計算機網絡-p2p

p2p架構

P2P應用：原理與文件分發

純P2P架構：Peer-to-peer

• 沒有服務器
• 任意端系統之間直接通信
• 節點階段性接入Internet
• 節點可能更換IP地址

文件分發：客戶機/服務器vs. P2P

從一個服務器向N個節點分發一個文件需要多長時間?

客戶機/服務器

服務器串行地發送N個副本,時間：NF/us,客戶機i需要F/di時間下載

P2P

服務器必須發送一個副本,時間：F/us,客戶機i需要F/di時間下載,總共需要下載NF比特,最快的可能上傳速率：us+ ∑ui

文件分發：BitTorrent

• 文件划分為256KB的chunk

• 節點加入torrent

  • 沒有chunk，但是會逐漸積累
  • 向tracker注冊以獲得節點清單，與某些節點（“鄰居”）建立連接

• 下載的同時，節點需要向其他節點上傳chunk

• 節點可能加入或離開

• 一旦節點獲得完整的文件，它可能（自私地）離開或（無私地）留下

• 獲取chunk

  • 給定任一時刻，不同的節點持有文件的不同chunk集合
  • 節點(Alice)定期查詢每個鄰居所持有的chunk列表
  • 節點發送請求，請求獲取缺失的chunk
    • 稀缺優先

• 發送chunk: tit-for-tat

  • Alice向4個鄰居發送chunk：正在向其發送Chunk，速率最快的4個
    • 每10秒重新評估top 4
  • 每30秒隨機選擇一個其他節點，向其發送chunk
    • 新選擇節點可能加入top 4
    • “optimistically unchoke”10

P2P應用：索引技術

P2P: 搜索信息

P2P系統的索引：信息到節點位置(IP地址+端口號)的映射

文件共享(電驢):利用索引動態跟蹤節點所共享的文件的位置,節點需要告訴索引它擁有哪些文件,節點搜索索引，從而獲知能夠得到哪些文件

即時消息(QQ)索引負責將用戶名映射到位置,當用戶開啟IM應用時，需要通知索引它的位置,節點檢索索引，確定用戶的IP地址

集中式索引

Napster最早采用這種設計:1) 節點加入時，通知中央服務器：•IP地址•內容,2) Alice查找“Hey Jude”,3) Alice從Bob處請求文件

內容和文件傳輸是分布式的，但是內容定位是高度集中式的,存在：單點失效問題，性能瓶頸，版權問題

洪泛式查詢: Query flooding

完全分布式架構，Gnutella采用這種架構，每個節點對它共享的文件進行索引，且只對它共享的文件進行索引

覆蓋網絡(overlay network): Graph

• 節點X與Y之間如果有TCP連接，那么構成一個邊
• 所有的活動節點和邊構成覆蓋網絡
• 邊：虛擬鏈路
• 節點一般鄰居數少於10個
• 查詢消息通過已有的TCP連接發送
• 節點轉發查詢消息
• 如果查詢命中，則利用反向路徑發回查詢節點
  

層次式覆蓋網絡

介於集中式索引和洪泛查詢之間的方法,每個節點或者是一個超級節點，或者被分配一個超級節點,節點和超級節點間維持TCP連接,某些超級節點對之間維持TCP連接,超級節點負責跟蹤子節點的內容

P2P案例應用：Skype

本質上是P2P的：用戶/節點對之間直接通信,是私有應用層協議，所以只能猜,采用層次式覆蓋網絡架構,索引負責維護用戶名與IP地址間的映射,索引分布在超級節點上

所謂P2P（Peer to Peer），其最本質的含義即“對等”，該技術最早是用於網絡中對等節點之間的資源和信息共享的技術，通常人們所知道的是將P2P技術用在文件下載過程中，即網絡上的對等終端在下載共享文件的同時又作為一個“種子”為其他對等終端提供資源和信息。后來，Skype在網絡通話業務系統中靈活應用了該技術

由於沖擊了傳統通信領域，Skype在引起很多爭議的同時也使人耳目一新，可以說，Skype是發展和演進了的P2P應用。對於P2P技術還沒有規范的定義，結合其已有的應用，就更廣泛的意義而言,P2P技術是指網絡中的所有節點都動態參與到路由、信息處理和帶寬增強等工作中，而不是單純依靠服務器來完成這些工作。Skype是P2P技術演進到混合模式后的典型應用，它結合了集中式和分布式的特點，在網絡的邊緣節點采用集中式的網絡結構，而在超級節點之間采用分布式的網絡結構