P2P应用

纯P2P架构

• 一个节点既是客户端又是服务器
• 没有（或极少）一直运行的服务器
• 任意端系统都可以直接通信
• 利用peer的服务能力
• Peer节点间歇上网，每次IP地址都有可能变化

例子:

• 文件分发 (BitTorrent)
• 流媒体(KanKan)
• VoIP (Skype)

文件分发：C/S vs P2P

问题：从一台服务器分发文件（大小F）到N个peer需要多少时间？

• Peer节点上下载能力是有限的

文件分发时间：C/S模式

• 服务器传输：都是由服务器发送给peer，服务器必须顺序传输（上载）N个文件拷贝：
  
• 客户端：每个客户端必须下载一个文件拷贝
  

文件分发时间：P2P模式

问题：从一台服务器分发文件（大小F）到N个peer需要多少时间？

• Peer节点上下载能力是有限的资源

P2P文件分发：BitTorrent

• 文件被分为一个个块256KB
• 网络中这些peers发送文件块，相互服务

Torrent（洪流）：节点的组，之间交换文件块

P2P文件分发：BitTorrent

• Peer加入torrent:
  • 一开始没有块，但是将会通过其他节点处累积文件块
  • 向跟踪服务器注册，获得peer节点列表，和部分peer节点构成邻居关系 (“连接“）
• 当peer下载时，该peer可以同时向其他节点提供上载服务
• Peer可能会变换用于交换块的peer节点
• 一旦一个peer拥有整个文件，它会（自私的）离开或者保留（利他主义）在torrent中

BitTorrent：请求，发送文件块

请求块：

• 在任何给定时间，不同peer节点拥有一个文件块的子集
• 周期性的，Alice节点向邻居询问他们拥有哪些块的信息
• Alice向peer节点请求它希望的块，稀缺的块
  发送块：一报还一报tit-for-tat
• Alice向4个peer发送块，这些块向它自己提供最大带宽的服务
• 每个30秒：随机选择其他peer节点，向这个节点发送块

BitTorrent：tit-for-tat

(1) Alice “优化疏通” Bob
(2) Alice 变成了Bob的前4位提供者; Bob答谢Alice
(3) Bob 变成了Alice的前4提供者
更高的上载速率，发现更好的交易伙伴，获得更快的文件传输速率

P2P文件共享

• 两大问题：
  • 如何定位所需资源
  • 如何处理对等方的
    加入与离开
• 可能的方案
  • 集中
  • 分散
  • 半分散
    
    

查询洪泛：Gnutella

• 全分布式
  • 没有中心服务器
• 开放文件共享协议
• 许多Gnutella客户端实现了Gnutella协议
  • 类似HTTP有许多的浏览器

覆盖网络：图

• 如果X和Y之间有一个TCP连接，则二者之间存在一条边
• 所有活动的对等方和边就是覆盖网络
• 边并不是物理链路
• 给定一个对等方，通常所连接的节点少于10个

Gnutella：协议

• 在已有的TCP连接上发送查询报文
• 对等方转发查询报文
• 以反方向返回查询命中报文
  
  

利用不匀称性：KaZaA

• 每个对等方要么是一个组长，要么隶属于一个组长
  • 对等方与其组长之间有TCP连接
• 组长跟踪其所有的孩子的内容
• 组长与其他组长联系
  • 转发查询到其他组长
  • 获得其他组长的数据拷贝
    

KaZaA：查询

• 每个文件有一个散列标识码和一个描述符
• 客户端向其组长发送关键字查询
• 组长用匹配进行响应：
  • 对每个匹配：元数据、散列标识码和IP地址
• 如果组长将查询转发给其他组长，其他组长也以匹配进行响应
• 客户端选择要下载的文件
  • 向拥有文件的对等方发送一个带散列标识码的
    HTTP请求

Kazaa小技巧

• 请求排队
  • 限制并行上载的数量
  • 确保每个被传输的文件从上载节点接收一定量的带宽
• 激励优先权
  • 鼓励用户上载文件
  • 加强系统的扩展性
• 并行下载
  • 从多个对等方下载同一个文件的不同部分
  • HTTP字节范围首部
  • 更快地检索一个文件

Distributed Hash Table (DHT)

• 哈希表
• DHT方案
• 环形DHT 以及覆盖网络
• Peer波