UnstructuredP2Ptopology非結(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上海大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院OutlineBriefintroductionofP2PnetworksApplicationConclusionandProspect1.Briefintroductionofp2pnetworksP2P是peer-to-peer的簡稱，即對(duì)等網(wǎng)絡(luò)。它是相對(duì)于客戶機(jī)/服務(wù)器（C/S）模式而言的一種網(wǎng)絡(luò)信息交換方式。P2P網(wǎng)絡(luò)是一種具有較高擴(kuò)展性的分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，其對(duì)等概念是指網(wǎng)絡(luò)中的物理節(jié)點(diǎn)在邏輯上具有相同的地位，而并非處理能力的對(duì)等。以Napster軟件為代表的P2P技術(shù)其實(shí)質(zhì)在于將互聯(lián)網(wǎng)的集中管理模式引向分散管理模式，將內(nèi)容從中央單一節(jié)點(diǎn)引向網(wǎng)絡(luò)的邊緣，從而充分利用互聯(lián)網(wǎng)中眾多終端節(jié)點(diǎn)所蘊(yùn)涵的處理能力和潛在資源。P2P與C/S模式相對(duì)于傳統(tǒng)的集中式客戶/服務(wù)器(C/S)模型，P2P弱化了服務(wù)器的概念，系統(tǒng)中的各個(gè)節(jié)點(diǎn)不再區(qū)分服務(wù)器和客戶端的角色關(guān)系，每個(gè)節(jié)點(diǎn)既可請(qǐng)求服務(wù)，也可提供服務(wù)，節(jié)點(diǎn)之間可以直接交換資源和服務(wù)而不必通過服務(wù)器。

P2P系統(tǒng)最大的特點(diǎn)就是用戶之間直接共享資源，其核心技術(shù)就是分布式對(duì)象的定位機(jī)制，這也是提高網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性、解決網(wǎng)絡(luò)帶寬被吞噬的關(guān)鍵所在。

P2P與C/S模式的對(duì)比傳統(tǒng)的因特網(wǎng)應(yīng)用采用客戶-服務(wù)器模式：所有內(nèi)容與服務(wù)在服務(wù)器上，客戶向服務(wù)器請(qǐng)求內(nèi)容或服務(wù)，客戶自己的資源不共享；這種集中式結(jié)構(gòu)面臨服務(wù)器負(fù)載過重、拒絕服務(wù)攻擊、網(wǎng)絡(luò)帶寬限制等難以解決的問題。對(duì)等網(wǎng)絡(luò)：每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有一些資源（處理能力、存儲(chǔ)空間、網(wǎng)絡(luò)帶寬、內(nèi)容等）可以提供給其它節(jié)點(diǎn)；節(jié)點(diǎn)之間直接共享資源，不需要服務(wù)器的參與；所有節(jié)點(diǎn)地位相等，具備客戶和服務(wù)器雙重特性；可緩解集中式結(jié)構(gòu)的問題，充分利用終端的豐富資源。CentralizedandunstructuredSemi-centralizedandunstructuredTotallyunstructuredUnstructuredP2PtopologyP2PtopologyStructuredP2PtopologyDHT，CAN…TreeSmall-WorldComparison結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化模型的根本區(qū)別在于每個(gè)節(jié)點(diǎn)所維護(hù)的鄰居是否能夠按照某種全局方式組織起來以利于快速查找。非結(jié)構(gòu)化P2P模式多采用洪泛算法。結(jié)構(gòu)化P2P模式是一種采用純分布式的消息傳遞機(jī)制和根據(jù)關(guān)鍵字進(jìn)行查找的定位服務(wù)，目前的主流方法是采用分布式哈希表(DHT)技術(shù)，這也是目前擴(kuò)展性最好的P2P路由方式之一。DHT各節(jié)點(diǎn)只存儲(chǔ)其臨近的后繼節(jié)點(diǎn)信息，因此較少的路由信息就可以有效地實(shí)現(xiàn)到達(dá)目標(biāo)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)又取消了泛洪算法。該模型有效地減少了節(jié)點(diǎn)信息的發(fā)送數(shù)量，從而增強(qiáng)了P2P網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展性。CentralizedandunstructuredExamplesofunstructuredP2Ptopology：semi-centralizedandunstructuredP2Ptopologytotally-unstructuredP2Ptopology2.ApplicationsofP2PnetworksP2P技術(shù)的第一個(gè)應(yīng)用是Napster文件共享系統(tǒng)（1999-2000），用戶通過該系統(tǒng)交換音樂文件。

Internet最初產(chǎn)生和發(fā)展的一個(gè)主動(dòng)力就是資源共享，也正是文件交換的需求直接導(dǎo)致了P2P技術(shù)的興起。而針對(duì)這類應(yīng)用的Napster使得人們?cè)诳蛻?服務(wù)器模式下開始重新認(rèn)識(shí)P2P思想對(duì)人們使用網(wǎng)絡(luò)習(xí)慣的影響。由于能夠極大緩解傳統(tǒng)架構(gòu)中服務(wù)器端的壓力過大、單一失效點(diǎn)等問題，又能充分利用終端的豐富資源，所以P2P技術(shù)被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，如分布式科學(xué)計(jì)算、文件共享、流媒體直播與點(diǎn)播、語音通信及在線游戲支撐平臺(tái)等方面。以下介紹P2P的常見應(yīng)用。(1)分布式計(jì)算計(jì)算機(jī)的CPU資源并不是時(shí)刻保持峰值運(yùn)轉(zhuǎn)的，甚至很多時(shí)候計(jì)算機(jī)處于“空閑”狀態(tài)，比如使用者暫時(shí)離開等情況。而P2P技術(shù)可以使得眾多終端的CPU資源聯(lián)合起來，服務(wù)于一個(gè)共同的計(jì)算。這種計(jì)算一般是計(jì)算量巨大、數(shù)據(jù)極多、耗時(shí)很長的科學(xué)計(jì)算。在每次計(jì)算過程中，任務(wù)(包括邏輯與數(shù)據(jù)等)被劃分成多個(gè)片，被分配到參與科學(xué)計(jì)算的P2P節(jié)點(diǎn)機(jī)器上。在不影響原有計(jì)算機(jī)使用的前提下，人們利用分散的CPU資源完成計(jì)算任務(wù)，并將結(jié)果返回給一個(gè)或多個(gè)服務(wù)器，將眾多結(jié)果進(jìn)行整合，以得到最終結(jié)果。

(2)文件共享如大家所熟知的“BT”是BitTorrent的簡稱，是一種依賴P2P方式將文件在大量互聯(lián)網(wǎng)用戶之間進(jìn)行共享與傳輸?shù)膮f(xié)議。由于其實(shí)現(xiàn)簡單、使用方便，在中國用戶之間被廣泛使用。BT網(wǎng)絡(luò)示意圖及原理：BitTorrentBT網(wǎng)絡(luò)主要由torrent服務(wù)器，tracker服務(wù)器，種子節(jié)點(diǎn)和下載節(jié)點(diǎn)組成。Torrent服務(wù)器負(fù)責(zé)torrent文件的存儲(chǔ)和檢索，tracker服務(wù)器負(fù)責(zé)維護(hù)網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)，種子節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)提供一份文件的完整內(nèi)容。BT的基本原理是：首先，種子節(jié)點(diǎn)吧一個(gè)文件分成N個(gè)分片（默認(rèn)256kB），節(jié)點(diǎn)X隨機(jī)下載第L個(gè)分片，Y隨機(jī)下載第M個(gè)分片，然后節(jié)點(diǎn)X和Y可以交換彼此擁有的分片。這樣，既減輕了種子節(jié)點(diǎn)的負(fù)擔(dān)，又加快了節(jié)點(diǎn)下載的速度和效率。(3)流媒體直播與點(diǎn)播

隨著流媒體業(yè)務(wù)的迅速發(fā)展，用戶對(duì)于視頻流媒體的質(zhì)量要求越來越高，傳統(tǒng)的C/S模式系統(tǒng)由于建設(shè)成本高，播放質(zhì)量差等原因，發(fā)展遇到了困難。而P2P模式非常適合于流媒體領(lǐng)域。P2P當(dāng)前一個(gè)非常廣泛的應(yīng)用就是網(wǎng)上實(shí)時(shí)電視。由于采用P2P方式，提供節(jié)目的成本比較低，而收視質(zhì)量也很高。(4)IP層語音通信

IP層語音通信(VoIP)是一種全新的網(wǎng)絡(luò)電話通信業(yè)務(wù)，它和傳統(tǒng)的PSTN電話業(yè)務(wù)相比有著擴(kuò)展性好、部署方便、價(jià)格低廉等明顯的優(yōu)點(diǎn)。在全球范圍內(nèi)的VoIP應(yīng)用中，由于通信各方可能處于不同的網(wǎng)絡(luò)狀況下，所以采取少數(shù)幾個(gè)服務(wù)器來進(jìn)行話音包中轉(zhuǎn)不僅存在壓力過大的問題，還可能無法為指定通信雙方提供滿意的通話質(zhì)量保證。所以采取P2P技術(shù)動(dòng)態(tài)自適應(yīng)地根據(jù)通信雙方網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行鏈路控制與消息轉(zhuǎn)發(fā)是可行的解決方案。

(5)網(wǎng)絡(luò)游戲平臺(tái)

由于服務(wù)器能力有限，大型網(wǎng)絡(luò)游戲往往需要限制場景人數(shù)或者不斷增加服務(wù)器，而網(wǎng)絡(luò)對(duì)戰(zhàn)游戲也必須局限在局域網(wǎng)內(nèi)進(jìn)行或者依賴獨(dú)立的服務(wù)器端程序及機(jī)器實(shí)現(xiàn)Internet上的電子競技。目前，已有研究人員將P2P技術(shù)引入網(wǎng)絡(luò)游戲和網(wǎng)絡(luò)游戲支撐平臺(tái)中。

P2P網(wǎng)絡(luò)對(duì)戰(zhàn)游戲平臺(tái)的難點(diǎn)在于將嚴(yán)格延時(shí)約束的節(jié)點(diǎn)聚集在一起。這由對(duì)戰(zhàn)游戲本身要求所決定：延時(shí)是影響對(duì)戰(zhàn)游戲用戶體驗(yàn)的關(guān)鍵因素。在眾多在線用戶中，如何將新加入用戶調(diào)度到周圍都是延時(shí)鄰近的環(huán)境中去呢？

(6)其他應(yīng)用3.ConclusionandProspect

P2P技術(shù)在最近幾年獲得了高速的發(fā)展，也出現(xiàn)了較多應(yīng)用，但截至目前，P2P中仍有很多的關(guān)鍵技術(shù)問題并沒有得到解決，其中最典型的就是帶寬吞噬、網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性差和路由效率低下等問題。這導(dǎo)致P2P至少在目前的技術(shù)水平而言只能是一種小范圍不可靠的應(yīng)用或是滿足特定任務(wù)需求的專門應(yīng)用。并且，作為一種潛在的商業(yè)應(yīng)用，如何在P2P網(wǎng)絡(luò)中有效地保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)以及如何設(shè)計(jì)盈利模式將會(huì)面臨更為嚴(yán)格的考驗(yàn)。

References[1]聶榮,張洪欣,呂英華等.

P2P網(wǎng)絡(luò)的研究與進(jìn)展[J].[2]李陽明,王麗芬.P2P對(duì)等網(wǎng)