对等网络应用

UnstructuredP2Ptopology非结构化P2P网络拓扑结构上海大学计算机学院OutlineBriefintroductionofP2PnetworksApplicationConclusionandProspect1.Briefintroductionofp2pnetworksP2P是peer-to-peer的简称，即对等网络。它是相对于客户机/服务器（C/S）模式而言的一种网络信息交换方式。P2P网络是一种具有较高扩展性的分布式系统结构，其对等概念是指网络中的物理节点在逻辑上具有相同的地位，而并非处理能力的对等。以Napster软件为代表的P2P技术其实质在于将互联网的集中管理模式引向分散管理模式，将内容从中央单一节点引向网络的边缘，从而充分利用互联网中众多终端节点所蕴涵的处理能力和潜在资源。P2P与C/S模式相对于传统的集中式客户/服务器(C/S)模型，P2P弱化了服务器的概念，系统中的各个节点不再区分服务器和客户端的角色关系，每个节点既可请求服务，也可提供服务，节点之间可以直接交换资源和服务而不必通过服务器。

P2P系统最大的特点就是用户之间直接共享资源，其核心技术就是分布式对象的定位机制，这也是提高网络可扩展性、解决网络带宽被吞噬的关键所在。

P2P与C/S模式的对比传统的因特网应用采用客户-服务器模式：所有内容与服务在服务器上，客户向服务器请求内容或服务，客户自己的资源不共享；这种集中式结构面临服务器负载过重、拒绝服务攻击、网络带宽限制等难以解决的问题。对等网络：每个节点都有一些资源（处理能力、存储空间、网络带宽、内容等）可以提供给其它节点；节点之间直接共享资源，不需要服务器的参与；所有节点地位相等，具备客户和服务器双重特性；可缓解集中式结构的问题，充分利用终端的丰富资源。CentralizedandunstructuredSemi-centralizedandunstructuredTotallyunstructuredUnstructuredP2PtopologyP2PtopologyStructuredP2PtopologyDHT，CAN…TreeSmall-WorldComparison结构化与非结构化模型的根本区别在于每个节点所维护的邻居是否能够按照某种全局方式组织起来以利于快速查找。非结构化P2P模式多采用洪泛算法。结构化P2P模式是一种采用纯分布式的消息传递机制和根据关键字进行查找的定位服务，目前的主流方法是采用分布式哈希表(DHT)技术，这也是目前扩展性最好的P2P路由方式之一。DHT各节点只存储其临近的后继节点信息，因此较少的路由信息就可以有效地实现到达目标节点，同时又取消了泛洪算法。该模型有效地减少了节点信息的发送数量，从而增强了P2P网络的扩展性。CentralizedandunstructuredExamplesofunstructuredP2Ptopology：semi-centralizedandunstructuredP2Ptopologytotally-unstructuredP2Ptopology2.ApplicationsofP2PnetworksP2P技术的第一个应用是Napster文件共享系统（1999-2000），用户通过该系统交换音乐文件。

Internet最初产生和发展的一个主动力就是资源共享，也正是文件交换的需求直接导致了P2P技术的兴起。而针对这类应用的Napster使得人们在客户/服务器模式下开始重新认识P2P思想对人们使用网络习惯的影响。由于能够极大缓解传统架构中服务器端的压力过大、单一失效点等问题，又能充分利用终端的丰富资源，所以P2P技术被广泛应用于计算机网络的各个应用领域，如分布式科学计算、文件共享、流媒体直播与点播、语音通信及在线游戏支撑平台等方面。以下介绍P2P的常见应用。(1)分布式计算计算机的CPU资源并不是时刻保持峰值运转的，甚至很多时候计算机处于“空闲”状态，比如使用者暂时离开等情况。而P2P技术可以使得众多终端的CPU资源联合起来，服务于一个共同的计算。这种计算一般是计算量巨大、数据极多、耗时很长的科学计算。在每次计算过程中，任务(包括逻辑与数据等)被划分成多个片，被分配到参与科学计算的P2P节点机器上。在不影响原有计算机使用的前提下，人们利用分散的CPU资源完成计算任务，并将结果返回给一个或多个服务器，将众多结果进行整合，以得到最终结果。

(2)文件共享如大家所熟知的“BT”是BitTorrent的简称，是一种依赖P2P方式将文件在大量互联网用户之间进行共享与传输的协议。由于其实现简单、使用方便，在中国用户之间被广泛使用。BT网络示意图及原理：BitTorrentBT网络主要由torrent服务器，tracker服务器，种子节点和下载节点组成。Torrent服务器负责torrent文件的存储和检索，tracker服务器负责维护网络中的节点，种子节点负责提供一份文件的完整内容。BT的基本原理是：首先，种子节点吧一个文件分成N个分片（默认256kB），节点X随机下载第L个分片，Y随机下载第M个分片，然后节点X和Y可以交换彼此拥有的分片。这样，既减轻了种子节点的负担，又加快了节点下载的速度和效率。(3)流媒体直播与点播

随着流媒体业务的迅速发展，用户对于视频流媒体的质量要求越来越高，传统的C/S模式系统由于建设成本高，播放质量差等原因，发展遇到了困难。而P2P模式非常适合于流媒体领域。P2P当前一个非常广泛的应用就是网上实时电视。由于采用P2P方式，提供节目的成本比较低，而收视质量也很高。(4)IP层语音通信

IP层语音通信(VoIP)是一种全新的网络电话通信业务，它和传统的PSTN电话业务相比有着扩展性好、部署方便、价格低廉等明显的优点。在全球范围内的VoIP应用中，由于通信各方可能处于不同的网络状况下，所以采取少数几个服务器来进行话音包中转不仅存在压力过大的问题，还可能无法为指定通信双方提供满意的通话质量保证。所以采取P2P技术动态自适应地根据通信双方网络进行链路控制与消息转发是可行的解决方案。

(5)网络游戏平台

由于服务器能力有限，大型网络游戏往往需要限制场景人数或者不断增加服务器，而网络对战游戏也必须局限在局域网内进行或者依赖独立的服务器端程序及机器实现Internet上的电子竞技。目前，已有研究人员将P2P技术引入网络游戏和网络游戏支撑平台中。

P2P网络对战游戏平台的难点在于将严格延时约束的节点聚集在一起。这由对战游戏本身要求所决定：延时是影响对战游戏用户体验的关键因素。在众多在线用户中，如何将新加入用户调度到周围都是延时邻近的环境中去呢？

(6)其他应用3.ConclusionandProspect

P2P技术在最近几年获得了高速的发展，也出现了较多应用，但截至目前，P2P中仍有很多的关键技术问题并没有得到解决，其中最典型的就是带宽吞噬、网络可扩展性差和路由效率低下等问题。这导致P2P至少在目前的技术水平而言只能是一种小范围不可靠的应用或是满足特定任务需求的专门应用。并且，作为一种潜在的商业应用，如何在P2P网络中有效地保护知识产权以及如何设计盈利模式将会面临更为严格的考验。

References[1]聂荣,张洪欣,吕英华等.

P2P网络的研究与进展[J].[2]李阳明,王丽芬.P2P对等网