第六章 P2P原理与实践

[A . Z小娜]

1.P2P概述 1.1概念 P2P即Peer-to-Peer的缩写，含义为“点对点”或者“端对端”，而学术界常称它为“对等计算”。P2P是一种以非集中化方式使用分布式资源来完成一些关键任务的系统和应用。P2P技术打破了传统的C/S模式。在P2P网络中，所有结点的地位都是对等的，每个结点既充 当服务器，又充当客户端，这样缓解了中心服务器的压力，使得资源或任务处理更加分散化。 1.2 技术特点 非中心化，可扩展性，健壮性，高性价比，隐私保护，负载均衡 2.P2P网络的分类 （1）中心化拓扑结构 中心化拓扑结构指的是网络中资源和服务的索引都存储在中心服务器目录中，而资源和服务本身则存储在网络中的各结点中，若一个客户需要访问某资源，则需要先直接 或间接地访问中心服务器，中心服务器通过索引检索存有该资源的具体结点的信息，然后请求者与这些存有所需资源的结点连接，最后实现对资源的访问。 （2）全分布式非结构化拓扑结构 采用全分布式结构化拓扑结构的P2P网络是一种重叠网络，重叠网络是在现有的网络 体系架构上新加一层虚拟网络，并将虚拟网络中的每个结点与实际网络中的一些结 点相连，从而实现与实际网络中个结点的联通。 （3）全分布式结构化拓扑结构 全分布式结构拓扑采用分布式哈希表（DHT）来组织网络中的各结点，因此这种拓扑结构 的网络也称为DHT网络。在DHT网络中，由广域范围大量结点共同维护庞大的哈希表，散 列表被分割成不连续的块，每个结点被分配一个属于自己的哈希块，并成为这个哈希块的 管理者。网络中每个结点有一个唯一标识自己的ID，且通过哈希函数，为网络中资源分配 唯一的ID，然后将资源存储在资源ID与结点ID相等或相近的结点中。当需要查找资源时，可以采用类似资源散列的方法定位到存储资源的结点上。 （4）半分布式拓扑结构 半分布式拓扑结构吸取了中心化拓扑结构和全分布式非结构化拓扑结构的优点，选择性能较高的结点作为超级结点，在各个超级结点上存储了系统中其他部分结点的信息，检索算法仅在超级结点间转发，超级结点再将查询请求转发给适当的叶子结点。 P2P（Peer to Peer）对等网络 P2P技术属于覆盖层网络(Overlay Network)的范畴，是相对于客户机/服务器(C/S)模式来说的一种网络信息交换方式。在C/S模式中，数据的分发采用专门的服务器，多个客户端都从此服务器获取数据。 优点是：数据的一致性容易控制，系统也容易管理。 缺点是：因为服务器的个数只有一个(即便有多个也非常有限)，系统容易出现单一失效点；单一服务器面对众多的客户端，由于CPU能力、内存大小、网络带宽的限制，可同时服务的客户端非常有限，可扩展性差。 P2P技术正是为了解决这些问题而提出来的一种对等网络结构。在P2P网络中，每个节点既可以从其他节点得到服务，也可以向其他节点提供服务。这样，庞大的终端资源被利用起来，一举解决了C/S模式中的两个弊端。 P2P应用软件主要包括文件分发软件、语音服务软件、流媒体软件。目前P2P应用种类多、形式多样，没有统一的网络协议标准，其体系结构和组织形式也在不断发展。 P2P技术应用 (1)分布式科学计算 P2P技术可以使得众多终端的CPU资源联合起来，服务于一个共同的计算。这种计算一般是计算量巨大、数据极多、耗时很长的科学计算。在每次计算过程中，任务(包括逻辑与数据等)被划分成多个片，被分配到参与科学计算的P2P节点机器上。在不影响原有计算机使用的前提下，人们利用分散的CPU资源完成计算任务，并将结果返回给一个或多个服务器，将众多结果进行整合，以得到最终结果。 (2)文件共享 BitTorrent是一种无结构的网络协议。除了BitTorrent之外，还有不少著名的无结构化的P2P文件共享协议，典型的有Gnutella[8]和KaZaA[6]。 (3)流媒体直播 (4)流媒体点播 (5)IP层语音通信 Skype采取类似KaZaA的拓扑结构，在网络中选取一些超级节点。在通信双方直连效果不好时，一些合适的超级节点则担当起其中转节点的角色，为通信双方创建中转连接，并转发相应的语音通信包。