详解P2P技术
P2P = Peer to Peer
現在P2P也有很多不同架構，以下是常見的一些P2P架構
純P2P架構
- 沒有總是在線的服務器
- 任意端系統之間直接通信
- 對等方之間可以間斷連接并可 以改變IP地址
例子:
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文件分發
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流媒體
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VoIP
復雜應用純P2P無法實現
P2P: 集中式目錄
Napster公司首先設計，由中央集中服務器管理
- 當對等方啟動時，它通知目錄 服務器以下信息
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IP地址
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可供共享的對象名稱
- Alice查詢文件“Hey Jude” 3) Alice 向Bob請求文件
通過架構我們可以看到一些問題
集中式目錄問題
- 單點故障
- 性能瓶頸
- 侵犯版權
文件傳輸是分散的， 但是定位內容的過 程是高度集中的
Gnutella(使用洪泛法查詢)
類似于廣播，范圍有限，發出請求后，能響應的服務器回應
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全分布
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沒有集中式服務器
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公共域協議
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許多Gnutella客戶機實現Gnutella協議
覆蓋網絡：
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如果對等方X和Y維護了一條TCP連接，則說X和Y之間有一條邊
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所有活躍的對等方和邊組成覆蓋網絡
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邊不是物理通信鏈路
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給定對等方連接的覆蓋網絡路徑中的節點少于10個,即TTL小于10
查詢報文在已有的TCP連接上發送
對等方轉發報文
QueryHit 報文按反向路徑傳送
Gnutella: 加入對等方
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加入對等方X必須發現在Gnutella網絡中的其他對等方:使用對等方列表 。
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X試圖與該列表上的對等方建立一條TCP連接，直到與Y創建一條連接。
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向Y發送一個Ping報文;Y轉發該Ping報文。
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所有的對等方接收Ping報文并響應一個Pong報 文。
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X接收到許多Pong報文。然后能同某些其他對等 方建立TCP連接。
Gnutella: 對等方離開
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主動離開:離開接點的所有對等方都會刷新自身 的激活對等方列表,并開始與列表中的新的對等 方建立連接
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斷網:發送信息的時候對等方沒有響應,則表明對 等方離開,節點刷新自身的激活對等方列表,并開 始與列表中的新的對等方建立連接
KaZaA
純P2P的改進，超級節點技術
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每個對等方要不被指派 為組長，要不被指派給一個組長
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對等方和組長之間建立 TCP連接
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組長之間建立TCP連接
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組長維護它的子對等方 共享的內容
過程：
- 每個文件有文件的散列碼標識
- 客戶機送向組長發送關鍵詞的查詢
- 組長響應匹配
- 逐項匹配:
- 元數據
- 散列值
- IP地址
- 如果組長轉發查詢給其他組長則其他組長響應匹 配
- 客戶端選擇要下載的文件
特點：
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請求排隊:限制對等方并行上載數量，新的請求進行排隊。
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激勵優先權:根據不同的上載下載比例優先服務貢獻大者。
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并行下載:將一個文件分成若干段，從多個對等方并行下載。
P2P文件分發：BitTorrent
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BitTorrent是一種用于文件分發的流行P2P協議。
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參與一個特定文件分發的所有對等方的集合被稱為一個洪流 (torrent)。
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一個洪流中的對等方彼此下載等長度的文件塊(chunk)，典型 塊長度為256KB。
追蹤器tracker服務器
P2P文件分發流程
- 對等方加入 torrent:
- 沒有文件塊，但會隨著時間流逝從其它對等方處累積文件 塊
- 在tracker處注冊，取得對等方列表，連到所有對等方的 一個子集(鄰居)
- 在下載的同時給其它對等方上傳文件塊
- 對等方可能改變和其交換文件塊的對象
- 對等方會不斷進入或者離開
- 一旦某對等方下載完了整個文件，它可以離開(自 私)或者繼續留在torrent系統里(無私)
BitTorrent:請求、發送
請求文件塊
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在任何給定的時刻，不同的對等方擁有不同的文件塊子集
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每個對等方會周期性的詢 問其它每個它連接的對等方當前所擁有的文件塊列 表
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對等方將請求下載最稀缺的文件塊
**發送文件塊: tit-for-**tat(一報還一報)
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Alice發送文件塊的對象是 所有鄰居中向自己發送速率 最快的4個
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其它鄰居被阻塞
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每10秒重新計算速率
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每30秒，隨機選擇一個其 他鄰居，發送文件塊
DHT(分布式Hash表)
DHT: 一個分布式的P2P數據庫
- 數據庫由許多(key,value)((鍵, 值)) 對構成。例如:
- key: 社保號; value: 人名
- key: 電影名稱; value: IP地址
- 所有(key, value) 對被分發到成千上萬的對等方用戶群中
- 一個對等方利用key來查詢DHT
- DHT返回與之匹配的value
- 對等方還可以插入(key, value)對
怎樣把鍵值分配給對等方?
核心問題:
- 分配 (key, value) 對給各對等方
基本思想:
- 把每個key轉化成一個整數
- 給每個對等方分配一個整數標識符
- 把 (key,value) 對分配給標識符離key最近的 那個對等方
DHT 標識符
- 給每個對等方分配一個[0,2n-1]之間的整數標識符，n為某給定值.
- 每個標識符由 n 比特構成.
- 需要每個key也在同樣的范圍內
- 為得到整數key,將原key做hash
- 例如*,* key = hash(“Led Zeppelin IV”)
- 這就是為什么叫做分布式hash表的原因
將key分配給對等方
規則:把key分配給具有最鄰近ID的對等方.
- 為方便起見: 最臨近被定義為該key的直接后繼 (immediate successor )
- 例如:
- n=4; peers: 1,3,4,5,8,10,12,14;
- key = 13, then successor peer = 14
- key = 15, then successor peer = 1
環形DHT
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每個對等方僅和其直接后繼和直接前任( predecessor)聯系.
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“覆蓋網絡”
當有N個對等方時，為找 到負責的鍵，發送消息數 量的負責度是O(N)
帶捷徑的環形DHT
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每個對等方知曉直接前任、后繼以及捷徑方的IP
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本例中，將消息數從6減至2
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DHT可以設計為每個對等方的鄰居和每個請求的報文數均為O(log N)
對等方擾動
- 對等方可能進入或者離去
- 對等方需要知曉它后面兩個后繼的地址
- 每個對等方周期性的ping這兩個后繼以 檢查它們的存活性
- 如果直接后繼離開了，則選擇它的下一 個后繼作為直接后繼
例如: peer 5離開
- peer 4檢測到5的離開，將8當作其直接后繼，并且問 8它的直接后繼是誰(10)，然后將10當作其第二后繼。
- 如果編號為13的peer要加入怎么辦? 后續還有很多問題，篇幅有限，感興趣可以下來了解。
希望你能通過這篇文章了解到現在網絡上常見的幾個P2P的模式。
總結
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