BitTorrentDHT协议
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BitTorrentDHT协议
BitTorrent DHT协议
BitTorrent使用一种分布的、宽松的哈希表（DHT）为无法track的torrent存储对等点联系信息。这样，每个peer都成为一个 tracker。这个协议基于Kademlia在UDP上实现。
请注意文中使用的术语，以免引起混淆。peer是一个监听在TCP端口上，实现BitTorrent协议的客户端/服务器。节点（node）是一个监听在UDP端口上，实现DHT协议的客户端/服务器。DHT网络由节点组成，存储peer的位置信息。BitTorrent客户端包含一个DHT
节点，并通过这个节点联系DHT中的其他节点，以获取其它peer的位置，这样就可以从它们那里通过BitTorrent协议下载了。
内容
1 综述
2 路由表
3 BitTorrent协议扩展
4 Torrent文件扩展
5 KRPC协议
5.1 联系编码
5.2 请求
5.3 响应
5.4 错误
5.4.1 错误包示列
6 DHT请求
6.1 ping
6.1.1 示例包
6.2 find_node
6.2.1 示列包
6.3 get_peers
6.3.1 示列包 6.4 announce_peer
6.4.1 示例包
7 脚注
综述
每个节点都有一个全局唯一的标识符，称为节点 ID。节点 ID从160bit空间中随机选取，与BitTorrent的infohash值的空间相同。距离度量用来比较两个节点或者节点与infohash之间的远近程度。节点必须维护一个含有少量其他节点联系信息的路由表。ID越靠近自身ID时，路由表越详细。节点知道很多离它很近的节点，只知道少量离它很远地节点。
在Kademlia中，距离度量采用异或计算，结果解释成一个无符号整数。distance (A,B)=|A ? B|
值越小，距离越近。
当一个节点需要查找一个torrent的peer时，它计算torrent的infohash和本地路由表中的节点 ID的距离。然后向与该torrent最近的一些节点请求该当前正在下载该torrent的peer信息。如果某个节点有这些信息，就直接回复。否则，它必须回复在它的路由表中离这个torrent更近的节点。如此不断重复的搜索更近的节点，直到找不到。当搜索结束之后，peer将自己的联系信息注册到离 torrent最近的节点。
查询peer请求的返回值（包含一个不透明值），称之为令牌。当一个节点通知其他节点它的peer正在下载一个torrent的时候，它必须使用最近向那个节点查询peer请求时，获得的令牌。当一个节点试图公告一个torrent，它所请求过的节点根据这个节点的IP地址检查它的令牌是否有效。这个机制可以防止恶意主机向其他主机注册torrent。由于令牌仅仅由请求节点返回给它所接收到令牌的那个节点，所以并没有规定具体实现。令牌应该在分发出去之后的一段合理时间内被接受。BitTorrent的实现是，用对方的IP地址和一个密码（这个密码每五分钟更换一次），计算SHA1作为令牌，这个令牌的有效时间是十分钟。 路由表
每个节点维护一个路由表，由它所知道的好节点组成。路由表中的节点被用作在DHT中发送请求的起点。当其他节点查询时，就返回路由表中的节点。
并不是我们所知的每个节点都是一样的。一些是好的，而另一些不是。很多使用DHT的节点都可以发送请求和接收应答，但是不能应答其他节点的请求。有一点很重要：每个节点路由表中的节点都应该是好节点。一个节点在过去的15分钟内应答过本节点的的某个请求，它就是一个好节点；如果它曾经应答过本节点的某个请求，并且在过去的15分钟内向本节点发送过请求，它也是一个好节点。如果一个节点15分钟没有活动，它就变成可疑节点。如果它连续多次未能应答请求，它就变成坏节点了。我们所知的好节点被赋予较未知状态的节点更高的优先级。
路由表覆盖整个节点ID空间（从0到2160）。路由表被细分成“桶”，每个桶覆盖一部分空间。一张空表只有一个桶，它覆盖的空间是min=0，max=2160。当一个ID是N的节点插入路由表中时，它被放进min<=N<="">
当一个桶装满了好的节点，新的节点将被丢弃。如果桶中的某个节点变坏了，那么它将被一个新节点替换。如果桶中一些可疑节点长达15分钟没有活动，最久不活跃节点将被ping。如果被ping节点响应了，那么将依次ping下一个最久不活跃可疑节点，直到某一个未能响应，或者桶中的所有节点都是好的了。如果桶中的某个节点未能响应ping，建议在丢弃并用新的好节点替换它之前再试一次。这样，路由表中将填满稳定的长期活跃的节点。
每个桶都要维护一个最后变化属性来标志它的新旧程度。当桶中的一个节点被ping而且回复了，或者一个节点加入桶中，或者一个节点被另一个节点替换，桶的最后变化属性将被更新。桶如果15分钟没有变化，就应该刷新——从它覆盖的ID空间中随机选择一个ID，在上面执行一个 find_nodes搜索。可以接收其他节点请求的节点通常不需要经常刷新桶。不能接收其他节点请求的节点则需要定期刷新所有桶，保证在DHT需要的时候路由表中的都是好节点。
启动时，节点在它的路由表中插入第一个节点，然后应该尝试查找DHT中最近邻的其他节点——向邻近节点发送find_node命令，再向更近的节点发送该命令，直到不能找到更近邻的节点。在客户端软件每次调用路由表时，应该保存路由表。
BitTorrent协议扩展
BitTorrent协议被扩展了，以便让tracker所告知的peer相互之间可以交换UDP 端口号。这样，客户端就可以获得常规torrent下载时自动生成的路由表。新安装的客户端第一次试图下载一个无法track的torrent时，路由表中没有任何节点，需要torrent中的联系信息。
支持DHT的peer设置在BitTorrent协议握手交换的保留标志位8字节的最后一位。peer接收到远程节点的握手消息，如果标志支持DHT，那么应该回复一个PORT消息。它以0x09开始，然后是两字节的UDP端口，采用网络字节顺序。peer 接收到这个消息应该试图ping远程peer上对应IP和端口的那个节点。如果收到ping的响应，这个节点应该尝试按照通常规则，把这个新的联系信息插入路由表中。
Torrent文件扩展
一个无法track的torrent字典中不包括"announce"这个键，而是有一个"nodes"键。这个键应该设置成离生成torrent的节点路由表中最近的K个节点。或者，由生成torrent的人把这个键设置成已知的好节点。请不要把
""自动加入 torrent文件中，也不要把它加入到客户端的路由表中。
nodes = [["", ], ["", ], ...]
nodes = [["127.0.0.1", 6881], ["your.router.node", 4804]]
KRPC协议
KRPC协议是一个简单的RPC机制，由在UDP上发送的bencode字典组成。发送一个请求包，回复一个响应包，没有重试。有三种消息类型： query, response, error。对于DHT协议，有四种query ：ping, find_node, get_peers, announce_peer。 一个KRPC消息是一个字典，包括两个通用键和多个依消息类型而定的其他键。每个消息都有一个"t"键和一个字符串值，代表transaction ID。这个transaction ID由请求节点生成，在回复的时候回显。这样回复可以关联同一个节点的多个请求。KRPC中的另一个通用键是"y"，也是一个字符串作为值，表示消息的类型。"y"的值有："q"（query，请求），"r"（response，回复，响应），"e"（error，错误）。
联系编码
peer的联系信息编码成一个6字节的串，也叫"紧密的IP地址/端口信息"，4
字节的IP地址紧接2字节端口号，都是采用网络字节顺序。
节点的联系信息编码成一个26字节的串，也叫"紧密的节点信息"，20字节的节点ID紧接紧密的IP地址/端口信息，同样采用网络字节顺序。
请求
请求，即"y"的值是"q"的KRPC消息，包括两个附加键"q"和"a"。"q"的值是请求的方法名，"a"的值是请求的参数。
响应
响应，即"y"的值是"r"的KRPC消息，包括一个附加键"r"。"r"的值是请求的返回值。当成功完成一个请求时，发送响应消息。
错误
错误，即"y"的值是"e"的KRPC消息，包括一个附加键"e"。"e"的值是一个列表，其中的第一个元素是一个整数，表示错误代码。第二个元素是一个错误消息的字符串。当请求无法完成时，发送错误。下表是可能出现的错误：
201 一般错误
202 服务器错误
203 协议错误，比如异常消息包，无效参数，无效令牌等
204 方法未知
错误包示例 generic error = {'t':0, 'y':'e', 'e':[201, "A Generic Error
Ocurred"]} bencoded = d1:eli201e23:A Generic Error
Ocurrede1:ti0e1:y1:ee
DHT请求
所有的请求都有一个id的键，值是请求节点的ID。所有的响应都有一个id的键，值是响应节点的ID。
Ping
最基本的请求是ping, "q"="ping"。 ping请求只有一个参数"id"，值是发送者的节点ID，20字节的，网络字节顺序。相应的响应也只有一个id键，值是响应结点的ID 。
arguments: {"id" : ""} response: {"id" : ""}
示例包
ping
Query={"t":"0","y":"q","q":"ping","a":{"id":"abcdefghij0123456789"}} bencoded =
d1:ad2:id20:abcdefghij0123456789e1:q4:ping1:t1:01:y1:qe
Response = {"t":"0", "y":"r", "r":
{"id":"mnopqrstuvwxyz123456"}} bencoded =
d1:rd2:id20:mnopqrstuvwxyz123456e1:t1:01:y1:re
find_node
find_node用来查找一个给定ID的节点联系信息，"q"=="find_node"。
find_node请求有两个参数，"id"包含请求结点的ID；"target"包含请求节点要查找的目标节点ID。当一个节点接收到一个 find_node请求后，它的响应应该包含一个"node"键，值是这个目标节点，或者它路由表中K(8)个离目标节点最近的好节点的紧密的节点信息。
arguments: {"id" : "", "target" : ""}
response: {"id" : "", "nodes" : ""} 示例包
find_node Query = {'t':0, 'y':'q', 'q':'find_node', 'a':
