计算机网络-p2p

p2p架构

P2P应用：原理与文件分发

纯P2P架构：Peer-to-peer

• 没有服务器
• 任意端系统之间直接通信
• 节点阶段性接入Internet
• 节点可能更换IP地址

文件分发：客户机/服务器vs. P2P

从一个服务器向N个节点分发一个文件需要多长时间?

客户机/服务器

服务器串行地发送N个副本,时间：NF/us,客户机i需要F/di时间下载

P2P

服务器必须发送一个副本,时间：F/us,客户机i需要F/di时间下载,总共需要下载NF比特,最快的可能上传速率：us+ ∑ui

文件分发：BitTorrent

• 文件划分为256KB的chunk

• 节点加入torrent

  • 没有chunk，但是会逐渐积累
  • 向tracker注册以获得节点清单，与某些节点（“邻居”）建立连接

• 下载的同时，节点需要向其他节点上传chunk

• 节点可能加入或离开

• 一旦节点获得完整的文件，它可能（自私地）离开或（无私地）留下

• 获取chunk

  • 给定任一时刻，不同的节点持有文件的不同chunk集合
  • 节点(Alice)定期查询每个邻居所持有的chunk列表
  • 节点发送请求，请求获取缺失的chunk
    • 稀缺优先

• 发送chunk: tit-for-tat

  • Alice向4个邻居发送chunk：正在向其发送Chunk，速率最快的4个
    • 每10秒重新评估top 4
  • 每30秒随机选择一个其他节点，向其发送chunk
    • 新选择节点可能加入top 4
    • “optimistically unchoke”10

P2P应用：索引技术

P2P: 搜索信息

P2P系统的索引：信息到节点位置(IP地址+端口号)的映射

文件共享(电驴):利用索引动态跟踪节点所共享的文件的位置,节点需要告诉索引它拥有哪些文件,节点搜索索引，从而获知能够得到哪些文件

即时消息(QQ)索引负责将用户名映射到位置,当用户开启IM应用时，需要通知索引它的位置,节点检索索引，确定用户的IP地址

集中式索引

Napster最早采用这种设计:1) 节点加入时，通知中央服务器：•IP地址•内容,2) Alice查找“Hey Jude”,3) Alice从Bob处请求文件

内容和文件传输是分布式的，但是内容定位是高度集中式的,存在：单点失效问题，性能瓶颈，版权问题

洪泛式查询: Query flooding

完全分布式架构，Gnutella采用这种架构，每个节点对它共享的文件进行索引，且只对它共享的文件进行索引

覆盖网络(overlay network): Graph

• 节点X与Y之间如果有TCP连接，那么构成一个边
• 所有的活动节点和边构成覆盖网络
• 边：虚拟链路
• 节点一般邻居数少于10个
• 查询消息通过已有的TCP连接发送
• 节点转发查询消息
• 如果查询命中，则利用反向路径发回查询节点
  

层次式覆盖网络

介于集中式索引和洪泛查询之间的方法,每个节点或者是一个超级节点，或者被分配一个超级节点,节点和超级节点间维持TCP连接,某些超级节点对之间维持TCP连接,超级节点负责跟踪子节点的内容

P2P案例应用：Skype

本质上是P2P的：用户/节点对之间直接通信,是私有应用层协议，所以只能猜,采用层次式覆盖网络架构,索引负责维护用户名与IP地址间的映射,索引分布在超级节点上

所谓P2P（Peer to Peer），其最本质的含义即“对等”，该技术最早是用于网络中对等节点之间的资源和信息共享的技术，通常人们所知道的是将P2P技术用在文件下载过程中，即网络上的对等终端在下载共享文件的同时又作为一个“种子”为其他对等终端提供资源和信息。后来，Skype在网络通话业务系统中灵活应用了该技术

由于冲击了传统通信领域，Skype在引起很多争议的同时也使人耳目一新，可以说，Skype是发展和演进了的P2P应用。对于P2P技术还没有规范的定义，结合其已有的应用，就更广泛的意义而言,P2P技术是指网络中的所有节点都动态参与到路由、信息处理和带宽增强等工作中，而不是单纯依靠服务器来完成这些工作。Skype是P2P技术演进到混合模式后的典型应用，它结合了集中式和分布式的特点，在网络的边缘节点采用集中式的网络结构，而在超级节点之间采用分布式的网络结构