P2P技術在互聯網中的應用和分析

P2P技術在互聯網中的應用和分析

1 引言

P2P (Peer—to—Peer)又稱為對等網，是近幾年非常流行的一種網絡技術，和傳統的客戶機／服務器模式不同，P2P技術依賴網絡中所有參與者的處理能力和信息共享，它改變了人們部署網絡硬件資源的方式，為網絡的發展提供了一種新的思路。P2P技術具有良好的擴展性和健壯性，性價比較高，P2P網絡是建立的基礎是IP網絡，網絡中所有安裝特定軟件的客戶端構成一個邏輯P2P網絡，網絡中的資源和應用分布在所有客戶端上，各用戶之間的數據傳輸無需服務器的介入就能夠直接通信，通過這樣的方式，大量的客戶資源能夠充分得到利用，降低硬件成本和，簡化了復雜性。

2 P2P的結構類型

P2P網絡的結構主要有三種模式：中央式P2P網絡、無中心結構P2P網絡和混合式P2P網絡。

2.1 中央式P2P

中央式P2P網絡在硬件部署上有一個中心服務器，主要負責維護共享資源信息以及對客戶端查詢信息作出回應。根據中心服務器提供的功能，又可分為以下三類：

服務器提供資源的發現，查詢和存儲。這種模式與傳統的C／S模型中一樣，所有資源都存放在服務器上，客戶端從服務器上獲取信息，但客戶端之間并不具有信息交換能力。服務器提供發現和查詢。在這種結構中，客戶端存儲共享資源信息，服務器則提供索引信息，服務器與客戶端、客戶端與客戶端都可以進行數據信息交互。服務器僅提供發現功能。在這種方式下，服務器僅提供在客戶端的列表信息，客戶端彼此之間建立連接和通信。如果某個用戶需要獲取某個資料文件，會根據服務器提供的列表清單，依次查詢所有的客戶端，直到找到所需的資源，如果沒有找到，則返回錯誤信息。

2.2 無中心控制P2P網絡

無中心控制P2P網絡又稱為分布式P2P網絡。在中央式結構模式的P2P模式下，網絡的穩定性主要取決于中心服務器的性能，一旦中心服務器出現故障，可能導致整個網絡性能急劇下降。而無中心控制P2P網絡不需要中心服務器，每一個Peer地位是完全平等的。無中心控制的P2P網絡又可以分為兩類：f11非結構化網絡。這種方式可以克服對服務器的依賴，配置較為簡單。但由于拓撲不確定，無法保證查找的準確性從而漏掉網絡中的某些資源。(2)結構化的P2P網絡。這種方式利用高度結構化實現信息進行資源查詢。比較典型的有Bloom Filter以及其改進算法、分布式哈希表DHT算法。

2.3 混合式P2P模式

混合式P2P網絡結合了上述兩種方式的優點，避免了中心服務器可能帶來的影響，同時保留了中心服務器的優勢，在網絡控制和處理能力上都更有優勢。在這種結構下，節點被劃分為用戶節點、搜索節點和索引節點，突破了純P2P方式的限制，對環境條件的高度適應性更高，也很好的解決了動態和異構P2P網絡應用中出現的不兼容問題。但這種模式增加了復雜性。

3 幾種常用的P2P網絡應用

目前，P2P網絡技術主要服務于文件資源共享、視頻直播、分布式計算、信息檢索等網絡應用中。

3.1 文件資源共享

在校園網或企業內部網中，通過P2P技術可以使兩臺計算機不需要服務器，直接共享文本、音樂或視頻多媒體等文件資源。而在傳統方式中，實現文件交換必須將文件上傳到特定文件服務器，流媒體服務器上面，用戶登陸該服務器后再進行下載，這種方式會造成服務器壓力過大，甚至某些用戶不能下載。在P2P網絡中，用戶通過多種查詢機制，搜尋網絡中擁有所需資源的其他客戶端，然后直接建立連接并進行下載。

3.2 分布式計算

英特爾公司把P2P計算定義為“通過系統間的直接交換所達成的計算機資源與信息的共享”，是屬于分布式計算的一種方式，它允許用戶使用網絡集中的處理能力，幫助相關組織處理非常艱巨和龐大且復雜的繁重計算工作，這一點與網格計算和云計算機機制類似，例如將密碼破解任務分配到到成千上萬個人計算機，用來計算密鑰和破譯位數很長的密碼。

3.3 流媒體直播與點播

由于P2P的工作原理及其傳輸特性，研究者發現除了文件資源共享之外，P2P技術也非常適合流媒體應用。根據對數據存儲和共享方式的不同，P2P流媒體技術可分為視頻直播和視頻點播兩種。在視頻直播方式中，用戶一邊下載流媒體數據，一邊將數據直接緩沖到內存進行播放，下載的流媒體數據并不保存在硬盤上，也就是說，共享資源是在內存中。而在視頻點播方式下，首先使用某種調度算法將流媒體文件下載到客戶機的硬盤上進行存放，在文件下載完畢后進行播放。相比傳統的流媒體系統，P2P技術在可以使充分利用網絡的信道和帶寬，降低成本，同時可以獲得清晰的影響畫面，提高用戶的觀看體驗。

4 P2P技術未來研究方向展望

P2P技術的發展不斷地改變著人們的生活，目前雖然P2P應用已較為成熟，但仍然有許多需要解決的問題。例如怎樣在技術上支持合法文件的分發，如何在P2P網絡中進行數據安全存取、用戶身份認證和身份管理都需要進一步研究，此外如何控制P2P應用帶來的龐大流量對網絡本身的影響，同時利用P2P技術提高網絡性能值得技術人員進一步進行探索和研究