浅析P2P技术的原理及应用

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中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1003-2738（2012）07-0346-01

摘要：p2p是一种Internet应用模式，与传统的C/S模式相比，它弱化、甚至取消了服务器的作用，在许多方面弥补了C/S模式的不足。P2P技术通过将庞大的终端资源进行组织利用，有效降低了服务器负载，开创了一种新的网络应用模式。

关键词：点对点；覆盖层网络；流媒体；哈希值

一、P2P技术原理

P2P技术（peer-to-peer）即点对点技术，又称对等互联网络技术，是近年来互联网上发展最快的技术之一，已经成为电信企业宽带服务的主流业务。P2P技术属于覆盖层网络(Overlay Network)的应用，是相对于传统的客户机/服务器(C/S)模式出现的一种新型互联网信息交换方式。在C/S模式中，使用专门的服务器提供分发下载服务，多个客户端统一从服务器端获取数据。这种模式的优点是：数据的一致性容易得到控制，系统也容易进行管理；缺点一是由于服务器的个数非常有限，系统容易出现单一失效点；二是面对数量庞大的客户端，由于服务器的CPU速度、内存大小和网络带宽等硬件局限性，可同时服务的客户端总数存在一定限制，而客户端的配置不管有多强大，也只能在C/S模式中作为单纯的下载端享受服务，客户端的硬件资源被浪费。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的解决方案，它将联网的用户互相组合成一个网络，使用户能够共享其中的数据资源。在P2P网络中，每个节点既可以从其他节点得到下载服务，同时也可以向另外的节点提供下载服务，即每个节点在做下载客户端的同时，也作为其他客户端的服务器。这样，庞大的终端资源被统一利用起来，一举解决了C/S模式中的两个弊端。

二、P2P网络的组织结构

1.集中式P2P网络。它具有中心化的特点,查找效率高,且易于管理;但服务器的负载大,存在单点失效问题。

2.分布式的P2P网络。它将P2P的理念向前推进了一步。此模型没有专门的服务器,每个对等节点在功能上都是相似的。这种P2P网络模型解决了单点失效的问题,但是又缺乏快速搜索的能力和可扩展性。

3.混合式P2P网络。混合式P2P网络结合了集中式和分布式P2P模型的优点,在设计思想和处理能力上都得到了进一步的优化。目前P2P技术的应用大多为这种模式。

三、典型P2P应用的机制分析

1.BitTorrent。

BitTorrent软件，用户首先从Web服务器上获得下载文件的种子文件，种子文件中包含下载文件名及数据部分的哈希值，还包含一个或者多个的索引服务器地址。主要工作原理是客户端向索引服务器发一个超文本传输协议(HTTP)的GET请求，并把它自己的私有信息和下载文件的哈希值放在GET的参数中，索引服务器根据请求的哈希值查找内部的数据字典，随机地返回正在下载该文件的一组节点，客户端连接这些节点，下载需要的文件片段。因此可以将索引服务器的文件下载过程简单地分成两个部分：与索引服务器通信的HTTP和与其他客户端通信并传输数据的协议，也称为BitTorrent对等协议。

2.迅雷。

迅雷是一款新型的基于多资源多线程技术的下载软件，它拥有比一般的下载软件快7～10倍的下载速度。迅雷的技术主要分成两个部分：一部分是对现有Internet下载资源的搜索和整合，将现有Internet上的下载资源进行校验，将相同校验值的统一资源定位(URL)信息进行聚合，当用户点击某个下载连接时，迅雷服务器按照一定的策略返回该URL信息所在聚合的子集，并将该用户的信息返回给迅雷服务器；另一部分是迅雷客户端通过多资源多线程下载所需要的文件，提高下载速率。迅雷高速稳定下载的根本原因在于同时整合多个稳定服务器的资源实现多资源多线程的数据传输。多资源多线程技术使得迅雷在不降低用户体验的前提下，对服务器资源进行均衡，有效降低了服务器负载。

每个用户在网上下载的文件都会在迅雷的服务器中进行数据记录，如有其他用户再下载同样的文件，迅雷的服务器会在它的数据库中搜索曾经下载过这些文件的用户，服务器再连接这些用户，通过用户已下载文件中的记录进行判断，如用户下载文件中仍存在此文件(文件如改名或改变保存位置则无效)，用户将在不知不觉中扮演下载中间服务角色，上传文件。

3. PPLive。

PPLive软件的工作机制和BitTorrent十分类似，PPLive将视频文件分成大小相等的片段，第三方提供播放的视频源，用户启动PPLive以后，从PPLive服务器获得频道的列表，用户点击感兴趣的频道，然后从其他节点获得数据文件，使用流媒体实时传输协议(RTP)和实时传输控制协议(RTCP)进行数据的传输和控制。将数据下载到本地主机后，开放本地端口作为视频服务器，PPLive的客户端播放器连接此端口，任何同一个局域网内的用户都可以通过连接这个地址收看到点播的节目。

四、P2P技术的应用

1.文件共享。

包括共享文件下载BT，edonkey Gnutella、搜索和检索Bearshare、内容分发、网络存储和对等广播Peercasting等。网络存储充分发挥互联网无所不在的优势，移动电话、PDA、笔记本电脑、台式机、电视机、各种家电和传感器等可以通过各种有线或无线接入连接网络取得服务。

2.流媒体点播。

视频节目除现场直播以外，都是事先录制好存储在服务器中的。点播是一种工作模式，但是它占用网络资源太多。P2P为网络电视媒体提供了一个新的工作模式，用户可以用P2P方式下载、观看。

五、P2P技术控制管理

在办公网等中小型网络中，往往会由于大多数人使用了BT、迅雷等下载软件，土豆网、优酷视频等音视频共享软件，以及PPStream、PPLive等P2P流媒体软件，吞噬了大量的带宽而影响到了正常的工作。这时就需要对其做相应的控制管理。包括流量控制、限制某些端口的P2P应用等。除了带宽问题，网络安全问题，也是P2P应用不容忽视的问题。这时需要在中小型网络中所有用户的计算机上安装网络版的杀毒软件。有了它，网络中心的管理人员可以在终端用户不参与的情况下，直接从控制台上配置、管理以及实时监控整个网络的防病毒情况。

六、结语

P2P技术不断地改变着互联网，用户无疑是P2P技术的最大受益者。在P2P技术的发展道路上，仍然有许多尚待解决的问题。版权问题一直是P2P发展的一个不确定因素，如何在技术层面支持合法文件的分发是需要解决的问题。安全也是P2P领域的应该完善的，如何在P2P网络中实现数据存取安全、路由安全、用户身份认证和身份管理都需要进一步完善。这些问题一一解决，P2P将得以更大提升和发展。

参考文献:

[1]金海，《P2P技术原理及应用》，《中兴通讯技术》，2007

[2]宋芳，《P2P技术的研究与应用》《湘潭师范学院学报(自然科学版)》，2009

[3]郝平，《高职校园网P2P流量监控及管理策略》，《济南职业学院学报》，2009。

作者简介：

1.王飞（1983.7-)男，汉族，江西南昌人，本科学历，从事多年计算机专业课程教学，主要研究方向：计算机应用及网络相关。

2.任旭焱（1968.10-），女，汉族，浙江人。