基于Gnutella协议的P2P文件共享系统的研究

P2P网络的原理与协议随着互联网技术的不断发展，P2P网络成为人们熟知的一种网络架构。

P2P网络，即点对点网络，不依赖中心节点，构成了一个分布式的网络系统。

本文将介绍P2P网络的原理和协议。

一、P2P网络的基本概念和原理P2P网络是指一种网络拓扑结构，相对于传统的客户端/服务器模型，P2P网络更加分散去中心化，它采取的是“多点互联”的方式。

在P2P网络中，每个节点都可以作为其他节点的客户端或服务器，相互之间可以进行数据传输和资源共享。

节点之间没有固定的客户端和服务器之分，每个节点都有能力向其它节点发送请求，也可以响应其它节点的请求。

因此，仅由各个节点之间的互联和协议规范来维持整个P2P网络的运行。

P2P网络的作用在于优化数据传输、提高资源利用率、降低成本、提高系统的可扩展性，节省网络资源，同时保证了系统的可靠性。

二、P2P网络的优缺点P2P网络拥有以下优点：1、去中心化：P2P网络没有中心节点，节点之间互相连接，即便其中某些节点失效了，其他节点依然可以保持运行。

2、节点资源可共享：每个节点既是客户端，也是服务器，节点之间的资源得到了充分共享，资源利用率得到了提高。

3、提高运行效率：通过P2P网络，可以提高数据传输速度和质量，时间和成本得到了减少。

4、易于扩展：P2P网络的架构具有可扩展性，可以很方便地加入或退出节点，其可用性也不会受到影响。

然而P2P网络也存在一些缺点：1、安全性难以保证：因为P2P网络的节点都是均等的，没有特定的安全节点，所以可能会存在黑客攻击和网络盗窃的风险。

2、维护成本高：由于P2P网络的结构非常分散，因此维护成本也很高。

同时，在P2P网络中，需要依靠其他节点共享资源，如果不能找到有效的共享节点，那么这个节点的运行效率将大大降低。

3、连接不稳定：由于P2P网络的结构不稳定，有些节点可能会离线或是连接非常缓慢，这样就会使得整个网络的传输效率受到影响。

三、P2P网络的协议为了保证P2P网络的协调性和运行稳定性，需要在P2P网络中制定一套协议，这里我们介绍两种最常用的P2P协议：1、BitTorrent协议BitTorrent协议是一种高效的P2P协议，其优点在于在传输过程中可以将文件进行分块，每块由不同的节点来下载和上传，从而提高了传输速度和效率。

计算机类文献综述范文计算机类文献综述范文P2P文件共享系统设计与实现--文献综述作者姓名(学号计科系XX级XX班)摘要：对等网(P2P)主要指计算机之间以对等方式形成的网络连接，弱化或完全取消了服务器的作用。

文章首先将对P2P网络的基本概念、技术实现、主要应用进行介绍; 然后分析P2P技术与C/ S模式互联网的区别; 最后介绍了JXTA协议。

关键字：P2P; 文件共享; C/S模式; JX-TA1 引言随着像Napster、Gnutella、Freenet等P2P信息共享应用系统的流行，P2P(Peer- to—Peer，即对等网络)这种完全不同于客户/ 服务器的新一代分布式计算机模型正在受到越来越多的关注，已被《财富》杂志誉为将改变互联网未来的四大新技术之一。

P2P可以简单地定义为通过直接交换信息，共享计算机资源和服务，对等计算机兼有客户机和服务器的功能，在这种网络中所有节点是对等的，这些对等节点具有共同的责任与能力并协同完成服务，它们之间通过直接互连实现信息资源、处理器资源以及存储资源的全面共享，而不需要依赖集中式服务器的支持，消除了信息孤岛和资源孤岛现象。

2 P2P网络技术的研究2.1 P2P网络的基本概念P2P技术主要指由硬件形成网络连接后的信息控制技术，主要代表形式是在应用层上基于P2P网络协议的客户端软件。

IBM为P2P下了如下定义：P2P系统由若干互联协作的计算机构成，且至少具有如下特征之一：系统依存于边缘化( 非中央式服务器) 设备的主动协作，每个成员直接从其他成员而不是从服务器的参与中受益; 系统中成员同时扮演服务器与客户端的角色; 系统应用的用户能够意识到彼此的存在，构成一个虚拟或实际的群体。

P2P网络是互联网整体架构的基础，互联网最基本的TCP/IP协议并没有客户端和服务器的概念，在通讯过程中，所有的设备都是平等的一端。

P2P技术改变了“内容”所在的位置，使其正在从“中心”走向“边缘”，也就是说内容不再存于主要的服务器上，而是存在所有用户的PC机上。

浙江大学硕士学位论文BitTorrent系统中可扩展性的研究姓名：***申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：***20050301ＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔ系统中可扩展性的研究Ｖ７００５５９上摘要点对点网络（Ｐ２Ｐ）指网络用户之间可以直接通信的网络结构。

Ｐ２Ｐ使用户可以直接连接到其他用户的计算机，而不是像过去那样连接到服务器去浏览与下载；另外，Ｐ２Ｐ改变了互联网现在的以大网站为中心的状态、重返“非中心化”，把权力交还给用户。

可扩展性是Ｐ２Ｐ系统的一个重要指标。

本文首先讨论了Ｐ２Ｐ文件共享系统的可扩展性问题，分析了一种结构化Ｐ２Ｐ网络Ｃｈｏｒｄ如何解决在分布式Ｐ２Ｐ文件共享系统中查找资源的可扩展性问题。

ＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔ是一种Ｐ２Ｐ资源发布系统。

ＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔ系统具有很强的负载平衡能力，可以很快将大文件分发给很多用户；而且ＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔ系统中有专门的算法保证了系统的公平性。

不过ＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔ系统依赖于系统中的一个集中式的设备——追踪器，因而ＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔ系统中存在单点失效的问题，而且单一追踪器无法为很多用户提供服务，ＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔ系统的可扩展性不够好。

针对于ＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔ系统可扩展性不好的问题，本文定义了ＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔ追踪器问通信协议，提出追踪器网络模型。

追踪器之间用追踪器间通信协议通信，就可以实现追踪器网络，从而提高ＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔ系统的可扩展性。

关键词：点对点ＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔ可扩展性文件共享系统资源发布系统层次结构ＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔ系统中可扩展性的研究ＡｂｓｔｒａｃｔＰｅｅｒ－ｔｏ－ｐｅｅｒ（Ｐ２Ｐ）ｎｅｔｗｏｒｋｉｓａｎｅｔｗｏｒｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅｗｈｅｒｅｕｓｅｒｓＣａｌｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｅｗｉｔｈｅａｃｈｏｔｈｅｒｄｉｒｅｃｔｌｙ．Ｐ２Ｐｅｎａｂｌｅｓｐｅｏｐｌｅｔｏｃｏｍ３ｃｃｔｔｏｏｔｈｅｒｕｓｅｒｓ’ｃｏｍｐｕｔｅｒｄｉｒｅｃｔｌｙ，ｉｎｓｔｅａｄｏｆｏｌｄｍｅｔｈｏｄｓｌｉｋｅｂｒｏｗｓｉｎｇｏｒｄｏｗｎｌｏａｄｉｎｇｆｒｏｍａｓｅｒｖｅｒ；ａｎｄＰ２ＰｃｈａｎｇｅｓｔｈｅＩｎｔｅｍｅｔｆｒｏｍｃｅｎｔｅｒｅｄｂｙｌａｒｇｅｓｉｔｅｓｔｏ“ｎｏｎ—ｃｅｎｔｅｒ＇’，ｒｅｔｕｒｎｓｔｈｅｐｏｗｅｒｔｏＵＳｅｒｓ．ＳｃａｌａｂｉｌｉｔｙｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔａｓｐｅｃｔｏｆＰ２Ｐｓｙｓｔｅｍｓ．ＩｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｗｅｆｉｒｓｔｄｉｓｃｕｓｓｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙｏｆＰ２Ｐｆｉｌｅｓｈａｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ，ａｎｄａｎａｌｙｚｅｈｏｗａｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄＰ２Ｐｎｅｔｗｏｒｋ，Ｃｈｏｒｄ，ｉｍｐｒｏｖｅｓｔｈｅｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙｏｆｓｅａｒｃｈｉｎｇｉｎｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＰ２Ｐｆｉｌｅｓｈａｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍｓ．ＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔｉｓａＰ２Ｐｃｏｎｔｅｎｔｄｅｆｉｖｅｒｙｓｙｓｔｅｍ，ｗｉｔｈａｌｌｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｏａｄｂａｌａｎｃｉｎｇｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ａｎｄｌａｒｇｅｆｉｌｅｓｃａｌｌｂｅｄｅｌｉｖｅｒｅｄｑｕｉｃｋｌｙｔｏｍａｎｙｕｓｅｒｓｂｙＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔ；ＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔｓｙｓｔｅｍｇｕａｒａｎｔｅｅｓｆａｉｒｎｅｓｓｗｉｔｈａｂｕｉｌｔ—ｉｎａｌｇｏｒｉｔｈｍ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔｓｙｓｔｅｍｒｅｌｉｅｓｏｎａｃｅｎｔｅｒｄｅｖｉｃｅ，Ｉｒａｃｋｅｒ，ｓｏｓｉｎｇｌｅ－ｐｏｉｎｔ－ｆａｉｌｕｒｅｐｒｏｂｌｅｍｅｘｉｓｔｓｉｎＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｓｉｎｃｅｏｎｅｔｒａｃｋｅｒｃａｎｎｏｔｓｅｒｖｅｍａｎｙｕｓｅｒｓ，ＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔｓｙｓｔｅｍｄｏｅｓｎｏｔｈａｖｅｇｏｏｄｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙ．ＡｉｍｉｎｇａｔｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙｐｒｏｂｌｅｍｉｎＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔｓｙｓｔｅｍ，ｗｅｄｅｆｉｎｅＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔｔｒａｃｋｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌ，ａｎｄｎｅｔｗｏｒｋｍｏｄｅｌ．Ｂｙａｐｐｌｙｉｎｇｔｒａｃｋｅｒｐｒｅｓｅｎｔｔｒａｃｋｅｒｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｔｏｃｏｌ，ｔｒａｃｋｅｒｓａｒｅｏｒｇａｎｉｚｅｄｉｎｔｏａｎｅｔｗｏｒｋ，ａｎｄｔｈｅｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙｏｆＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔｓｙｓｔｅｍｉｓｉｍｐｒｏｖｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｅｅｒ＿ｔｏ—ｐｃｅｒ（Ｐ２Ｐ），ＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔ，Ｓｃａｌａｂｉｌｉｔｙ，Ｆｉｌｅｓｈａｒｉｎｇｓｙｓｔｅｍ，Ｃｏｎｔｅｎｔｄｅｌｉｖｅｒｙｓｙｓｔｅｍ，Ｌａｙｅｒｅｄｓｔｒｕｃｔｕｒｅ－２·削１．１（ａ）Ｃ／Ｓ结构（ｂ）Ｐ２Ｐ结构他们之间主要的区别在于Ｃ／Ｓ模型是不对称的，而Ｐ２Ｐ模型是对称的。

Peer-T o-Peer 介绍最近几年，Peer-to-Peer (对等计算，简称P2P) 迅速成为计算机界关注的热门话题之一，财富杂志更将P2P列为影响Internet未来的四项科技之一。

“Peer”在英语里有“对等者”和“伙伴”的意义。

因此，从字面上，P2P可以理解为对等互联网。

国内的媒体一般将P2P翻译成“点对点”或者“端对端”，学术界则统一称为对等计算。

P2P可以定义为：网络的参与者共享他们所拥有的一部分硬件资源（处理能力、存储能力、网络连接能力、打印机等），这些共享资源通过网络提供服务和内容，能被其它对等节点(Peer)直接访问而无需经过中间实体。

在此网络中的参与者既是资源（服务和内容）提供者（Server），又是资源获取者（Client）。

客观地说，这种计算模式并不是什么新技术，自从上个世纪70年代网络产生以来就存在了,只不过当时的网络带宽和传播速度限制了这种计算模式的发展。

90年代末，随着高速互联网的普及、个人计算机计算和存储能力的提升，P2P技术重新登上历史舞台并且带来了一场技术上的革命。

许多基于P2P技术的杀手级应用应运而生，给人们的生活带来了极大的便利。

从计算模式上来说，P2P打破了传统的Client/Server (C/S)模式，在网络中的每个结点的地位都是对等的。

每个结点既充当服务器，为其他结点提供服务，同时也享用其他结点提供的服务。

P2P与C/S模式的对比如下图所示:图1 Client/Server模式图2 Peer to Peer 模式P2P技术的特点体现在以下几个方面[1]：∙非中心化：网络中的资源和服务分散在所有结点上，信息的传输和服务的实现都直接在结点之间进行，可以无需中间环节和服务器的介入，避免了可能的瓶颈。

P2P的非中心化基本特点，带来了其在可扩展性、健壮性等方面的优势。

∙可扩展性：在P2P网络中，随着用户的加入，不仅服务的需求增加了，系统整体的资源和服务能力也在同步地扩充，始终能比较容易地满足用户的需要。

P2P技术的研究与应用在数字化时代，互联网的发展逐渐从传统的中心化向分布式发展，P2P技术成为了一个备受瞩目的领域。

P2P技术，即点对点技术，有着很广泛的应用范围，例如P2P文件共享、P2P视频直播、P2P网络游戏等等。

下面，将从P2P技术的背景、原理、优点与缺点、应用等几个方面来阐述P2P技术的研究与应用。

1. 背景在互联网发展的早期，网络数据的传输都是通过中心化的方式来实现的，例如传统的网站、电子邮件等技术。

但这种方式有着明显的缺陷，中心化的系统需要专门的服务器来维护数据的传输和存储，一旦服务器崩溃或遭受攻击，系统将不能正常运行。

此外，由于服务器的集中式管理，带来的还有单点故障和系统可扩展性的问题。

在这种情况下，P2P技术应运而生。

P2P技术不需要中心化的管理，而是通过每个节点之间的直接互联来实现数据的传输和存储。

这种方式能够很好地解决中心化系统遭受攻击或崩溃的问题，同时也提高了系统的可扩展性和容错性。

2. 原理P2P技术的基本原理就是每个节点之间都是平等的，节点之间可以直接进行数据的交换和存储。

这种方式的优点在于相比于传统的中心化技术来说更加稳定和可靠，因为节点之间可以互相协作，相互分担负荷。

P2P技术的实现方式有很多种，最常见的是利用UDP或TCP 协议进行通信和数据的传输。

节点之间通过网络进行相互连接，节点之间的通信是通过传输协议来实现的。

在实现P2P技术的过程中，通信协议的设计和优化变得非常重要，因为只有通过合适的协议设计，才能够实现节点之间的高效通信和数据的传输。

3. 优点和缺点P2P技术作为一项新兴的技术，无疑有着很多的优点和缺点。

下面，我们来详细探讨一下P2P技术的优缺点。

优点：（1）去中心化：P2P技术去掉了中心化的架构。

传统的中心化方式需要依靠集中式的服务器来维护数据和网络的传输。

而在P2P技术中，每个节点都是平等的，节点之间可以直接进行数据的交换和存储，这种方式更加灵活和可靠；（2）安全性高：由于P2P技术的去中心化架构，节点之间可以相互协作进行数据传输和存储，这种方式的安全性相对于传统的中心化架构更加高效和可靠；（3）可扩展性好：P2P技术可以通过增加新的节点来扩展网络，因为每个节点都是平等的，节点之间的负载可以相互分担，可以很好地对扩展性进行支持。

p2p 规定P2P（点对点）网络是指一种去中心化的通信模型，其中分布在网络中的所有节点都可以充当服务器和客户端的角色，互相交换信息和资源。

P2P网络的特点是无需中央服务器来管理连接和资源分配，而是直接与其他节点进行通信和资源交换。

P2P网络的出现主要是为了解决传统的客户-服务器模型中存在的一些问题。

传统的客户-服务器模型依赖于一个中央服务器来管理和分配资源，当服务器出现故障或过载时，整个网络的性能就会受到影响。

此外，服务器可能成为网络的瓶颈，限制了网络的扩展性和处理能力。

P2P网络的规范可以被看作是对这种问题的一种解决方案。

下面是一些常见的P2P网络规范和标准。

1. Gnutella：Gnutella是一种开放的、无中心的P2P协议，允许用户共享文件和搜索其他用户的文件。

它通过使用一个握手协议来建立连接，并使用一个查找协议来定位其他节点的资源。

2. BitTorrent：BitTorrent是一种P2P文件共享协议，旨在实现高效的文件分发。

它使用分布式哈希表（DHT）来存储文件元数据，允许用户通过Tracker服务查找和下载文件。

BitTorrent还实现了一种奖励机制，鼓励用户贡献更多的带宽和资源。

3. Skype：Skype是一种P2P VoIP（互联网语音通信）协议，允许用户进行语音和视频通话。

它使用了一种称为超级节点的中心服务器，协助节点之间的连接和信令交换。

4. IPFS：IPFS（InterPlanetary File System）是一种基于P2P技术的分布式文件系统，旨在改进文件的存储、共享和检索方式。

它使用内容寻址存储（Content-Addressable Storage）来替代传统的基于路径的文件系统，可以提供更高的文件可靠性和可用性。

这些P2P规范和标准提供了可靠的通信和资源共享机制，使得P2P网络成为一个高效、灵活和可扩展的通信系统。

然而，P2P网络也面临着一些挑战，如安全性和隐私保护等方面的问题。

P2P技术的应用及其研究现状摘要自1999年以来，对等网络（P2P）技术因其充分利用网络资源和网络带宽等诸多优点而受到国内外学术界和商业组织的广泛关注。

美国《财富》杂志更称之为改变因特网发展的四大新技术之一，甚至被认为是无线宽带互联网的未来。

文中首先介绍P2P的概念及其四种网络模型：集中目录式、纯分布式、混合式和结构化，并将P2P模型与C/S模型进行对比，结果表明：在有效利用网络中的大量闲置信息、存储空间、处理器周期等资源、避免服务器带来的瓶颈问题、降低服务器成本等方面，P2P有着明显的优势；然后介绍P2P文件交换、对等计算、协同工作等应用模型及其研究现状；最后讨论P2P网络存在的问题。

关键字对等网络（P2P）技术客户端∕服务器（C/S）模型模型引言随着Internet网络的广泛普及、网络带宽的大幅增加以及基于Internet的端系统计算能力迅速增强，在客户端∕服务器（C/S）模式（通常只有服务器节点资源得到利用）中被忽略的且广泛存在的用户端设备成为一种宝贵的计算资源。

因此，“充分利用网络边缘资源”成为新的研究和应用目标之一，其中“网络边缘资源”是指那些在传统应用模式中作为客户端而往往被忽略的计算设备。

而对等网络（P2P）技术正是在这样的形势下迅猛兴起，如今P2P技术研究的涉及面已十分广阔，包括网络拓扑、分布式存储、安全性和可靠性等。

P2P技术应用更是涵盖诸多方面，商业和民用领域的文件与数据共享和存储、、科研领域的协同和并行计算等。

然而P2P也同样在其发展历程中存在着许多或难以克服或存在缺陷的问题，比如版权问题、安全问题等。

尽管问题如此之多，不置可否，P2P技术正不断变革着网络，并且改变人们的生活。

1P2P的概念及其网络模型目前在学术界以及商业组织上对于P2P 没有一个统一的定义，下面有三种定义：1 P2P是一种通信模型，其中每个参与者都有相同的能力。

在Internet上，P2P是一种网络类型，它允许相同网络程序的计算机相互建立连接，直接访问对方的硬盘上的文件。