完美作業(yè)版P2P技術(shù)原理及其應(yīng)用

1、名： 級(jí)： 號(hào)：P2P技術(shù)原理及其應(yīng)用姓班學(xué) 聯(lián)系電話：P2P技術(shù)原理及其應(yīng)用弱化或完全取消了服務(wù)器的作摘要 】P2P 主要指計(jì)算機(jī)之間以對(duì)等方式形成的網(wǎng)絡(luò)連接，用。本文從P2P的基本概念入手，分析了 P2P技術(shù)目前的發(fā)展現(xiàn)狀，并列舉了現(xiàn)今P2P的主要應(yīng)用。關(guān)鍵字 】 P2P 原理 技術(shù)特點(diǎn) 應(yīng)用1 P2P 技術(shù)的基本概念1.1 什么是 P2PP2P是peer to peer的縮寫，中文譯名為點(diǎn)對(duì)點(diǎn)技術(shù)，又稱之為對(duì)等互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。在P2P網(wǎng)絡(luò)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)被稱為 peer （對(duì)等體）。P2P是一種網(wǎng)絡(luò)模型，在這種網(wǎng)絡(luò)中所有的節(jié) 點(diǎn)是對(duì)等的 （稱為對(duì)等點(diǎn) ），各節(jié)點(diǎn)無(wú)主從之分，具有相同的責(zé)任與能力并

2、協(xié)同完成任務(wù)。對(duì)等點(diǎn)之間通過(guò)直接互連共享信息資源、 處理器資源、 存儲(chǔ)資源甚至高速緩存資源等， 無(wú)需依 賴集中式服務(wù)器或資源就可完成。1.2 P2P的發(fā)展歷史最初的 P2P 應(yīng)用大約產(chǎn)生于 20 年前， 并且其中的許多至今仍然被使用。 盡管這些早期應(yīng)用的核心就是 P2P,但由于大多數(shù)的使用者并未感覺或接觸到，因此通常并不認(rèn)為它們是P2P 技術(shù)。P2P并非一種全新的技術(shù)。 雖然P2P這個(gè)術(shù)語(yǔ)是現(xiàn)在才發(fā)明的，但P2P本身的基本技術(shù)的存在時(shí)間卻至少和USENET、FidoNet 這兩種非常成功的分布式對(duì)等網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一樣長(zhǎng)， 甚至更長(zhǎng)些。關(guān)鍵在于，在最初的 P2P 應(yīng)用出現(xiàn)時(shí)，許多使用該技術(shù)的人們甚至不

3、會(huì)使用 計(jì)算機(jī)。USENET 產(chǎn)生于 1979 年，是一種分布式系統(tǒng)， 能夠?yàn)楦鱾€(gè)地方提供新聞組。 USENET 最早的雛形由是兩名研究生Tom Truscott 和 Jim Ellis 實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)時(shí)并沒有任何類似于互聯(lián)網(wǎng) 上“隨選” 信息的概念，文件只能通過(guò)電話線批量傳送，且常常選在長(zhǎng)途費(fèi)用比較低的夜間進(jìn)行。因此，當(dāng)時(shí)的USENET 若采用集中式的控制管理方法將效率低下，自然而然地就提 出了一種分散、分布式的管理方法。早期P2P應(yīng)用另一個(gè)杰出的代表則是FidoNet。它和USENET類似，也是一個(gè)分散、分布的信息交換系統(tǒng)。 Tom Jennings 于 1984 年創(chuàng)建了 FidoNet 系

4、統(tǒng)，來(lái)讓不同 BBS 系統(tǒng)中的用戶們互相交換信息。這種符合人們需要的技術(shù)，迅速成長(zhǎng)起來(lái)，并一直沿用到今天。P2P技術(shù)再次引起學(xué)術(shù)界及商界的重視，主要有以下兩大因素的影響： 一是用戶的需求。隨著因特網(wǎng)的逐漸普及并深入到人們的日常生活，人們需要更直接、 更廣泛的信息交流以實(shí)現(xiàn)更多的資源和服務(wù)共享；二是技術(shù)發(fā)展。首先是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)一方面促進(jìn)Internet 在全世界的普及, 使越來(lái)越多的用戶可以實(shí)現(xiàn)與 Internet 的連接,一方面又使 Internet接入速度和骨干網(wǎng)的帶寬得以大幅度提高, 為各種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展創(chuàng)造了條件。 其次是軟硬件技術(shù)（特別是芯片技術(shù)）的發(fā)展，它們使得個(gè)人PC在

5、計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力上有了極大提高，計(jì)算機(jī)性能的提高使各種網(wǎng)絡(luò)終端具備了一定的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)能力，為P2P的應(yīng)用創(chuàng)造了條件。最后是集中式網(wǎng)絡(luò)模式所造成的帶寬瓶頸以及網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性等方面的問題，這些都迫使人們開始尋求一些新的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式。其次的是，Napster,我們一定要記住這個(gè)名字，就是它讓P2P回到了人們的視野之中，讓P2P回到了舞臺(tái)的中央。Napster是一個(gè)美國(guó)大學(xué)生編寫的音樂共享軟件, 開創(chuàng)性地在互聯(lián)網(wǎng)上推出了音樂交換服務(wù)。利用它,用戶可以搜索、載彼此計(jì)算機(jī)里存儲(chǔ)的 MP3 文件。由于這種方式免費(fèi)而且方便,所以在短短的時(shí)間內(nèi)NapsterNapsterP2P技術(shù)早期的計(jì)算機(jī)使用的是眾多用戶共享大

6、型計(jì)算機(jī),后來(lái)個(gè)人計(jì)算機(jī)得以發(fā)展,使得應(yīng)用就產(chǎn)生了巨大的影響力。但免費(fèi)下載歌曲觸犯了版權(quán)法,所以也是在短短的時(shí)間內(nèi) 就被告上了法庭。如今，P2P文件共享產(chǎn)生的流量是今天因特網(wǎng)最大的單項(xiàng)流量, 也早已融入到我們的網(wǎng)絡(luò)生活中。1.3 P2P的基本原理（瀏覽器 ）-服務(wù)器方式, 用戶使用網(wǎng)站上集中的服務(wù)器,進(jìn)一步將逐步發(fā)展為走向分布式,集中的服務(wù)器變成分布的, 即每一個(gè)用戶終端一個(gè)結(jié)點(diǎn)。結(jié)點(diǎn)既是客戶機(jī)又是服務(wù)器，這就是P2P對(duì)等模式從集中走向了分布模式。在互聯(lián)網(wǎng)上也存在著類似的情況,起先采用客戶機(jī)連接模式。在P2P模式中，每一個(gè)結(jié)點(diǎn)可以存儲(chǔ)內(nèi)容,也擁有計(jì)算力。 通過(guò)在互聯(lián)網(wǎng)上對(duì)等連接這些結(jié)點(diǎn), 用戶

7、可以共享內(nèi)容和計(jì)算力。 以共享下載文件為例, 在下載同一個(gè)文件的眾多用戶中,每一個(gè)用戶終端只需要下載文件的一個(gè)片段,然后互相交換, 最終每個(gè)用戶都得到完整P2P不能對(duì)互聯(lián)P2P重疊網(wǎng)。的文件,即實(shí)現(xiàn)了共享內(nèi)容。網(wǎng)格就是一個(gè)共享計(jì)算力的例子。實(shí)現(xiàn)P2P的第一步是在互聯(lián)網(wǎng)上進(jìn)行檢索，找到擁有所需內(nèi)容和計(jì)算力的結(jié)點(diǎn)的地址, 第二步是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)等連接。為了充分發(fā)揮互聯(lián)網(wǎng)無(wú)所不在的優(yōu)勢(shì), 網(wǎng)協(xié)議進(jìn)行任何修改,因而解決的方法是在基礎(chǔ)的互聯(lián)網(wǎng)上架設(shè)一個(gè)2 P2P的技術(shù)特點(diǎn)2.1 P2P的結(jié)構(gòu)體系2.1.1混合式P2P體系“混合式”在這里指的是 C/S與P2P的混合，它反映了網(wǎng)絡(luò)工作模式從 C/S到P2

8、P的過(guò)渡。分布式的思想在混合式 P2P網(wǎng)絡(luò)中有著深層次的滲透。混合式P2P體系的典型代表是:P2P的網(wǎng)絡(luò)的先驅(qū) Napster及采用了分片優(yōu)化的BitTorrent。工作機(jī)制為：用戶從服務(wù)器獲得服務(wù)提供者的地址等相關(guān)信息，然后直接和服務(wù)提供者建立連接進(jìn)行交互?；旌鲜絇2P網(wǎng)絡(luò)都采用混合式體系結(jié)構(gòu)，即星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，服務(wù)器仍然是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的核心。如下圖1 Napster工作原理圖:圖 1 P:Deer; S:server :0: querv;R:rssDonse; D： file download?以服務(wù)器為核心的混合式 P2P網(wǎng)絡(luò)，其容錯(cuò)性只在于服務(wù)器的故障概率，如果使用多臺(tái) 服務(wù)器組成機(jī)群，并且

9、提供冗余、替代機(jī)制使得一臺(tái)服務(wù)器發(fā)生故障時(shí)它的任務(wù)可以被其它 服務(wù)器所分擔(dān)，那么這樣的系統(tǒng)容錯(cuò)性將會(huì)非常高。然而，增加、升級(jí)服務(wù)器的支出通常非常昂貴，因此這種增加混合式P2P網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)的方法不實(shí)用。混合式 P2P網(wǎng)絡(luò)的自組織、自適應(yīng)基本上依靠服務(wù)器的監(jiān)控，用戶之間的協(xié)作建立在服務(wù)器監(jiān)控之上， 因此只要服務(wù)器正常工作，網(wǎng)絡(luò)和結(jié)點(diǎn)信息就能得到有效地維護(hù)?；旌鲜絇2P網(wǎng)絡(luò)可以提供匿名性， 學(xué)術(shù)界也提出了不少實(shí)際可行的以服務(wù)器為核心的匿名方案,但出于簡(jiǎn)單、高效的考慮，目前的混合式P2P網(wǎng)絡(luò)基本不提供匿名性。Napster是第一代P2P網(wǎng)絡(luò)的代表，但它留下了許多缺陷。在其基礎(chǔ)上，后來(lái)的混合式P2P網(wǎng)絡(luò)都采

10、用了一些增強(qiáng)機(jī)制來(lái)提高網(wǎng)絡(luò)的效率，如BitTorrent這些都提咼了BitTorrent開始逐步采用提供文件分片機(jī)制，限定用戶在下載的同時(shí)必須上傳以杜絕自私結(jié)點(diǎn)的存在, 網(wǎng)絡(luò)工作效率，當(dāng)然也增加了網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性。另一方面，在安全上些簡(jiǎn)單、有效的機(jī)制以防止常見的網(wǎng)絡(luò)攻擊。2.1.2無(wú)結(jié)構(gòu)P2P體系無(wú)結(jié)構(gòu)的P2P完全實(shí)現(xiàn)了 “去中心化”而走向了“邊緣化”?！盁o(wú)結(jié)構(gòu)P2P網(wǎng)絡(luò)”的“無(wú) 結(jié)構(gòu)”是指覆蓋網(wǎng)沒有固定、嚴(yán)格的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而是一個(gè)隨機(jī)生成、松散組織的普通圖，理論上這張圖可以是任何形狀的。類似于今天的In ternet，雖然無(wú)結(jié)構(gòu) P2P網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不嚴(yán)格遵守某種形狀，但總是符合一定的規(guī)律一一小世界

11、模型（結(jié)點(diǎn)集群現(xiàn)象明顯）或者幕律模型（是指網(wǎng)絡(luò)中擁有連接數(shù)L的結(jié)點(diǎn)占網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)總數(shù)的份額正比于L的負(fù)a次幕，a是如下圖2為Gnutella工作原理個(gè)取決于網(wǎng)絡(luò)本身的常數(shù)因子）。后來(lái)的無(wú)結(jié)構(gòu)P2P網(wǎng)絡(luò)都發(fā)展成了基于超結(jié)點(diǎn)的雙層拓?fù)?結(jié)構(gòu)，而超結(jié)點(diǎn)之間的連接方式往往也是符合上面兩個(gè)規(guī)律。圖:圖2 P :Deer； Qlauerv; R:response； D： file download因此無(wú)結(jié)構(gòu)P2P網(wǎng)絡(luò)也是高容幕律模型的一大特點(diǎn)就是對(duì)于隨機(jī)結(jié)點(diǎn)失效的高容錯(cuò)性,因此只需錯(cuò)的。無(wú)結(jié)構(gòu)P2P網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)所要做的工作主要是檢測(cè)自己的鄰居是否還在線, 要簡(jiǎn)單的PING消息探測(cè)就可以維持結(jié)點(diǎn)狀態(tài)的更新，因此

12、它具有較強(qiáng)自適應(yīng)能力。如果采用單純的洪泛法，網(wǎng)絡(luò)難擴(kuò)展；如果采用更好的方法去改造洪泛法，網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性會(huì)變高。比如采用超結(jié)點(diǎn)路由的KaZaA其網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)數(shù)經(jīng)常在 300萬(wàn)左右，一樣工作得很好。但是這種結(jié)構(gòu)的P2P技術(shù)路由效率不高， 可擴(kuò)展性不高，數(shù)據(jù)無(wú)法準(zhǔn)確定位。 它在這三方面都無(wú)法 和結(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)相比。2.1.3結(jié)構(gòu)化P2P體系結(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)是P2P領(lǐng)域的熱點(diǎn)，其中比較經(jīng)典的有Chord、CFS、CAN、Tapestry、Ocea nStore、P astry、P AST Kademlia、Skip Net 等，它們分屬于環(huán)形P2P 網(wǎng)絡(luò)、多維空間 P2P網(wǎng)絡(luò)、超立方體 P2P網(wǎng)絡(luò)和混合

13、式結(jié)構(gòu) P2P網(wǎng)絡(luò)。結(jié)構(gòu)化 P2P網(wǎng)絡(luò)的最大特點(diǎn)在于它們都有一個(gè)嚴(yán)格的覆蓋網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，其主要拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有：1)帶弦環(huán)； 2)多維空間； 3)超立方體；4)蝴蝶形；5)de Bruijin圖；6)CCC7)其他形狀(如跳表)。所有結(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)都使用散列表(DHT)來(lái)將結(jié)點(diǎn)、數(shù)據(jù)對(duì)象映射到覆蓋網(wǎng)中。為了使這種映射唯一、均勻、隨機(jī)，分布式散列表都是用安全的一致散列函數(shù)。由非結(jié)構(gòu)化P2P的容錯(cuò)性與安全性可知,結(jié)構(gòu)化P2P網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)及安全性都較差。2.2 P2P技術(shù)的特點(diǎn)P2P以其獨(dú)特的技術(shù)特點(diǎn)，成為當(dāng)今文件共享的理想平臺(tái)。P2P的技術(shù)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1)分散化：網(wǎng)絡(luò)中的資源和服務(wù)分散在

14、所有節(jié)點(diǎn)上，通過(guò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)間的合作，直接在節(jié)點(diǎn)之間完成內(nèi)容的傳輸和服務(wù)的實(shí)現(xiàn)，避免了中心存儲(chǔ)和內(nèi)容交換可能存在的瓶頸。(2)可擴(kuò)展性：在P2P網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)在獲取資源的同時(shí)也為其它節(jié)點(diǎn)提供服務(wù)。(3)健壯性：P2P有很強(qiáng)的自適應(yīng)性，天生具有耐攻擊、高容錯(cuò)的優(yōu)點(diǎn)。(4)高性能 /價(jià)格比：隨著硬件技術(shù)的發(fā)展，個(gè)人計(jì)算機(jī)的計(jì)算和存儲(chǔ)能力以及網(wǎng)絡(luò)帶寬等性能依照摩爾定理高速增長(zhǎng)。采用 P2P 架構(gòu)可以有效地利用互聯(lián)網(wǎng)中散布的大量普通結(jié)點(diǎn)，將內(nèi)容交換、計(jì)算任務(wù)或存儲(chǔ)資料分布到所有結(jié)點(diǎn)上。2.3 P2P技術(shù)的流量特性前文中我們提到，P2P文件共享產(chǎn)生的流量是今天因特網(wǎng)最大的單項(xiàng)流量,面我們就來(lái)分析P2P技術(shù)的流

15、量特性。P2P流量特征具有上下行流量對(duì)稱的特性，這使得直接面向用戶的接入網(wǎng)絡(luò)需要相應(yīng)提高所能承載上行流量的能力。P2P相對(duì)隨機(jī)的端口號(hào)，使得企業(yè)難以對(duì)內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)實(shí)行有效地監(jiān)測(cè)和管理，加大了日常維護(hù)的難度。對(duì)于ISP， P2P 應(yīng)用的影響不僅增加了網(wǎng)絡(luò)升級(jí)的難度，同時(shí)也將降低了網(wǎng)絡(luò)的總體性能以及P2P本身的服務(wù)質(zhì)量。用戶可以選擇高帶寬接入以正常使用各種 P2P應(yīng)用，企業(yè)用戶可以通過(guò)謹(jǐn)慎的企業(yè)內(nèi)部安全規(guī)范的制訂來(lái)保證網(wǎng)絡(luò)的正常使用，而ISP成為P2P應(yīng)用產(chǎn)生流量的最終承擔(dān)者，設(shè)備升級(jí)速度加大，維護(hù)費(fèi)用升高。有效識(shí)別和管理網(wǎng)絡(luò)中的P2P流量成為ISP最為關(guān)心的問題。P2P的流量呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)流量不同的

16、特性，P2P應(yīng)用所產(chǎn)生的流量具有分布非均衡的特性、上下行流量的對(duì)稱特性、流量的隱蔽性、數(shù)據(jù)集中性等。P2P 中服務(wù)提供者的價(jià)1)非均衡特性： 在網(wǎng)絡(luò)中， 大部分節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)流量都是從為數(shù)很少的一些節(jié)點(diǎn)獲取。文獻(xiàn) 16對(duì)該流量分布的非均衡性做了比較詳細(xì)的研究。文章認(rèn)為，值不應(yīng)該只以高的鏈路帶寬來(lái)刻畫，還應(yīng)考慮節(jié)點(diǎn)的可用時(shí)間。在實(shí)驗(yàn)結(jié)果中，系統(tǒng)只有20%的主機(jī)擁有93%以上的實(shí)際在線時(shí)間。不到20%的P2P節(jié)點(diǎn)擁有80%以上的P2P網(wǎng)絡(luò)在線時(shí)間。而正是這些少數(shù)的長(zhǎng)時(shí)間在線主機(jī)貢獻(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)中的主要流量。文獻(xiàn)17中的研究結(jié)果表明，研究者可通過(guò)僅僅監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)中1%的節(jié)點(diǎn)來(lái)達(dá)到了解整個(gè) P2P網(wǎng)絡(luò)中80%以上流

17、量的目的。2）對(duì)稱性：在文獻(xiàn) 16中對(duì)上下行流量的對(duì)稱特性進(jìn)行了詳細(xì)的研究，通過(guò)對(duì)P2P上下行流量比較得出結(jié)論， 具有高帶寬的用戶通常會(huì)以更長(zhǎng)的時(shí)間為其他的節(jié)點(diǎn)提供下載服務(wù)，上下行對(duì)稱流量已經(jīng)成為P2P網(wǎng)絡(luò)流量區(qū)別于其他流量的主要特征。3）隱蔽特性：它們通常使用隨機(jī)端口或用戶自定義端口，無(wú)法通過(guò)簡(jiǎn)單的端口識(shí)別P2P流量，目前常用的方法是通過(guò)特征碼檢測(cè)的方式識(shí)別P2P流量。P2P應(yīng)用的特征碼處在不斷變化之中，加深了P2P流量的這種隱蔽特性。此外，對(duì)P2P節(jié)點(diǎn)之間傳輸文件的研究中發(fā)現(xiàn)， 80%以上的 P2P 流量都是在不斷地重復(fù)傳播幾個(gè)用戶樂于獲取的熱點(diǎn)文件，這種熱點(diǎn)文件的存在影響了P2P網(wǎng)絡(luò)中的

18、傳輸效率，針對(duì)P2P網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)的高集中性，研究者提出了一系列包括文件緩存在內(nèi)的解決方案。4）集中性：這個(gè)特性已經(jīng)成為網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供商控制P2P域間流量以及提高 P2P服務(wù)質(zhì)量的基本理論依據(jù)。2.4實(shí)現(xiàn)P2P標(biāo)準(zhǔn)化應(yīng)用JXTA平臺(tái)JXTA是為了構(gòu)建P2P網(wǎng)絡(luò)而制訂的一組協(xié)議，是處理構(gòu)建P2P網(wǎng)絡(luò)所碰到的問題的解。這些協(xié)議解決了 P2P應(yīng)用的基決方法。JXTA致力于為P2P應(yīng)用提供一個(gè) P2P平臺(tái)基礎(chǔ)。其中包括一系列獨(dú)立于語(yǔ)言，平臺(tái)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)之外的協(xié)議（假設(shè)并不知道網(wǎng)絡(luò)的下層實(shí)現(xiàn)）本需求。協(xié)議的設(shè)計(jì)目標(biāo)是簡(jiǎn)單并且低成本，引用JXTA目標(biāo)聲明的話就是“每一個(gè)設(shè)備都有一個(gè)數(shù)字心跳” ( every d

19、evice with a digital heartbeat )。JXTA將會(huì)成為P2P應(yīng)用的地層開發(fā)平臺(tái)。現(xiàn)在的JXTA還處在初級(jí)階段，未來(lái)它會(huì)逐漸成熟提供一個(gè)強(qiáng)壯的，可靠的框架給P2P計(jì)算。由于Java是構(gòu)建異構(gòu)環(huán)境下應(yīng)用的首選所以它也是建立 P2P應(yīng)用的自然選擇。目前JXTA的核心協(xié)議有：Peer Discovery P rotocol（ PDP）對(duì)等點(diǎn)發(fā)現(xiàn)協(xié)議； Peer Resolver Protocol(PRP) 對(duì)等點(diǎn)解析協(xié)議； Peer Information Protocol(PIP)對(duì)等點(diǎn)信息協(xié)議；Peer Membership Protocol( PMP)對(duì)等點(diǎn)成員協(xié)議；

20、Pipe Binding Protocol(PBP)管道綁定協(xié)議； Endpoint Routing Protocol （ERP） 終點(diǎn)路由協(xié)議等。3 P2P 技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀由于能夠極大緩解傳統(tǒng)架構(gòu)中服務(wù)器端的壓力過(guò)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(yǔ)音通信及在線游戲支撐平臺(tái)等方面。1）分布式科學(xué)計(jì)算許多計(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(lái),服務(wù)于一個(gè)共同

21、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(zhǎng)的科學(xué)計(jì)算。在每次計(jì)算過(guò)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）文件分享當(dāng)下中國(guó)最流行的文件下載方式恐怕要算是“BT' 了?！?BT'是BitTorrent的簡(jiǎn)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,對(duì)應(yīng)的客戶端軟件有 BitTorrent 、 BitComet 和 BitSpirit 等。由于其實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)

22、單、使用方便，在中國(guó)用戶之間被廣泛使用。 BitTorrent 中的節(jié)點(diǎn)在共享一個(gè)文件時(shí)，首先將文件分片并將文件和分片信息保存在一個(gè)流（Torrent）類型文件中，這種節(jié)點(diǎn)被形象地稱作“種子”節(jié)點(diǎn)。其他用戶在下載該文件時(shí)根據(jù) Torrent 文件的信息，將文件的部分分片下載下來(lái)，然后在其他下載該文件的節(jié)點(diǎn)之間共享自己已經(jīng)下載的分片， 互通有無(wú)， 從而實(shí)現(xiàn)文件的快速分發(fā)。 由于每個(gè)節(jié)點(diǎn)在下載文件的同時(shí)也在為其他用戶上傳該文件的分片，所以整體來(lái)看， 不會(huì)隨著用戶數(shù)的增加而降低下載速度，反而下載的人越多，速度越快。AnySee 軟件為例來(lái)介紹3）流媒體直播我們以華中科技大學(xué)集群與網(wǎng)格計(jì)算湖北省重點(diǎn)實(shí)

23、驗(yàn)室研發(fā)的AnySee的第一個(gè)版本基于基于P2P技術(shù)的流媒體直播。他們是是中國(guó)最早研究P2P流媒體直播的小組之一，期望能夠使得用戶在網(wǎng)上任何時(shí)候任何地點(diǎn)都能觀看多媒體直播節(jié)目。樹狀結(jié)構(gòu)：節(jié)目源是一個(gè)多播樹的根節(jié)點(diǎn)，之后的節(jié)點(diǎn)被調(diào)度為其“兒子”或子樹。每個(gè)節(jié) 點(diǎn)向其父節(jié)點(diǎn)索要數(shù)據(jù)， 并將數(shù)據(jù)提供給多個(gè)子節(jié)點(diǎn)。 這樣的結(jié)構(gòu)可以使得節(jié)點(diǎn)快速加入到網(wǎng)絡(luò)中，并且可以根據(jù)IP鄰近原則構(gòu)建起一棵IP多播樹，使得節(jié)點(diǎn)加入位置都是和自己IP鄰近的節(jié)點(diǎn)，從而優(yōu)化服務(wù)質(zhì)量。之后AnySee推出第二個(gè)版本，結(jié)合了原有的樹狀結(jié)構(gòu)和流行的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使得“控制數(shù)據(jù)走樹， 媒體數(shù)據(jù)走網(wǎng)” ，既能幫助節(jié)點(diǎn)快速定位到加入點(diǎn)， 又

24、能實(shí)現(xiàn)一定程度的負(fù)載均衡， 并緩解了原有純樹狀結(jié)構(gòu)中底層節(jié)點(diǎn)和頂層節(jié)點(diǎn)之間播放時(shí)差較大的問題。最近的AnySee版本已經(jīng)取消了樹的結(jié)構(gòu)，演化成了優(yōu)化的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)（如圖2所示 ），即每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)一定數(shù)量的鄰居成員，并從中選出最合適的“伙伴”節(jié)點(diǎn)與之交換數(shù)據(jù)。 伙伴的數(shù)量既有上限又有下限， 在不滿足下限時(shí)， 節(jié)點(diǎn)會(huì)不斷尋找新的合適節(jié)點(diǎn)加入伙伴列表； 在達(dá)到下限時(shí)， 節(jié)點(diǎn)停止主動(dòng)尋找伙伴的過(guò)程， 但可以接受其他節(jié)點(diǎn)將其加入伙伴列表的請(qǐng)求；在達(dá)到上限時(shí)，節(jié)點(diǎn)不再和新的節(jié)點(diǎn)建立伙伴關(guān)系。4）流媒體點(diǎn)播由于觀看直播節(jié)目時(shí)用戶不能選擇觀看指定片段，所以在人們熱烈研究 P2P流媒體直播時(shí)，已有人開始將目光轉(zhuǎn)向

25、P2P 流媒體點(diǎn)播服務(wù)。目前成功推出P2P 流媒體點(diǎn)播的機(jī)構(gòu)還不多，典型的有 GridCast系統(tǒng)、PPStream點(diǎn)播系統(tǒng)。GridCast也是一款由華中科技大學(xué)集群與網(wǎng)格計(jì)算湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室于 2005 年 12 月份成功研發(fā)并投入使用的對(duì)等視頻點(diǎn)播系統(tǒng)，具有支持多人共享點(diǎn)播片段、跟蹤（Tracker）服務(wù)器用戶引導(dǎo)、環(huán)狀結(jié)構(gòu)內(nèi)容組織等特點(diǎn)。由于一個(gè)點(diǎn)播頻道的人數(shù)往往不會(huì)太多，所以在用戶進(jìn)行視頻錄放（VCR操作時(shí)（即前后拖動(dòng)播放點(diǎn)、暫停/繼續(xù)播放等操作 ），能否快速將用戶定位到觀看該點(diǎn)節(jié)目的其他用戶處就成了P2P點(diǎn)播技術(shù)的關(guān)鍵。 為了實(shí)現(xiàn)快速定位， GridCast 中采取了一種同心圓環(huán)的

26、媒體內(nèi)容組織結(jié)構(gòu)。在每一個(gè)節(jié)目頻道里， 媒體內(nèi)容按指數(shù)遞增的區(qū)間進(jìn)行劃分， 例如一個(gè)一個(gè)半小時(shí)的電影節(jié)目，可劃分成0, 5、（5, 15、（15, 35、（35, 75和（75, END=90幾段，其單位為分鐘。每個(gè)節(jié)點(diǎn)記錄幾個(gè)正在觀看各個(gè)段之間內(nèi)容的節(jié)點(diǎn)。這樣，在和AnySee 類似的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，可以定期交換這種分段記錄， 從而， 在某個(gè)用戶拖動(dòng)觀看點(diǎn)時(shí)， 可以快速定位到相應(yīng)段的記錄節(jié)點(diǎn)處，并從這些節(jié)點(diǎn)當(dāng)時(shí)所觀看的區(qū)間內(nèi)得到大量備用記錄以請(qǐng)求該區(qū)間媒體數(shù)據(jù)。此外，GridCast 還根據(jù)用戶習(xí)慣對(duì)數(shù)據(jù)調(diào)度策略進(jìn)行優(yōu)化。5） IP 層語(yǔ)音通信IP層語(yǔ)音通信（VoIP）是一種全新的網(wǎng)絡(luò)電話通信業(yè)

27、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(lái)進(jìn)行話音包中轉(zhuǎn)不僅存在壓力過(guò)大的問題， 還可能無(wú)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。目前風(fēng)靡全球的Skype即是一款典型的 P2P VoIP軟件。Skype由于能夠提供清晰的語(yǔ)音質(zhì)量和免費(fèi)的服務(wù),使用起來(lái)又方便快捷， 所以吸引了全球數(shù)千萬(wàn)的用戶， 每天在線用戶達(dá) 500 萬(wàn)人， 并且注冊(cè)用戶數(shù)每天增加15萬(wàn)?；旧?，Skype采取類似KaZaA的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在網(wǎng)絡(luò)中選取一些超級(jí)節(jié)點(diǎn)。 在通信雙方直連效果不好時(shí)， 一些合適的超級(jí)節(jié)點(diǎn)則擔(dān)當(dāng)起其中轉(zhuǎn)節(jié)點(diǎn)的角色，通信雙方創(chuàng)建中轉(zhuǎn)連接，并轉(zhuǎn)發(fā)相應(yīng)的語(yǔ)音通信包。(6)網(wǎng)絡(luò)游戲平臺(tái)而網(wǎng)絡(luò)對(duì)戰(zhàn)游戲也必須局限在大型