P2P = Peer to Peer

現(xiàn)在P2P也有很多不同架構(gòu)，以下是常見的一些P2P架構(gòu)

純P2P架構(gòu)

• 沒有總是在線的服務(wù)器
• 任意端系統(tǒng)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:

• 文件分發(fā)

• 流媒體

• VoIP

復(fù)雜應(yīng)用純P2P無法實現(xiàn)

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P2P: 集中式目錄

Napster公司首先設(shè)計，由中央集中服務(wù)器管理

1. 當(dāng)對等方啟動時，它通知目錄 服務(wù)器以下信息

• IP地址

• 可供共享的對象名稱

2. Alice查詢文件“Hey Jude” 3) Alice 向Bob請求文件

通過架構(gòu)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(quán)

文件傳輸是分散的， 但是定位內(nèi)容的過 程是高度集中的

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Gnutella(使用洪泛法查詢)

類似于廣播，范圍有限，發(fā)出請求后，能響應(yīng)的服務(wù)器回應(yīng)

• 全分布

• 沒有集中式服務(wù)器

• 公共域協(xié)議

• 許多Gnutella客戶機實現(xiàn)Gnutella協(xié)議

覆蓋網(wǎng)絡(luò)：

• 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

• 所有活躍的對等方和邊組成覆蓋網(wǎng)絡(luò)

• 邊不是物理通信鏈路

• 給定對等方連接的覆蓋網(wǎng)絡(luò)路徑中的節(jié)點少于10個,即TTL小于10

查詢報文在已有的TCP連接上發(fā)送

對等方轉(zhuǎn)發(fā)報文

QueryHit 報文按反向路徑傳送

Gnutella: 加入對等方

• 加入對等方X必須發(fā)現(xiàn)在Gnutella網(wǎng)絡(luò)中的其他對等方:使用對等方列表 。

• X試圖與該列表上的對等方建立一條TCP連接，直到與Y創(chuàng)建一條連接。

• 向Y發(fā)送一個Ping報文;Y轉(zhuǎn)發(fā)該Ping報文。

• 所有的對等方接收Ping報文并響應(yīng)一個Pong報 文。

• 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

• 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

• 斷網(wǎng):發(fā)送信息的時候?qū)Φ确經(jīng)]有響應(yīng),則表明對 等方離開,節(jié)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

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KaZaA

純P2P的改進，超級節(jié)點技術(shù)

• 每個對等方要不被指派 為組長，要不被指派給一個組長

  • 對等方和組長之間建立 TCP連接

  • 組長之間建立TCP連接

• 組長維護它的子對等方 共享的內(nèi)容

過程：

• 每個文件有文件的散列碼標(biāo)識
• 客戶機送向組長發(fā)送關(guān)鍵詞的查詢
• 組長響應(yīng)匹配
• 逐項匹配:
  • 元數(shù)據(jù)
  • 散列值
  • IP地址
• 如果組長轉(zhuǎn)發(fā)查詢給其他組長則其他組長響應(yīng)匹 配
• 客戶端選擇要下載的文件

特點：

• 請求排隊:限制對等方并行上載數(shù)量，新的請求進行排隊。

• 激勵優(yōu)先權(quán):根據(jù)不同的上載下載比例優(yōu)先服務(wù)貢獻大者。

• 并行下載:將一個文件分成若干段，從多個對等方并行下載。

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P2P文件分發(fā)：BitTorrent

• BitTorrent是一種用于文件分發(fā)的流行P2P協(xié)議。

• 參與一個特定文件分發(fā)的所有對等方的集合被稱為一個洪流 (torrent)。

• 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(wù)器

P2P文件分發(fā)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(xù)留在torrent系統(tǒng)里(無私)

BitTorrent:請求、發(fā)送

請求文件塊

• 在任何給定的時刻，不同的對等方擁有不同的文件塊子集

• 每個對等方會周期性的詢 問其它每個它連接的對等方當(dāng)前所擁有的文件塊列 表

• 對等方將請求下載最稀缺的文件塊

**發(fā)送文件塊: tit-for-**tat(一報還一報)

• Alice發(fā)送文件塊的對象是 所有鄰居中向自己發(fā)送速率 最快的4個

  • 其它鄰居被阻塞

  • 每10秒重新計算速率

• 每30秒，隨機選擇一個其 他鄰居，發(fā)送文件塊

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DHT(分布式Hash表)

DHT: 一個分布式的P2P數(shù)據(jù)庫

• 數(shù)據(jù)庫由許多(key,value)((鍵, 值)) 對構(gòu)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(fā)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(zhuǎn)化成一個整數(shù)
• 給每個對等方分配一個整數(shù)標(biāo)識符
• 把 (key,value) 對分配給標(biāo)識符離key最近的 那個對等方

DHT 標(biāo)識符

• 給每個對等方分配一個[0,2n-1]之間的整數(shù)標(biāo)識符，n為某給定值.
  • 每個標(biāo)識符由 n 比特構(gòu)成.
• 需要每個key也在同樣的范圍內(nèi)
• 為得到整數(shù)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(guī)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(huán)形DHT

• 每個對等方僅和其直接后繼和直接前任( predecessor)聯(lián)系.

• “覆蓋網(wǎng)絡(luò)”

當(dāng)有N個對等方時，為找 到負(fù)責(zé)的鍵，發(fā)送消息數(shù) 量的負(fù)責(zé)度是O(N)

帶捷徑的環(huán)形DHT

• 每個對等方知曉直接前任、后繼以及捷徑方的IP

• 本例中，將消息數(shù)從6減至2

• DHT可以設(shè)計為每個對等方的鄰居和每個請求的報文數(shù)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(dāng)作其直接后繼，并且問 8它的直接后繼是誰(10)，然后將10當(dāng)作其第二后繼。
• 如果編號為13的peer要加入怎么辦? 后續(xù)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(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)上常見的幾個P2P的模式。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的详解P2P技术的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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