P2P技術(shù)的組網(wǎng)模式與業(yè)務(wù)模式探討

2019-11-04 20:35:22

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供稿：網(wǎng)友

　　摘要首先介紹了P2P技術(shù)的基本概念、特征和典型的應(yīng)用情況；然后對(duì)P2P技術(shù)的幾種組網(wǎng)模式進(jìn)行了分析和探討，最后對(duì)P2P技術(shù)的業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)模式提出了一些看法。
　　
　　要害詞 P2P分布式集中式混合式業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)模式
　　
　　1 前言
　　對(duì)等網(wǎng)絡(luò)（P2P）技術(shù)是目前國(guó)際計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域研究的一個(gè)熱點(diǎn)，被《財(cái)富》雜志譽(yù)為將改變互聯(lián)網(wǎng)未來(lái)的四大新技術(shù)之一，目前微軟、Sun、IBM等很多聞名的企業(yè)和公司都投入到對(duì)P2P技術(shù)的研究之中。
　　
　　P2P計(jì)算并非一種全新的技術(shù)，在20世紀(jì)70年代就已出現(xiàn)，其典型代表是USENET和FidoNet兩個(gè)分散、分布的信息交換系統(tǒng)，真正的P2P技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用起源于文件交換軟件Napster。雖然“客戶/服務(wù)器”模型是目前互聯(lián)網(wǎng)上占統(tǒng)治地位的計(jì)算模型，但從某種意義來(lái)說(shuō)，P2P計(jì)算可以說(shuō)是一種向傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的回歸，體現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)的本質(zhì)，因?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)最初的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是讓網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)互相之間可以直接通信而不需要中介。
　　
　　2 P2P技術(shù)概述
　　目前，業(yè)界對(duì)P2P的定義還沒(méi)有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的說(shuō)法，Intel將P2P技術(shù)定義為“通過(guò)系統(tǒng)間的直接交換達(dá)成計(jì)算機(jī)資源與信息的共享”，這些資源與服務(wù)包括信息交換、處理器時(shí)鐘、緩存和磁盤(pán)空間等。IBM則對(duì)P2P賦予了更廣闊的定義，把它看成是由若干互聯(lián)協(xié)作的計(jì)算機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)并具備如下若干特性之一：系統(tǒng)依存于邊緣化（非中心式服務(wù)器）設(shè)備的主動(dòng)協(xié)作，每個(gè)成員直接從其他成員而不是從服務(wù)器的參與中受益；系統(tǒng)中成員同時(shí)扮演服務(wù)器與客戶端的角色；系統(tǒng)應(yīng)用的用戶能夠意識(shí)到彼此的存在而構(gòu)成一個(gè)虛擬或?qū)嶋H的群體。
　　
　　簡(jiǎn)單地說(shuō)，P2P技術(shù)是一種用于不同PC用戶之間、不經(jīng)過(guò)中繼設(shè)備直接交換數(shù)據(jù)或服務(wù)的技術(shù)，其網(wǎng)絡(luò)通信方式如圖1所示。它打破了傳統(tǒng)的Client/Server模式，在對(duì)等網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的地位都是相同的，具備客戶端和服務(wù)器雙重特性，可以同時(shí)作為服務(wù)使用者和服務(wù)提供者。由于P2P技術(shù)的飛速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)的存儲(chǔ)模式將由目前的“內(nèi)容位于中心”模式轉(zhuǎn)變?yōu)椤皟?nèi)容位于邊緣”模式，改變Internet現(xiàn)在的以大網(wǎng)站為中心的狀態(tài)，重返“非中心化”，將權(quán)力交還給用戶。
　　 P2P技術(shù)的組網(wǎng)模式與業(yè)務(wù)模式探討

　　P2P技術(shù)有著廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，目前主要的應(yīng)用有文件交換、分布式計(jì)算、協(xié)同工作、分布式搜索和電子商務(wù)等。
　　
　　3 主要的P2P模式結(jié)構(gòu)分析
　　P2P模式的變化經(jīng)歷了集中式、分布式和混合式3個(gè)階段。P2P技術(shù)起源于文件交換技術(shù)，在P2P的發(fā)展過(guò)程中，文件交換技術(shù)的演變最具代表性，下面我們就以典型的P2P文件交換軟件為例來(lái)研究P2P模式的幾種主要形式。
　　
　　（1）集中式對(duì)等網(wǎng)絡(luò)
　　
　　Napster提供的mp3下載服務(wù)就是最早的P2P實(shí)踐。它并不提供MP3音樂(lè)資源，只是提供動(dòng)態(tài)刷新的MP3目錄服務(wù)。音樂(lè)資源散布在全球互聯(lián)網(wǎng)上的用戶手中，借助Napster幾乎可以找到任何一首歌曲，這是一種集中式對(duì)等網(wǎng)絡(luò)模式。
　　
　　集中式P2P模式由一個(gè)中心服務(wù)器來(lái)負(fù)責(zé)記錄共享信息以及反饋對(duì)這些信息的查詢；每一個(gè)對(duì)等實(shí)體要對(duì)它所需共享的信息以及進(jìn)行的通信負(fù)責(zé)，根據(jù)需要下載它所需要的其他對(duì)等實(shí)體上的信息。這種形式具有中心化的特點(diǎn)，但是它不同于傳統(tǒng)意義上的Client/Server模式。因?yàn)閭鹘y(tǒng)意義上的Client/Server模式采用的是一種壟斷的手段，所有資料都存放在服務(wù)器上，客戶機(jī)只能被動(dòng)地從服務(wù)器上讀取信息，并且客戶機(jī)之間不具有交互能力；而集中式P2P模式則是所有網(wǎng)上提供的資料都存放在提供該資料的客戶機(jī)上，服務(wù)器上只保留索引信息，此外服務(wù)器與對(duì)等實(shí)體以及對(duì)等實(shí)體之間都具有交互能力。
　　
　　集中目錄式P2P模型還存在很多問(wèn)題，主要表現(xiàn)為：
　　
　　·中心服務(wù)器的癱瘓輕易導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的崩潰，可靠性和安全性較低；
　　
　　·隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，中心目錄服務(wù)器維護(hù)和更新的費(fèi)用將急劇增加，所需成本過(guò)高；
　　
　　·中心服務(wù)器的存在引起共享資源在版權(quán)問(wèn)題上的糾紛，這也是直接導(dǎo)致Napster破產(chǎn)的原因；
　　
　　·缺乏有效的強(qiáng)制共享機(jī)制，資源可用性差。
　　
　　集中式P2P可提供中心服務(wù)器目錄檢索、治理服務(wù)和標(biāo)準(zhǔn)的點(diǎn)到點(diǎn)通信，具有高效的檢索和低效的交換服務(wù)的特點(diǎn)。集中式P2P對(duì)小型網(wǎng)絡(luò)而言在治理和控制方面占有一定的優(yōu)勢(shì)，但對(duì)大型網(wǎng)絡(luò)并不適合。
　　
　　（2）分布式對(duì)等網(wǎng)絡(luò)
　　
　　Napster因?yàn)橹行姆?wù)器的存在引起的版權(quán)糾紛導(dǎo)致了它的破產(chǎn)，以Gnutella和eDonkey或eMule為代表的后來(lái)者們吸取了Napster失敗的教訓(xùn)，將Napster的理念推進(jìn)一步。當(dāng)用戶PC安裝這些軟件后，就會(huì)立即變成一臺(tái)能夠提供完整目錄和文件服務(wù)的服務(wù)器，并會(huì)自動(dòng)搜尋其他同類服務(wù)器，從而聯(lián)成一臺(tái)由無(wú)數(shù)PC組成的網(wǎng)絡(luò)超級(jí)服務(wù)器。與Napster網(wǎng)絡(luò)不同，它不存在中樞目錄服務(wù)器，或者說(shuō)把所有機(jī)器都變成了服務(wù)器，這就是第二代P2P——分布式P2P。
　　
　　在分布式P2P中，對(duì)等機(jī)通過(guò)與相鄰對(duì)等機(jī)之間的連接遍歷整個(gè)網(wǎng)絡(luò)體系。每個(gè)對(duì)等機(jī)在功能上都是相似的，并沒(méi)有專門(mén)的服務(wù)器，而對(duì)等機(jī)必須依靠它們所在的分布網(wǎng)絡(luò)來(lái)查找文件和定位其他對(duì)等機(jī)。
　　
　　以Gnutella網(wǎng)絡(luò)為例，一臺(tái)新對(duì)等機(jī)首先通過(guò)訪問(wèn)某非凡站點(diǎn)提供的“主機(jī)緩存服務(wù)”（Host Cache Services）機(jī)制來(lái)得到一臺(tái)活動(dòng)對(duì)等機(jī)地址，通過(guò)與它建立一個(gè)連接將自己接入Gnutella網(wǎng)絡(luò)；接著，該新對(duì)等機(jī)主動(dòng)探查網(wǎng)絡(luò)中的其它對(duì)等機(jī)，找到與之相鄰的對(duì)等機(jī)節(jié)點(diǎn)，在進(jìn)行文件查找時(shí)，該對(duì)等機(jī)首先向與之相鄰的所有活動(dòng)對(duì)等點(diǎn)發(fā)送一個(gè)查詢描述符Query，在其他對(duì)等機(jī)接收到該查詢描述符后，檢查本地是否有符合查詢請(qǐng)求的文件內(nèi)容，假如有，則按查詢描述符的發(fā)送路徑返回一個(gè)查詢響應(yīng)描述符QueryHit，無(wú)論本地是否存在符合查詢請(qǐng)求的文件內(nèi)容，其他對(duì)等機(jī)都會(huì)將該查詢包通過(guò)擴(kuò)散方式繼續(xù)在網(wǎng)絡(luò)中傳遞，直至查詢包中TTL（Time of Life）屬性值遞減為0時(shí)才停止繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)；一旦定位了響應(yīng)查詢文件的對(duì)等機(jī)之后，就與響應(yīng)對(duì)等機(jī)建立TCP連接，通過(guò)HTTP協(xié)議從響應(yīng)對(duì)等機(jī)中下載自己查詢的文件。文件的傳輸不再經(jīng)過(guò)Gnutella網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行。
　　
　　分布式對(duì)等網(wǎng)絡(luò)模型也存在很多弊端，主要表現(xiàn)在以下方面：
　　
　　·搜索請(qǐng)求要經(jīng)過(guò)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)或者至少是一個(gè)很大的范圍才能得到結(jié)果，因此，這種模式占用很多帶寬，而且需要花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間才能有返回結(jié)果。
　　
　　·隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，通過(guò)擴(kuò)散方式定位對(duì)等點(diǎn)及查詢信息的方法將會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)流量急劇增加，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞，最終使Gnutella網(wǎng)絡(luò)被分片，使得查詢?cè)L問(wèn)只能在網(wǎng)絡(luò)很小的范圍內(nèi)進(jìn)行，因此，網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性不好，不適合大型網(wǎng)絡(luò)。
　　
　　·純分布式的P2P模式很難被企業(yè)所利用，因?yàn)樗鄙賹?duì)網(wǎng)絡(luò)上的用戶節(jié)點(diǎn)數(shù)以及對(duì)他們提供的資源的一個(gè)總體把握。
　　
　　·安全性不高，易遭受惡意攻擊，如攻擊者發(fā)送垃圾查詢信息，造成網(wǎng)絡(luò)擁塞等。
　　
　　這種無(wú)中心、純分布式系統(tǒng)的特點(diǎn)是：它不再是簡(jiǎn)單的點(diǎn)到點(diǎn)通信，而是更高效、更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)通信；eDonkey和eMule等軟件引入了強(qiáng)制共享機(jī)制，在一定程度上避免了第一代P2P純個(gè)人服務(wù)器治理帶來(lái)的隨意性和低效率。
　　
　　（3）混合P2P網(wǎng)絡(luò)
　　
　　集中式P2P有利于網(wǎng)絡(luò)資源的快速檢索，并且只要服務(wù)器能力足夠強(qiáng)大就可以無(wú)限擴(kuò)展，但是其中心化的模式輕易遭到直接的攻擊；分布式P2P解決了抗攻擊問(wèn)題，但是又缺乏快速搜索和可擴(kuò)展性。混合式P2P結(jié)合了集中式和分布式P2P的優(yōu)點(diǎn)，在設(shè)計(jì)思想和處理能力上都得到了進(jìn)一步的優(yōu)化。它在分布式模式的基礎(chǔ)上，將用戶節(jié)點(diǎn)按能力進(jìn)行分類，使某些節(jié)點(diǎn)擔(dān)任非凡的任務(wù)。這些節(jié)點(diǎn)共分為3種：
　　
　　·用戶節(jié)點(diǎn)：普通節(jié)點(diǎn)，它不具有任何非凡的功能。
　　
　　·搜索節(jié)點(diǎn)：處理搜索請(qǐng)求，從它們的“孩子”節(jié)點(diǎn)中搜索文件列表，這些節(jié)點(diǎn)必須有128 kbit/s RAM的網(wǎng)絡(luò)連接速度，建議使用高性能的處理器。
　　
　　·索引節(jié)點(diǎn)：連接速度快、內(nèi)存充足的節(jié)點(diǎn)可以作為索引節(jié)點(diǎn)。索引節(jié)點(diǎn)用于保存可以利用的搜索節(jié)點(diǎn)信息，并搜集狀態(tài)信息，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)信息。
　　
　　一個(gè)節(jié)點(diǎn)可以既是搜索節(jié)點(diǎn)又是索引節(jié)點(diǎn)。用戶節(jié)點(diǎn)可以選擇3個(gè)搜索節(jié)點(diǎn)作為它的“父”節(jié)點(diǎn)，假如“父”節(jié)點(diǎn)接受該用戶節(jié)點(diǎn)作為它的“孩子”的話，那么該用戶節(jié)點(diǎn)就可以提交其所要共享的列表給它的“父”節(jié)點(diǎn)。在缺省的情況下，搜索節(jié)點(diǎn)可以最多維護(hù)500個(gè)“孩子”節(jié)點(diǎn)。在第三代P2P的軟件體系結(jié)構(gòu)中，采用了混合式P2P。這種模式的要害之一是引入了索引節(jié)點(diǎn)，索引節(jié)點(diǎn)不會(huì)直接連接到有版權(quán)的資料上，它就像搜索引擎一樣，只是搜索和所需資料相關(guān)的地址，至于用戶到底連接下載了什么內(nèi)容則和它無(wú)關(guān)。這種模式的要害之二是引入搜索節(jié)點(diǎn)，搜索節(jié)點(diǎn)治理著所屬用戶的文件列表。用戶節(jié)點(diǎn)通過(guò)索引節(jié)點(diǎn)獲得搜索節(jié)點(diǎn)信息，之后用戶節(jié)點(diǎn)就與獲得的搜索節(jié)點(diǎn)相連，每一次查詢都通過(guò)該搜索節(jié)點(diǎn)進(jìn)行。當(dāng)用戶發(fā)出搜索請(qǐng)求后，假如和用戶節(jié)點(diǎn)直接相連的搜索節(jié)點(diǎn)查詢結(jié)果達(dá)到100個(gè)（這里的100個(gè)搜索結(jié)果，可以由用戶自己來(lái)設(shè)定）就停止；假如不足100個(gè)，就向相鄰的搜索節(jié)點(diǎn)發(fā)出請(qǐng)求，假如查詢結(jié)果還不夠，就繼續(xù)向外快速發(fā)散，直到所有的搜索節(jié)點(diǎn)都被搜索到為止。若所有的搜索節(jié)點(diǎn)都被訪問(wèn)過(guò)，就意味著整個(gè)網(wǎng)絡(luò)上的節(jié)點(diǎn)都被搜索到了，其速度要比純P2P模式快得多。
　　
　　BT就是第三代混合式P2P網(wǎng)絡(luò)的典型代表，開(kāi)創(chuàng)了新一代P2P的潮流，它批判地繼續(xù)了前輩產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)，將中心目錄服務(wù)器的穩(wěn)定性同優(yōu)化的分布式文件治理結(jié)合起來(lái)，從而在效率上遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了eDonkey這類產(chǎn)品。它要求提供一個(gè)或多個(gè)統(tǒng)一的Web發(fā)布服務(wù)器，以供發(fā)布和搜尋資料。在客戶端，它通過(guò)一個(gè)IE插件提供下載、上傳治理。BT把一份大文件切割成碎片，為每一個(gè)碎片標(biāo)上非凡標(biāo)識(shí)，用戶無(wú)需到一個(gè)固定地點(diǎn)（例如傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的

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