目錄

• BitTorrent協(xié)議
• • BitTorrent的核心思想
• BT種子
• 磁力鏈接（Magnet URI scheme）
• • 磁力鏈接的本質(zhì)
• DHT網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
• • DHT網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建過(guò)程
  • • 拆分子樹(shù)的過(guò)程
    • 桶的構(gòu)建
• 總結(jié)

BitTorrent協(xié)議

如果你想要下載一個(gè)不存在的敏感資源，你會(huì)怎么做？
最簡(jiǎn)單地方法當(dāng)然是找一個(gè)有資源的哥們，讓他把這些資源分享給你。早期的互聯(lián)網(wǎng)就是這么共享文件的。

但是這樣存在很多問(wèn)題？
1、 比如下載的人一多，每個(gè)人的帶寬就變小了，下載速度會(huì)變慢。
2、 更危險(xiǎn)的是這些資源是敏感資源，你的哥們本來(lái)就不應(yīng)該分享給你，如果你的哥們被抓了，那么大家也別下載。

由此就誕生了一個(gè)BitTorrent協(xié)議。
資源不再由一個(gè)人或者一個(gè)中心服務(wù)器提供，而是由所有人提供給所有人。下載的人越多，速度越快。這種模式叫Peer To Peer（用戶(hù)群對(duì)用戶(hù)群）。也就是P2P下載。

BitTorrent的核心思想

把文件分成很多個(gè)小塊，讓下載者互相連接。

比如：以120M視頻為例，假設(shè)被分成895個(gè)128KB的文件塊后，下載了第306塊的用戶(hù)A就可以和下載了第11塊的用戶(hù)B，交換彼此下載好的部分。參與的人越多，互相交換的就越密集，下載就越快。

為了做到這點(diǎn)，BitTorrent協(xié)議需要資源共享者生成一個(gè)包含下載信息的種子文件，后綴是.torrent，這就是我們常說(shuō)的BT種子。

BT種子

種子文件包含文件的名字、大小、分塊后分塊文件的大小、哈希值以及Tracker服務(wù)器的地址。

Tracker很重，通過(guò)Traker我們才可以找到其他下載者的聯(lián)系方式。
當(dāng)你用下載軟件打開(kāi)種子，就會(huì)開(kāi)始聯(lián)系種子文件里內(nèi)置的Traker服務(wù)器，告訴Traker我要下載這個(gè)文件。服務(wù)器會(huì)記錄下你的IP，并把其他正在下載或者下載完成的人的IP返回給你，這樣你們就可以愉快地組隊(duì)下載。當(dāng)然如果沒(méi)有找到正在下載的人，資源發(fā)布者也不在線(xiàn)，你就只能以0kb/s的速度等著。

不難發(fā)現(xiàn)Tracke服務(wù)器是P2P網(wǎng)絡(luò)的弱點(diǎn)，如果Tracker關(guān)閉或者封禁，你就無(wú)法找到同伴，也難以完成下載。

磁力鏈接（Magnet URI scheme）

為了擺脫Tracker服務(wù)器的依賴(lài)，今天最流行的下載方式是磁力鏈接（Magnet URI scheme）。通常是這樣一串神秘代碼：

magnet:?xt=urn:btih:E7FC73D9E20697C6C440203F5884EF52F9E4BD28

鏈接結(jié)構(gòu)：
magnet：協(xié)議名
xt：exact topic 的縮寫(xiě)，表示資源定位點(diǎn)。BTIH（BitTorrent Info Hash）表示哈希方法名，這里還可以使用 SHA1 和 MD5。這個(gè)值是文件的標(biāo)識(shí)符，是不可缺少的。

最重要的是這40位16進(jìn)制字符碼，它是磁力鏈接的唯一標(biāo)識(shí)符。
任何文件丟進(jìn)哈希算法都能得到這樣一串字符，40位，16進(jìn)制，只標(biāo)識(shí)這個(gè)文件。簡(jiǎn)單理解就是文件ID，它能幫我們找到我們下載的東西。

磁力鏈接的本質(zhì)

是把所有人變成小型Tracker，每個(gè)人都拿著一份動(dòng)態(tài)更新的地址和文件信息， 我要找我連接的10個(gè)人，他們?cè)僬遗c他們連接的10個(gè)人，一傳十，十傳百…我找到小明，小明找到小紅，小紅找到了資源發(fā)布者，我與資源發(fā)布者就連上線(xiàn)了。

DHT網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

但是這種所有人找所有的方案是不太行的，不僅占用了大量的資源，效率也非常低，還有可能重復(fù)傳播，造成廣播災(zāi)難。這時(shí)就需要補(bǔ)充一個(gè)關(guān)鍵信息，距離。這里的距離不是空間上的距離，而是邏輯上的距離。這種距離跟DHT網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)。

DHT網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的構(gòu)建過(guò)程

如上述所說(shuō)，每個(gè)磁力鏈接都有一個(gè)唯一的文件ID（40位16進(jìn)制的字符），可以產(chǎn)生2⁴*⁴⁰ 即2160種組合，用只有0和1的二進(jìn)制表示，就是160個(gè)0和1。而每個(gè)節(jié)點(diǎn)也有一串160位的0和1作為節(jié)點(diǎn)ID。（這里的節(jié)點(diǎn)理解為你的電腦）根據(jù)這160位數(shù)，我們可以計(jì)算節(jié)點(diǎn)與節(jié)點(diǎn)之間，節(jié)點(diǎn)與資源之間的距離。

假設(shè)小明發(fā)布了一個(gè)文件，就能計(jì)算他所知道的節(jié)點(diǎn)ID與這個(gè)文件ID的距離，讓算出來(lái)距離最短的節(jié)點(diǎn)再計(jì)算它知道的節(jié)點(diǎn)ID和文件ID的距離，重復(fù)這個(gè)過(guò)程（遞歸調(diào)用），就能找到與文件ID距離最短的一批節(jié)點(diǎn)ID。把小明提供的下載信息存在這里。這樣下載者也只需要找到和文件ID距離最近的節(jié)點(diǎn)ID，就能建立連接，開(kāi)始下載。

距離怎么計(jì)算呢？在kademlia網(wǎng)絡(luò)中，用異或算法來(lái)計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的邏輯距離，值越小表示越近。

相同就是0，不同就是1。比如0和0相同，得0。0和1不同，得1。1和1相同，得0。
為了方便理解，把160位縮減為4位。假設(shè)你的ID為0100，目標(biāo)節(jié)點(diǎn)為1111，那么你們之間得二進(jìn)制距離就是1011。換算成十進(jìn)制就是
1 * 2³ + 0 * 2⁰ + 1 * 2¹ + 1 * 2⁰=11

有了距離我們就可以在二叉樹(shù)里快速查找目標(biāo)了。

4位數(shù)即分叉4次，即2⁴，16條路徑。每條路徑得終點(diǎn)就是一個(gè)節(jié)點(diǎn)ID。
接下來(lái)你作為0100，你就可以拆分這顆二叉樹(shù)了。

拆分子樹(shù)的過(guò)程

1、 從第一個(gè)分叉開(kāi)始，把不包含你的那部分子樹(shù)拆分

2、 然后在剩下的子樹(shù)中再次拆分

3、重復(fù)步驟2，直到只剩下你自己

桶的構(gòu)建

從上述結(jié)果中看出，你就可以拆分出4棵子樹(shù)
在拆分好的子樹(shù)中，每個(gè)子樹(shù)中選2個(gè)點(diǎn)，就得到了4個(gè)K桶。

剛才算過(guò)，你距離目標(biāo)文件的距離是1011，即是11，也就是說(shuō)離1111（目標(biāo)文件）最近的肯定是3號(hào)K桶里的2個(gè)節(jié)點(diǎn)。接下我們可以去聯(lián)系這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)，讓他們來(lái)找1111（目標(biāo)文件）。

以1110為例，它也可以拆分出4棵子樹(shù)

得到4個(gè)K桶

計(jì)算1110和1111之間的距離0001，即距離為1。即在0號(hào)K桶。1111（目標(biāo)文件）就在這里。

這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)就叫DHT，分布式哈希表。一個(gè)高寬容度的去中心化網(wǎng)絡(luò)。
只需要一串文件ID和存儲(chǔ)到本地的K桶數(shù)據(jù)，你就可以高效地找到要下載的文件，而資源的發(fā)布者和傳播者也只需要分箱40個(gè)字符串就好，足夠簡(jiǎn)單、方便、隱私。

在真實(shí)的DHT網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)K桶至少記錄了8個(gè)節(jié)點(diǎn)，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)的下線(xiàn)，都不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行。作為文件和節(jié)點(diǎn)ID，2¹⁶⁰也足夠大，達(dá)到全地球70億人，每秒下載10000個(gè)種子，也足夠下載百萬(wàn)億年直到宇宙終結(jié)。

總結(jié)

這些天才的設(shè)計(jì)，讓我們擁有了一個(gè)無(wú)法被審查和追蹤的去中心化網(wǎng)絡(luò)，這也催生了很多盜版產(chǎn)業(yè)，但也讓很多內(nèi)容有機(jī)會(huì)避開(kāi)審查，因?yàn)榫W(wǎng)站可以被隔離，被拔線(xiàn)，被禁止訪(fǎng)問(wèn)，但種子不會(huì)。只要種子不死，那些不存在的敏感資源，就還活在互聯(lián)網(wǎng)上，沒(méi)有任何人可以毀掉。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的别再装纯说不懂BT种子了的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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