bt協議詳解 基礎篇（上）
最近開發了一個免費教程的網站，產生了仔細了解bt協議的想法，所以寫了這一篇文章，后續還會寫一些關於搜索和索引的東西，都是在開發這個網站的過程中學習到的技術，敬請期待。
1 簡介
bt是BitTorrent協議的簡稱，bt協議是最流行的p2p下載協議，另外一種比較流行的p2p下載協議叫ed2k，ed2k的全稱叫eDonkey2000 network，這里我們只討論bt協議，ed2k協議以后有機會再和大家分享。
相信很多人都聽說過bt協議。但是當我問周圍的人究竟什么是bt協議呢？他們的解釋讓我對bt協議的理解變得更含糊，為了弄清楚心中的問題，我開始了自己對bt協議的學習。
我在官網 上找到一篇文章The BitTorrent Protocol Specification。這個標題翻譯過來就是“bittorrent協議規范”，是bittorrent協議的基礎篇，為什么說是基礎篇呢？
BT協議是一個協議簇。
有點像tcp/ip協議一樣，bt協議不是一個簡單的協議，而是一系列相關的協議組成的，而且這個協議簇一直在進化。
既然這篇文章的主題是“基礎篇”，所以它的內容主要來自bep_0003,也就是bittorrent協議規范，因為其它的協議都是以這個協議為基礎的，可見這個的重要性。
2 bittorrent協議規范（中文版）
bittorrent是一個文件分發協議，它使用url來定位文件而且跟web服務無縫集成。當有多個人同時下載同一個文件時，下載者之間可以互相上傳自己已有的那部分文件，讓一個文件支持很多人同時下載卻只增加小量的帶寬負擔變成可能，這就是bt協議相比http協議的優勢。
bt文件分享由下列內容組成：
- 傳統的文件服務器
- 種子文件(.torrent文件)
- bt tracker服務器
- 文件分享者
- web瀏覽器
- web瀏覽器用戶（多個）
一個服務器按照下面的步驟開始文件分享過程
- 啟動一個bt tracker服務器
- 啟動一個普通的web服務器，如apache
- 在web服務器上配置多媒體類型‘application/x-bittorrent’關聯到.torrent文件
- 生成一個.torrent文件，在文件中添加bt tracker服務器的地址
- 上傳torrent文件到web服務器
- 發布torrent文件下載頁面
- 等待用戶下載
一個用戶按照下面的步驟開始文件下載
- 安裝bt客戶端
- 瀏覽web頁面
- 下載torrent文件
- 保存torrent文件到本地
- 使用bt客戶端打開torrent文件，開始下載
- 等待文件下載完成
bencoding編碼
strings(字符串)編碼為：<字符串長度>：<字符串> 例如： 4:test 表示為字符串"test"，4:例子 表示為字符串“例子”，字符串長度單位為字節，沒開始或結束標記
integers(整數)編碼為：i<整數>e，開始標記i，結束標記為e，例如：i1234e 表示為整數1234，i-1234e 表示為整數-1234，整數沒有大小限制，i0e 表示為整數0，i-0e 為非法，以0開頭的為非法如： i01234e 為非法
lists(列表)編碼為：le，開始標記為l,結束標記為e，列表里可以包含任何bencoding編碼類型，包括整數，字符串，列表，字典。例如： l4:test5abcdee 表示為二個字符串["test","abcde"]
dictionaries(字典)編碼為de，開始標記為d,結束標記為e，關鍵字必須為bencoding字符串，值可以為任何bencoding編碼類型，例如： d3:agei20ee 表示為{"age"=20}，d4:path3:C:\8:filename8:test.txte 表示為{"path"="C:","filename"="test.txt"}
metainfo files
metainfo files(俗稱torrent文件)使用bencoding進行編碼的一個dictionaries數據類型，有兩個key
announce ： bt tracker服務器地址
info ： info又是一個dictionaries（bencoding支持數據類型的嵌套），info里面的字符串都是使用utf-8編碼。
info dictionary: info字典
name（文件名） ： 通常用作torrent文件的文件名
piece length（文件塊長度）： 每一個peace（文件塊）的字節長度。為了傳輸的方便，bt協議把文件分成等大的文件塊，除了最后一塊。每一個文件塊的長度通常是2的指數（bittorrent 3.2默認文件塊大小是 1M）
pieces ： pieces是一個字符串，它的長度是20的倍數，每一段20個字符表示對應文件塊的sha1 hash值。
length和files 兩個中有且只有一個會出現。當存在length key事，表示torrent種子文件只包含一個單一的文件，length表示這個文件的字節數，俗稱文件長度。
當torrent種子文件包含多個文件時，files表示總的文件個數，
files ： files也是一個dictionaries數據類型，它有兩個key
files dictionary：
length： 文件長度，總字節數
path： 一個utf-8編碼的字符串數組，最后一個字符串保存真實的文件名，前面的字符串保存文件路徑。長度為0表示path字段不合法。
trackers
tracker服務器接收get請求，一個get請求由下列字段組成
- info_hash 20字節的sha1哈希值，是bencoding編碼之后的torrent文件內容的hash。
- peer_id: 長度為20的字符串，代表下載者的id，每一個下載者開始下載之前會隨機生成自己的id。
- ip : 可選參數，表示文件下載者的id
- port： 文件下載者監聽的端口，默認從6881開始，最大的6889
- uploaded： 十進制表示的上傳字節總數
- downloaded： 十進制表示的下載字節總數
- left： 十進制表示的剩余字節總數，注意這個值不能通過downloaded和length進行算數計算得到，因為當一些下載文件塊的數據的完整性校驗失敗的，這些文件塊必須被重新下載。
- event ： 可選參數，有四個可能的至 started,completed,stopped,empty。
tracker返回的內容是一個bencoded dictionaries數據類型，如果返回的內容包含failure reason字段，表示請求失敗，failure reason包含失敗的理由。如果沒有failure reason字段，則返回內容必須包含interval和peers字段。interval代表客戶端發起下一次請求的間隔，peers包含一個peer列表。一個peer由peer、id、ip、port組成。
bt tracker服務器可以返回一個壓縮的peer列表，見BEP 23。
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