內(nèi)盡可能多的獲取高質(zhì)量頁面，這是它面臨的難題之一。

當(dāng)前有五種表示頁面質(zhì)量高低的方式：1、頁面與爬行主題之間的相似度；2、頁面在 Web 圖中的入度大小；3、指向它的所有頁面平均權(quán)值之和；4、頁面在 Web 圖中的出度大?。?、頁面的信息位置。

為了提高爬行速度，網(wǎng)絡(luò)爬蟲通常會采取“并行爬行”的工作方式，這種工作方式也導(dǎo)致了新的問題：

1、重復(fù)性（并行運(yùn)行的爬蟲或爬行線程同時(shí)運(yùn)行時(shí)，增加了重復(fù)頁面）；
2、質(zhì)量問題（并行運(yùn)行時(shí)，每個(gè)爬蟲或爬行線程只能獲取部分頁面，導(dǎo)致頁面質(zhì)量下降）；
3、通信帶寬代價(jià)（并行運(yùn)行時(shí)，各個(gè)爬蟲或爬行線程之間不可避免要進(jìn)行一些通信，需要耗費(fèi)一定的帶寬資源）。

并行運(yùn)行時(shí)，網(wǎng)絡(luò)爬蟲通常采用三種方式：

1、獨(dú)立方式（各個(gè)爬蟲獨(dú)立爬行頁面，互不通信）；
2、動態(tài)分配方式（由一個(gè)中央?yún)f(xié)調(diào)器動態(tài)協(xié)調(diào)分配 URL 給各個(gè)爬蟲）；
3、靜態(tài)分配方式（URL 事先劃分給各個(gè)爬蟲）。