区块链：P2P技术是什么
摘要：包括比特幣、以太坊等在內的去中心化的區塊鏈平臺，其底層網絡都是采用的P2P技術實現，每個節點都是對等的。而本文，則先通過介紹P2P技術的特點和發展歷史，讓大家對P2P這個技術的來龍去脈有一個初步的認識和了解。然后在下一篇文章中，我會詳細介紹第三代P2P技術（DHT）—Kademlia算法的實現原理。
1.p2p的定義
? ? ? ??P2P是peer-to-peer的簡稱，又稱為點對點技術，是沒有中心服務器、依靠用戶群節點進行信息交換的對等式網絡。區別于傳統的C/S中央服務器結構，P2P網絡中每一個用戶節點即是客戶端又是服務端，能同時作為服務器給其他節點提供服務。
有中心服務器的中央網絡系統（左）和無中心服務器的對等式網絡（右）
2.p2p的特點
? ? ? ? 在傳統的C/S模式網絡系統中，客戶端之間的交互需要依賴中心化的服務器進行。當網絡規模變得龐大時，這些中心服務器的負擔就會越來越重，很容易成為網絡瓶頸。而且一旦服務器崩潰，就會造成整個網絡癱瘓（單點故障的風險）。而P2P網絡由于沒有中心服務器，不存在單點性能上的瓶頸，每個節點在充當客戶端的同時，也可以作為服務端給其他相鄰節點提供服務，極大地提高了資源的利用率。
? ? ? ? 總結來說，P2P網絡的特點如下：
（1）可擴展性。在P2P網絡中，用戶可以隨時加入、離開網絡。而且隨著用戶節點的加入，系統整體的服務能力也在相應的提高。例如p2p下載中，加入的用戶越多，則P2P網絡中提供的資源就越多，下載速度就越來越快。
（2）健壯性。由于P2P不存在中心化服務器，天生就具備耐攻擊和高容錯的特點。即使網絡中某個節點被攻擊或下線，也不影響整個系統的正常運行。因為P2P網絡中每個節點都可以充當服務端的角色。
（3）高性價比。采用P2P結構的網絡，可以有效地利用互聯網中大量分散的普通用戶節點。充分利用這些普通節點中閑散的CPU、帶寬、存儲資源，從而達到高性能計算和海量存儲的目的。例如：迅雷旗下的星域CDN產品，就是充分利用每一個普通用戶機器的閑散網絡資源，從而提供一個高性價比的服務。類似的還有360共享云、國外的sia網盤等。
（4）隱私保護。在P2P網絡中，由于信息的傳輸分散在各個節點之間，而無需經過中心服務器。這樣就減少用戶隱私信息被竊聽和泄露的風險。
（5）負載均衡。由于P2P網絡中，資源分散存儲在多個節點上，而每個節點又都可以充當服務器的角色。當某個節點需要獲取資源時，只需要向相鄰節點發送請求即可，很好地實現了整個網絡的負載均衡。
3.p2p的主要功能
? ? ? ? P2P網絡的主要功能可以分為如下3種：
- 數據發布和傳輸
- 數據存儲和檢索
- 分布式數據處理
（1）數據發布和傳輸有3中方式，分別是一對一（如即時通訊）、一對多（如群組通信和消息廣播）和多對多（如內容分發應用：BT、PPS等）
（2）數據存儲和檢索分為基于結構化的P2P網絡方法和基于非結構化的P2P網絡方法。結構化的P2P網絡也就是基于分布式哈希表（DHT）的P2P網絡，這個也是目前應用最廣泛的，它的網絡拓撲結構是確定的。而非結構化的P2P網絡的資源存儲通常與網絡拓撲結構無關，例如Gnutella。
（3）目前，大多數分布式數據處理技術采用的是master/slave的架構。而基于P2P網絡，也能夠進行分布式的數據處理。
4.p2p的發展歷史
? ? ? ? P2P技術的發展可以分為如下三個階段：
（1）第一階段：集中式對等網絡
? ? ? ? 這種網絡采用的是中心化的拓撲結構，由于文件的索引信息都是存儲在中央服務器上，每個子節點都需要連接中央服務器才可以找到資源。它最大的優點是維護簡單、索引速度快。但是由于整個網絡嚴重依賴于中央服務器，容易造成性能瓶頸和單點故障的問題。
典型代表是：napster。
（2）第二階段：非結構化的分布式網絡
? ? ? ? 這種網絡采用Flooding搜索算法，每次搜索都把要查詢的消息廣播給網絡上的所有節點。當一個節點要下載某個文件的時候，這個節點會以文件名或者關鍵字生成一個查詢，并把查詢發送給所有跟他相連的節點。如果這些節點存在文件，則跟這個節點建立連接，如果不存在，則繼續向相鄰的節點轉發這個查詢，直到找到文件位置，過程如下圖所示。
? ? ? ? 可以發現，當網絡規模變大以后，這種搜索方式會引發”廣播風暴”，嚴重消耗網絡帶寬和節點的系統資源。雖然避免了集中式對等網絡的“單點故障”問題，但是效率卻很低下。
? ? ? ? 典型代表：Gnutella早期版本。
（3）第三階段：結構化的分布式網絡
? ? ? ? 目前采用最廣泛的就是結構化的分布式網絡，也就是基于DHT（分布式哈希表）的網絡。DHT為了達到Napster的效率和正確性，以及Gnutella的分散性，使用了較為結構化的基于鍵值對的路由方法（如下圖所示）。
? ? ? ? 目前實現了DHT協議的有Kademlia和Chord算法，其中Kad算法由于簡單易用而被廣泛使用，其中比特幣和以太坊網絡中的P2P網絡采用的就是Kad算法。這個也是我們下一篇文章要重點將的內容，這里我們就不展開講解，留到下一篇文章。
5.p2p的應用
（1）文件內容共享和下載。
? ? ? ? 利用P2P技術可以使計算機之間不通過服務器直接進行內容共享和數據分發，使得互聯網上任意兩臺機器間共享數據成為可能。例如Napster、Gnutella、eDonkey、eMule、Maze、BT，以及現在PPS、騰訊視頻客戶端等采用的P2P流媒體技術，使得播放速度更加流暢。
（2）計算能力和存儲共享。
? ? ? ? 基于P2P網絡的分布式結構構造出分布式的存儲系統實現存儲共享，提供高效率、高性價比、負載均衡的文件存取功能，例如國外的Sia、Storj等分布式云存儲平臺，不依賴第三方的大型集中存儲空間，避免了數據泄露、保證了安全性。同時由于任何人的主機都可以提供存儲服務，降低了門檻，大幅降低了存儲的成本。如下，采用分布式存儲的Storj價格是每個月$0.015而亞馬遜提供的AWS價格是$0.023。
? ? ? ? 同時也可以共享CPU處理能力。例如360的共享云計劃和星域CDN等，充分利用每個人機器的閑散計算資源來提供計算服務。
（3）基于P2P的即時通訊。
? ? ? ? 例如目前的Skype通話軟件就是從連接建立和數據傳輸都采用P2P實現，保證了良好的通話質量。
（4）基于P2P方式的協同處理與服務共享平臺。
? ? ? ? 常見的協同處理有視頻會議、共享白板、協同協作等，而基于P2P技術的同樣也可以實現上述功能，不同的是，這種實現方式不需要中心服務器，參與協同工作的計算機之間可以直接建立點對點的連接。例如被微軟收購的Groove協同軟件平臺。
總結
以上是生活随笔為你收集整理的区块链：P2P技术是什么的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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