P2P相关技术的研究

２０１２年２旯　繁２期　电子测试　ＥＬＥＣＴＲ０ＮＩＣ　ＴＥＳＴ　Ｆｅｂ．２ｏ１２　Ｎｏ．２　

Ｐ２Ｐ相关技术的研究　

李秀君，李成　

（兰ＪＪ、Ｉ、１交通大学电子与信息工程学院兰州７３００７０）　

摘要：对等网络（Ｐ２Ｐ）是一种构筑于底层通信网络基础设施之上的虚拟网络，是一个分布式的、具有互操作性　

的自组织系统。现在，运用Ｐ２Ｐ技术的软件比比皆是，使人们在不知不觉中感受到了Ｐ２Ｐ技术带来的快乐，与　

此同时它也浪费了大量的网络带宽。为了让Ｐ２Ｐ系统更高效的运行，同时降低网络的流量，本文介绍了Ｐ４Ｐ技　

术的相关理论。通过对Ｐ２Ｐ技术的研究，指出了Ｐ２Ｐ应用与网络运营商之间的矛盾，并对其解决办法进行了详　

细的分析。　

关键词：Ｐ２Ｐ；Ｐ４Ｐ；ＩＳＰ　

中图分类号：ＴＰ３１２　文献标识码：Ａ　

Ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｏｆ　Ｐ２Ｐ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　

ＬｉＸｉｕｊｕｎ，ＬｉＣｈｅｎｇ　（Ｌａｎｚｈｏｕ　ＪｉａｏＴｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅ￣ｉＷ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　ａｎｄ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ＣｏＵｅｇｅ　ＬａｎＺｈｏｕ　７３００７０）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：：Ｐｅｅｒ—ｔｏ—Ｐｅｅｒ（Ｐ２Ｐ）ｉｓ　ａ　ｖｉｒｔｕａｌ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｔｈａｔ　ｉｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｕｎｄｅｒｌｙｉｎｇ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｎｅｔｗｏｒｋ　

ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ａｎｄ　ｉｓ　ａ　ｓｅｌｆ－ｏｒｇａｎｉｚｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ　ａｎｄ　ｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｌｅ．Ｎｏｗ，ｔｈｅ　ｓｏｆｔｗａｒｅ　ｗｉｔｈ　Ｐ２Ｐ　

ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｓ　ｉｎ　ｗｉｄｅｓｐｒｅａｄ　ｕｓｅ，ａｎｄ　ｂｒｉｎｇｓ　ｔｈｅ　ｕｓｅｒｓ　ｈａｐｐｉｎｅｓｓ，ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ，ｒｅｓｕｌｔｉｎｇ　ｉｎ　ａ　ｗａｓｔｅ　ｏｆ　ｎｅｔｗｏｒｋ　

ｂａｎｄｗｉｄｔｈ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔＯ　ｍａｋｅ　Ｐ２Ｐ　ｍｏｒｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｄｕｃｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｆｌｏｗ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｔｈｅｏｒｙ　

ｏｆ　ｔｈｅ　Ｐ４Ｐ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｐ２Ｐ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｐｏｉｎｔｓ　ｏｕｔ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒａｄｉｃｔｉｏｎ　ｂｅｔｗｅｅｎ　ｔｈｅ　

Ｐ２Ｐ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｎｅｔｗｏｒｋ　ｏｐｅｒａｔｏｒ，ａｎｄ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ｓｏｌｕｔｉｏｎ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ　

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐ２Ｐ；Ｐ４Ｐ；ＩＳＰ　２ｏ１２．２　Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ　

０引言　

Ｐ２Ｐ起源于２０世纪６０年代后期ＡＰＰＡＮＥＴ的建立，　它的最初目标是共享美国研究机构问的计算资源和文档，　

在这个系统中，并没有Ｃ／Ｓ（客户端／服务器）这种模式，　

主机相互之间都是平等的，这便是Ｐ２Ｐ（对等网络）思想　的核心，虽然这个网络既不是自组织的，也没有完整的　体系，但是，可以说从ＡＰＰＡＮＥＴ诞生那一刻起，最早　

的Ｐ２Ｐ思想的雏形也就随之出现了　。　

到目前为止，网络的连接模式主要分为集中模式、　

分布模式和混合模式，其中，集中模式的集中Ｐ２Ｐ模式、　分布模式和混合模式是Ｐ２Ｐ模式的３个主要发展阶段。　

集中模式主要分为Ｃ／Ｓ模式、ＣＤＮ（内容分发网络）　模式和集中Ｐ２Ｐ模式，它们网络中的节点的地位都不平等，　

即服务器处于主导地位，客户端处于从属地位。Ｃ／Ｓ模式　分为基于一台高性能中心服务器的Ｃ／Ｓ模式和基于一组　

带有负载均衡机制的同构或异构的服务器组的Ｃ／Ｓ模式，　

它们要求所有的资源都集中存储在服务器上，并且客户　

端所执行的操作以及客户端之间的信息交换都要受到服　务器的控制。这一方面限制了系统的扩展性，一方面也　

浪费了宝贵的骨干网带宽。ＣＤＮ模式将部分或全部的服　

务器资源传送到置于网络“边缘”的缓存服务器中，使用　

户能就近获取资源，在增加了系统容量的同时，也减轻了　骨干网带宽的压力。集中Ｐ２Ｐ模式，弱化了中心服务器的　

功能，它只负责记录共享资源的索引信息，实现了文件查　

询和文件下载的分离，极大地减轻了服务器的负担　。　分布模式按照对信息定位是否有严格的限制，分为　

结构化Ｐ２Ｐ模式和非结构化Ｐ２Ｐ模式，它们完全取消　了服务器，网络中各个节点都处于平等的地位，它们在　享受其它节点提供的资源的同时也为其它节点提供服务。　

非结构化Ｐ２Ｐ模式，系统结构比较简单随意，适用于信　

息发布、即时通信等主机随时加入和退出的情况，并且　支持复杂查询，但是由于它采用了洪泛式搜索和随机转　

发机制，使发现的可扩展性和准确性受到了很大的制约。　

结构化Ｐ２Ｐ模式，资源并不是随机存储在节点上，而　

是以一种使得查询更加高效的方式来存储的　。它通过　ＤＨＴ技术，形成具有某种结构的逻辑拓扑，并将各个资　

源的位置信息按照某种规则保存到确定的节点上，从而　

提供准确的发现。但是，节点频繁加入和退出会造成网　络波动，会极大增加ＤＨＴ的维护代价，而且ＤＨＴ不支　

持复杂查询。　混合模式，即混合式Ｐ２Ｐ系统，它既具有集中模式　

的易管理性，又继承了分布模式的可扩展性，在异构的　Ｐ２Ｐ网络中是一种较好的模式选择。　

１　Ｐ２Ｐ技术目前存在的问题及解决方法　

１。１目前存在的问题　

Ｐ２Ｐ可以被简单的定义为通过直接交换来共享汁算　

机资源和服务　。在传统的Ｐ２Ｐ方式下，数据节点的选　

择和传输都是随机的，这占用了运营商大部分的网络带　

宽资源，并且这种占用不仅无法给运营商带来收入，还　影响到运营商的其他应用的正常运行，从而屡屡有运营　商限制Ｐ２Ｐ应用的情况发生，但是，从推进互联嘲市场　

发展的角度看，这既不利于推进互联网产业链的进一步　成熟，也不利于形成网络运营商与互联网内容及应用提　

供商之问合作共盈的局面。而且，无论是ＩＳＰ，还是Ｐ２Ｐ　软件厂商，想要单方面解决两者之间的网络资源分配和　优化问题的可能性都很小，并且纯粹基于本地化的链接　

也存在一定的问题。　

１．２解决办法　

为了解决上述问题，耶鲁大学的谢海永博士提出　

了Ｐ４Ｐ理论。所谓Ｐ４Ｐ，是“Ｐｒｏａｃｔｉｖｅ　ｎｅｔｗｏｒｋ　Ｐｒｏｖｉｄｅｒ　Ｐａｒｔｉｃｉｐａｔｉｏｎ　ｆｏｒ　Ｐ２Ｐ（电信运营商主动参与Ｐ２Ｐ网络）　’　

的简称，被誉为电信级别或者运营商级的Ｐ２Ｐ文件传输　

系统，它将成为网络分享机制与电信运营商之问关系的　历史转折点　。　

Ｐ４Ｐ技术在原有Ｐ２Ｐ体系结构的基础上，增加了　ｉＴｒａｃｋｅｒ，它含有整个ＩＳＰ的网络信息　。系统通过综　合考虑ｉＴｒａｃｋｅｒ提供的网络信息和Ｐ２Ｐ软件厂商的要求，　

对节点的选择和资源的传输进行优化，以便让Ｐ２Ｐ更好　

的使用网络资源。　ｉＴｒａｃｋｅｒ将网络拓扑抽象为ＰＩＤ（模糊ＩＤ）和连接　

ＰＩＤ的链路的集合，并给ＰＩＤ之间的链路分配或汁算出　

一个ｖｉｒｔｕａｌ　ｃｏｓｔ，具有相同的ＰＩＤ的结点具有相似的网络　

成本　。Ｐ４Ｐ既可以在每个Ｉ

ＳＰ的服务器中独立部署一个　设计与研发　２ｏ１２．２　

ｉＴｒａｃｋｅｒ，又可以是由受信任的第三方来运营一个由多个　

ＩＳＰ共享的ｉＴｒａｃｋｅｒ。　当有新节点加入网络时，新节点将获得由自己的ＩＰ　地址映射而成的ＰＩＤ和ＡＳ号，然后向ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ注册并　将这些信息交给ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ。其中，自治系统（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ　

Ｓｙｓｔｅｍ，简称ＡＳ）是组成因特网的相对独立的网络，在　

ＡＳ内有自主的路由策略，在ＡＳ之间通过公共网络访问　

点和边界网关协议交换路由信息。每个自治系统都被分　配一个全球唯一的标识号，即自治系统号（Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ　

Ｓｙｓｔｅｍ　Ｎｕｍｂｅｒ，ＡＳＮ），可以依据ＡＳＮ将Ｐ２Ｐ网络分成　

不同的区域和层次　。　

１．３　Ｐ４Ｐ的工作原理　

当请求节点需要查询某个资源时，首先通过某种资源　

定位算法得到存储该资源的资源节点的ＩＰ地址列表，然　

后将该列表传送给ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ并向它发送资源优化请求；　

ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ保存了ＩＰ地址与ＰＩＤ的映射表，可将　得到的ＩＰ地址列表转化为ＰＩＤ列表，并向ｉＴｒａｃｋｅｒ寻　

求来自ＩＳＰ的指导，ｉＴｒａｃｋｅｒ通过政策、信息接口向　

ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ返回从请求ＰＩＤ到各个资源ＰＩＤ的ｖｉｒｔｕａｌ　ｃｏｓｔ、　

策略等信息；ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ还可以向ｉＴｒａｃｋｅｒ请求分配一个　固定的高性能的服务器用于辅助内容分发，ｉＴｒａｃｋｅｒ将通　过能力接口将服务器的地址返回给ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ；　ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ通过权衡Ｐ２Ｐ应用的需求和ｉＴｒａｃｋｅｒ提供　

的信息，从资源节点的列表中选择一组效率较高的节点，　

并将所选择的节点的ＰＩＤ列表映射为ＩＰ地址列表，若有　ｉＴｒａｃｋｅｒ回复的服务器的地址，则把它一起加入到返回节　

点列表中；　ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ将返回节点列表发送给请求节点，然后请　

求节点与资源节点（结点或服务器）直接建立连接，进　行资源的下载。　

２结论　

随着宽带互联网技术和个人计算机性能的不断发展，　Ｐ２Ｐ技术在互联网上的应用日益广泛，与此同时，由于　Ｐ２Ｐ节点在连接和传输时完全不考虑底层实际网络的拓扑　

和链路状况，造成了带宽吞噬，并且使ＩＳＰ花费了很多　

代价得出的优化路径失去了意义。在这种隋况下，Ｐ４Ｐ技　术应运而生，它更多的选择同一路由器或地域性网络的　节点来进行数据交换，大大提高了数据的传输能力。当然，　

Ｐ４Ｐ的运行机制，要远远超过“同城交换”的概念，它　

还会根据用户的上传、下载带宽进行综合判断，从而最　

大化整体交换的效率ＩｌＯ］￣例如，当存储某一资源的各个　

节点的上传、下载带宽相差不多时，可尽量将用户的点　对点的资源传输范围限制在同一地区、同一运营商网络　

之内的两个节点之间，这样既能有效提高用户的网络上　

传、下载速度，又能尽量避免支付跨网的流量费用。但是，　

若临近的、同一运营商的节点的带宽远小于其它节点的　

带宽时，Ｐ４Ｐ便会判断，是和前者交换效率最优，还是和　后者交换效率更好。这不是预先设定的，而是由网络运　

营商的网络策略、使用情况等凶素共同决定的。　

参考文献　

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