BitTorrent 协议规范

1、BitTorrent 协议规范BitTorrent 是一种分发文件的协议。它通过URL来识别内容,并且可以无缝的和web进行交互。它基于H TTP协议,它的优势是:如果有多个下载者并发的下载同一个文件,那么,每个下载者也同时为其它下载者上传文件,这样,文件源可以支持大量的用户进行下载,而只带来适当的负载的增长。(译注:因为大量的负载被均衡到整个系统中,所以提供源文件的机器的负载只有少量增长一个BT文件分布系统由下列实体组成:一个普通的web服务器一个静态的“元信息”文件一个跟踪(tracker服务器终端用户的web浏览器终端下载者理想的情况是多个终端用户在下载同一个文件。要提供文件共享,那么一

2、台主机需要执行以下步骤:Ø运行一个tracker服务器(或者,已经有一个tracker服务器在运行了也可以Ø运行一个web服务器,例如apache,或者已经有一个web服务器在运行了。Ø在web服务器上,将文件扩展名.torrent 和MIME类型application/x-bittorrent关联起来(或者已经关联了Ø根据tracker服务器的URL 和要共享的文件来创建一个“元信息”文件(.torrent。Ø将“元信息”文件发布到web服务器上Ø在某个web页面上,添加一个到“元信息”文件的链接。Ø运行一个已经拥有完整文

3、件的下载者(被成为origin,或者seed,种子要开始下载文件,那么终端用户执行以下步骤:Ø安装BT(或者已经安装Ø访问提供 .torrent 文件的web服务器Ø点击到 .torrent 文件的链接(译注:这时候,bt会弹出一个对话框Ø选择要把下载的文件保存到哪里?或者是一次断点续传Ø等待下载的完成。Ø结束bt程序的运行(如果不主动结束,那么bt会一直为其它人提供文件上传各个部分之间的连通性如下:网站负责提供一个静态的文件,而把BT辅助程序(客户端放在客户端机器上。Trackers从所有下载者处接收信息,并返回给它们一个随机的pe

4、ers的列表。这种交互是通过HTTP或HT TPS协议来完成的。下载者周期性的向tracker登记,使得tracker能了解它们的进度;下载者之间通过直接连接进行数据的上传和下载。这种连接使用的是BitTorrent 对等协议,它基于TCP。Origin只负责上传,从不下载,因为它已经拥有了完整的文件。Origin是必须的。元文件和tracker的响应都采用的是一种简单、有效、可扩展的格式,被称为bencoding,它可以包含字符串和整数。由于对不需要的字典关键字可以忽略,所以这种格式具有可扩展性,其它选项以后可以方便的加进来。Bencoding格式如下:对于字符串,首先是一个字符串的长度,然

5、后是冒号,后面跟着实际的字符串,例如:4:spam,就是“ sp am”整数编码如下,以i 开始,然后10进制的整数值,最后以e结尾。例如,i3e表示3,I-3e表示-3。整数没有大小限制。I-0e是无效的。除了i0e外,所以以0起始的整数都无效。I0e当然表示0。列表编码如下,以l开始,接下来是列表值的编码(也采用bencoded编码,最后以e结束。例如:l4:s pam4:eggse 表示spam, eggs。字典编码如下,以d开始,接下来是可选的keys和它对应的值,最户以e结束。例如:d3:cow3:moo4:sp am4:eggse,表示cow:moo,spam:eggs,而d4:s

6、paml1:al:bee 表示spam:a,b。键值必须是字符串,而且已经排序(并非是按照字母顺序排序,而是根据原始的字符串进行排序。元文件是采用bencoded编码的字典,包括以下关键字:announce tracker的服务器info 它实际上是一个字典,包括以下关键字:Name:一个字符串,在保存文件的时候,作为一个建议值。仅仅是个建议而已,你可以用别的名字保存文件。Piece length:为了更好的传输,文件被分隔成等长的片断,除了最后一个片断以外,这个值就是片断的大小。片断大小几乎一直都是2的幂,最常用的是256k(BT的前一个版本3.2,用的是1M作为默认大小Pieces:一个长

7、度为20的整数倍的字符串。它将再被分隔为20字节长的字符串,每个子串都是相应片断的hash 值。此外,还有一个length或files的关键字,这两个关键字只能出现一个。如果是length,那么表示要下载的仅仅是单个文件,如果是files那么要下载的是一个目录中的多个文件。如果是单个文件,那么length是该文件的长度。为了能支持其它关键字,对于多个文件的情况,也把它当作一个文件来看,也就是按照文件出现的顺序,把每个文件的信息连接起来,形成一个字符串。每个文件的信息实际上也是一个字典,包括以下关键字: Length:文件长度Path:子目录名称的列表,列表最后一项是文件的实际名称。(不允许出现

8、列表为空的情况。Name:在单文件情况下,name是文件的名称,而在多文件情况下,name是目录的名称。Tracker查询。Trakcer通过HTTP的GET命令的参数来接收信息,而响应给对方(也就是下载者的是经过bencoded编码的消息。注意,尽管当前的tracker的实现需要一个web服务器,它实际上可以运行的更轻便一些,例如,作为apache的一个模块。Tracker GET requests have the following keys:发送给Tracker的GET请求,包含以下关键字:Info_hash:元文件中info部分的sha hash,20字节长。这个字符创几乎肯定需要被

9、转义(译注:在URL中,有些字符不能出现,必须通过unicode进行编码Peer_id:下载者的id,一个20字节长的字符串。每个下载者在开始一次新的下载之前,需要随机创建这个id。这个字符串通常也需要被转义。Ip:一个可选的参数,给出了peer的ip地址(或者dns名称?。通常用在origin身上,如果它和tracker在同一个机器上。Port:peer所监听的端口。下载者通常在在6881 端口上监听,如果该端口被占用,那么会一直尝试到6889,如果都被占用,那么就放弃监听。Uploaded:已经上载的数据大小,十进制表示。Downloaded:已经下载的数据大小,十进制表示Left:该pe

10、er还有多少数据没有下载完,十进制表示。注意,这个值不能根据文件长度和已下载数据大小计算出来,因为很可能是断点续传,如果因为检查文件完整性失败而必须重新下载的时候,这也提供了一个机会。Event:一个可选的关键字,值是started、compted或者stopped之一(也可以为空,不做处理。如果不出现该关键字,。在一次下载刚开始的时候,该值被设置为started,在下载完成之后,设置为completed。如果下载者停止了下载,那么该值设置为stopped。Tracker的响应是用bencoded编码的字典。如果tracker的响应中有一个关键字failure reason,那么它对应的是一个

11、字符串,用来解释查询失败的原因,其它关键字都不再需要了。否则,它必须有两个关键字:I nterval:下载者在两次发送请求之间的时间间隔。Peers:一个字典的列表,每个字典包括以下关键字:Pee r id,Ip,Port,分别对应peer所选择的id、ip地址或者dns名称、端口号。注意,如果某些事件发生,或者需要更多的peers,那么下载者可能不定期的发送请求,(downloader 通过HTTP 的GET 命令来向tracker 发送查询请求,tracker 响应一个peers 的列表如果你想对元信息文件或者tracker查询进行扩展,那么需要同Bram Cohen协调,以确保所有的扩展

12、都是兼容的。BT对等协议基于TCP,它很有效率,并不需要设置任何socket选项。(译注:BT对等协议指的是peer与peer之间交换信息的协议对等的两个连接是对称的,消息在两个方向上同样的传递,数据也可以在任何一个方向上流动。一旦某个peer下载完了一个片断,并且也检查了它的完整性,那么它就向它所有的peers宣布它拥有了这个片断。连接的任何一端都包含两比特的状态信息:是否choked,是否感兴趣。Choking是通知对方,没有数据可以发送,除非unchoking发生。Choking的原因以及技术后文解释。一旦一端状态变为interested,而另一端变为非choking,那么数据传输就开始

13、了。(也就是说,一个pee r,如果想从它的某个peer那里得到数据,那么,它首先必须将它两之间的连接设置为interested,其实就是发一个消息过去,而另一个peer,要检查它是否应该给这个家伙发送数据,如果它对这个家伙是unc hoke,那么就可以给它发数据,否则还是不能给它数据Interested状态必须一直被设置任何时候。要用点技巧才能比较好的实现这个目的,但它使得下载者能够立刻知道哪些peers将开始下载。对等协议由一个握手开始,后面是循环的消息流,每个消息的前面,都有一个数字来表示消息的长度。握手的过程首先是先发送19,然后发送“BitTorrent protocol”。19就是

14、“BitTorrent protocol”的长度。后续的所有的整数,都采用big-endian 来编码为4个字节在协议名称之后,是8个保留的字节,这些字节当前都设置为0。接下来对元文件中的info 信息,通过sha1 计算后得到的hash值,20个字节长。接收消息方,也会对info 进行一个hash 运算,如果这两个结果不一样,那么说明对方要的文件,并不是自己所要提供的,所以切断连接。接下来是20个字节的peer id。这就是握手过程接下来就是以消息长度开始的消息流,这是可选的。长度为0 的消息,用于保持连接的活动状态,被忽略。通常每隔2分钟发送一个这样的消息。其它类型的消息,都有一个字节长的

15、消息类型,可能的值如下:choke, unchoe, interested, not interested类型的消息不再含有其它数据了。bitfield永远也仅仅是第一个被发送的消息。它的数据实际是一个位图,如果downloader已经发送了某个片断,那么对应的位置1,否则置0。Downloaders如果一个片断也没有,可以忽略这个消息。(通过这个消息,能知道什么了?have类型的消息,后面的数据是一个简单的数字,它是下载者刚刚下载完并检查过完整性的片断的索引。(由此,可以看到,peer通过这种消息,很快就相互了解了谁都有什么片断request类型的消息,后面包含索引、开始位置和长度长度是2的幂。当前的实现都用的是215 ,而关闭连接的时候,请求一个超过2 17的长度。(这种类型的消息,就是当一个peer希望另一个peer给它提供片断的时候,发出的请求cancel类型的消息,它的数据和request消息一样。它们通常只在下载趋向完成的时候发送,也就是在结束模式“阶段发送。在一次下载接近完成的时候,最后的几个片断需要很长时间才能下载完。为了确保最后几个片断尽快下载完,它向所有的peers发送下载请求。为了保证这不带来可怕的低效,一旦某个片断下载完成,它就其它peers发送cancel