第12卷第1期重慶科技學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)2010年2月對等計算分析付興兵(長江師范學(xué)院,重慶408100)摘要:P2P 是一個Internet應(yīng)用程序,它允許-組Intemet用戶相互通信,從對等機上直接訪問和下載文件.也使用戶共享計算機資源以構(gòu)建分布式計算環(huán)境。P2P系統(tǒng)由大量的結(jié)點組成,這些結(jié)點可不斷地進入和離開。比較了P2P和CIS,給出了P2P體系結(jié)構(gòu),介紹了P2P的特征,闡述了P2P的主要研究方向。關(guān)鍵詞:P2P; CIS; P2P特征; P2P體系結(jié)構(gòu)中圍分類號:TP301文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1673-1980(2010)01-0153- -04自1999年Napster出現(xiàn)以來,P2P 網(wǎng)絡(luò)經(jīng)歷了結(jié)構(gòu)如圖 1所示。巨大的發(fā)展。有關(guān)調(diào)查表明,P2P業(yè)務(wù)已占據(jù)了互聯(lián)對等體網(wǎng)業(yè)務(wù)總量的60%-80%。對等網(wǎng)是指以分散方式使用分布式資源執(zhí)行關(guān)鍵功能的--類系統(tǒng)和應(yīng)用程序。資源包括計算功能數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡(luò)帶寬等。關(guān)鍵功能指分客戶.服務(wù)器布式計算、數(shù)據(jù)和內(nèi)容共享、通信和協(xié)作,或平臺服務(wù)。分散指應(yīng)用算法、數(shù)據(jù).元數(shù)據(jù)。在P2P系統(tǒng)中,對等C體協(xié)作以獲得想要的服務(wù),服務(wù)可以是分布式計算、文圈1C/S與P2P的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對比件共享、分布式存儲、通信或?qū)崟r媒體流。典型的P2P對等網(wǎng)絡(luò)是一種分布式網(wǎng)絡(luò)，其中的對等體共系統(tǒng)駐留在Intermet或ad hoc網(wǎng)絡(luò)的邊緣。享他們所擁有的一部分資源，這些共享資源需要由對等網(wǎng)具有3個特性:自組織、對稱通信和分布網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)和內(nèi)容。P2P 模型減少了對服務(wù)器的式控制。P2P網(wǎng)絡(luò)的自組織性是自適應(yīng)節(jié)點的到達、依賴性,一些P2P模型,對等體間共享文件,不需借離去和失效。對稱性是指對等體既可是客戶機也可助服務(wù)器,在它們間可直接進行。不像客戶/服務(wù)器是服務(wù)器。分布式控制是指對等網(wǎng)沒有集中式目錄(C/S)模型,P2P系統(tǒng)對網(wǎng)絡(luò)問題更具有容錯性,沒有或控制節(jié)點,對等體間可直接通信"。單點失效故障。在C/S模型中,當(dāng)太多的用戶登錄下通常,一次用戶會話從搜索一個特定文件開始,載文件時,服務(wù)器會成為瓶頸。在P2P模型中,在對若能搜索到,將返回?fù)碛羞@個文件的對等體列表,用等體間太多的請求會使網(wǎng)絡(luò)管理員過于繁忙，對網(wǎng)戶接著從單個或多個對等體下載這個文件,一旦檢絡(luò)自身會造成負(fù)擔(dān)。使用P2P模型,公司可使用集索到這個文件，此對等體將把它提供給別的對等體,體的計算機資源，而不使用服務(wù)器和昂貴的存儲設(shè)直到移除此文件或變得離線。第- -個成功的文件共享備。P2P模型與CIS模型最顯著的區(qū)別在于網(wǎng)絡(luò)中程序是Napster,它在1999年以MP3格式共享音樂文的對等體既可以獲取其他對等體的資源或服務(wù),同件。最近的P2P文件共享程序不僅分配MP3和音頻文時又是資源或服務(wù)的提供者,即對等體既是客戶機,件,也分配圖像、軟件、電子圖書和其他的文檔。又是服務(wù)器。CIS模型中,服務(wù)器是資源的提供者,客戶是資源的獲取者。P2P體系結(jié)構(gòu)則可以使客戶1P2P與C/S的比較機分擔(dān)網(wǎng)絡(luò)中心的任務(wù)，上百萬個Intermet用戶組客戶/服務(wù)器模型(CIS)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與P2P網(wǎng)絡(luò)合得中國煤化工可一個中心服務(wù)器收稿日期:2009-08-18MYHCNMHG基金項目:重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究項目(KJ08131);重慶市教委自然科學(xué)基金項目(KJ091309)作者簡介:付興兵.男,四川瀘縣人,講師,碩士,研究方向為分布式系統(tǒng)、信息安全。.153.付興兵:對等計算分析與研究的處理能力。表來協(xié)助請求進人的對等體,這樣建立連接和進行一般P2P網(wǎng)絡(luò)中每一個對等體所擁有的權(quán)利通信仍是對等體的工作。這種模型超越純對等體,通和義務(wù)都是對等的,包括通信、服務(wù)和資源消費。比過提供已連接對等體列表，它會增加找到網(wǎng)絡(luò).上大如在Web應(yīng)用流量占網(wǎng)絡(luò)流量主體時，由于Web量對等體的機會。為下載資源,對等體需接近每個連流量的高度非對稱性(用戶鏈路的上行流量要遠遠接的對等體,張貼請求,這使得整個過程較耗時。低于其下行流量),大部分用戶接人方式如ADSL、2.3具有簡單發(fā)現(xiàn)和查找服務(wù)器功能的P2P模型Cablemodem等都設(shè)計為上行帶寬遠低于其下行帶寬。如果違反這種設(shè)計，將會導(dǎo)致延時、網(wǎng)絡(luò)擁塞等。對等體B而在P2P應(yīng)用中,由于所有主機都是對等的,因此對等體A其流量具有很強的對稱性。P2P 應(yīng)用上行流量與下行流量的比率接近于1:12。2P2P體系結(jié)構(gòu)▲人對等體C服務(wù)器P2P網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會隨著對等體加人和離開網(wǎng)絡(luò)而動態(tài)自適應(yīng)地改變，維護連接、可用性和性圖3簡單發(fā)現(xiàn)服務(wù)器P2P模型能。P2P主要有以下3種體系結(jié)構(gòu)3。此種模型中,服務(wù)器提供連接對等體列表,同時2.1 純P2P模型也列出這些對等體可提供的資源。這種模型集成了純P2P模型(如圖2所示)不依賴于任何中央純P2P和具有簡單發(fā)現(xiàn)服務(wù)器功能的P2P模型的服務(wù)器,對等體動態(tài)查找在網(wǎng)絡(luò).上的其他在線對等特性,以增加服務(wù)器的功能。體。整個通信過程在在線的對等體間進行而不需要由于不再需要單獨訪問每個對等體，這種模型任何服務(wù)器的支持。對等體間可直接上傳、下載文減少了對等體的負(fù)荷。服務(wù)器在兩個對等體間發(fā)起件,進行在線活動,發(fā)送請求,接收響應(yīng)等。這種模通信。兩個連接好的對等體之間可進行各種活動。型允許用戶建立自己的規(guī)則和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。它完全解決了要通過服務(wù)器或ISP來利用Intemet的閑難。3 P2P 系統(tǒng)特征.對等體P2P系統(tǒng)具有如下特征:(1)Ad-hoc特性。對等體加人和離開系統(tǒng),不受任何實體的直接控制,因此,活躍對等體的數(shù)量和位置以及他們所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠际歉叨葎討B(tài)的,這種ad-hoe特性要求P2P系統(tǒng)是自組織的。(2)對等體功能有限和缺乏可靠性。對等體不具備太多的功能,且經(jīng)常失效。對等網(wǎng)的分布.式特性使其很難保證可靠性。對等體的不可靠性圖2純P2P 模型表明容錯和自適應(yīng)性技術(shù)應(yīng)是P2P協(xié)議的完整.純P2P模型具有如下優(yōu)點:(1)具有即插即用的部分。特性,只要接入Intermet,就可使用P2P系統(tǒng);(2)不(3)對等體自私性。P2P系統(tǒng)中的主機由自治對僅在Internet 中能有效工作，在LAN或intranet中等體所擁有和操作。對等體會最大化自身的利益。對也能很好的工作。這種模型的缺點是:由于沒有中等體決定是否共享數(shù)據(jù)、離開系統(tǒng)和轉(zhuǎn)發(fā)查詢。這些央服務(wù)器管理注冊進人網(wǎng)絡(luò)的對等體,需要用戶親決策并不總和系統(tǒng)的性能目標(biāo)相- -致,這種沖突會自定位其他的對等體。危及整個系統(tǒng)的性能。因此,在設(shè)計P2P協(xié)議時應(yīng)2.2具有簡單發(fā)現(xiàn)服務(wù)器功能的P2P模型號慮|中國煤化工此種模型(如圖3所示)為實施管理,要制定服{HC N M H G載均衡技術(shù)監(jiān)視務(wù)器邊界,但其作用只限于為即將進人的對等體提流量,它們需安為特定的信息項日建立輪廓,接著把供已連接對等體的名字。服務(wù)器提供連接對等體列內(nèi)容重新分配給單個節(jié)點以減輕他們的負(fù)載。154+付興兵:對等計算分析與研究.(5)基于內(nèi)容的尋址。在P2P網(wǎng)絡(luò)中，存儲特定(3)安全項目的節(jié)點的特定地址對用戶是透明的,用戶為特安全是P2P網(wǎng)絡(luò)中面臨的最大挑戰(zhàn)之一,P2P定的內(nèi)容而查詢網(wǎng)絡(luò),網(wǎng)絡(luò)把請求轉(zhuǎn)發(fā)給存有此內(nèi)的一個好處是它既允許節(jié)點充當(dāng)客戶又允許節(jié)點充容的特定節(jié)點。尋址能達到語義網(wǎng)絡(luò)中的一個較高當(dāng)服務(wù)器。然而,把標(biāo)準(zhǔn)的客戶設(shè)備轉(zhuǎn)換成服務(wù)器對的級別,因為用戶能指定一個內(nèi)容標(biāo)識符,而不是一-網(wǎng)絡(luò)造成了許多風(fēng)險。只有可信的或認(rèn)證了的資源個物理位置。這種標(biāo)識符對應(yīng)于存儲這種內(nèi)容的才能訪問給定節(jié)點提供的服務(wù)。一個惡意的對等體P2P集合。把內(nèi)容分割到P2P網(wǎng)絡(luò)上的特定分組,可會強迫許多對等體下載文件或相互發(fā)送請求，這會建立更加細(xì)粒度的信息儲存庫和使得資源標(biāo)識符更阻寒網(wǎng)絡(luò)，影響內(nèi)部用戶的響應(yīng)時間和導(dǎo)致分布式加均勻。拒絕服務(wù)攻擊。在P2P系統(tǒng)中新的安全需要如下:多密鑰加密。文件共享系統(tǒng)需要保護共享對象,4P2P研究方向安全方案可采用基于一個公鑰、多個私鑰的非對稱(1)搜索加密機制。P2P體系結(jié)構(gòu)提供了利用大量Intermet主機資沙盒。分布式計算P2P系統(tǒng)需要在對等機上執(zhí)行源的機會。這種體系結(jié)構(gòu)的主要挑戰(zhàn)是以分散方.-些代碼,需要防止對等機受惡意代碼的攻擊,也要防式有效定位在這些主機之間分布的信息。對等體止代碼受惡意對等機的攻擊。可采用安全特征如沙盒、的組群管理包括對社區(qū)中別的對等體的發(fā)現(xiàn)及這.安全語言Java等來防止敏感數(shù)據(jù)泄漏給惡意方。些對等體的定位和路由。許多因素影響發(fā)現(xiàn)算法數(shù)字產(chǎn)權(quán)管理。P2P文件共享使文件復(fù)制容易,的設(shè)計。比如,移動無線設(shè)備基于通信范圍發(fā)現(xiàn)別這也需要保護作者的知識產(chǎn)權(quán)，可采用數(shù)字水印或的對等體，為桌面主機構(gòu)建的協(xié)議使用集中式目隱寫術(shù)來保護音頻、視頻文件，隱藏版權(quán)信息。錄方法。定位和路由算法通常會優(yōu)化從一個對等信譽和義務(wù)。在P2P系統(tǒng)中,信譽是建立在信體到另一個對等體傳遞消息的路徑。P2P 路由算任基礎(chǔ)之.上的，需要采用措施來測量一個對等體有法分為無結(jié)構(gòu)和有結(jié)構(gòu)兩類。無結(jié)構(gòu)路由算法成.“多好”或“用處多大”。比如,一個用戶共享很多感興本較高，或找不到可利用的內(nèi)容。在有結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)趣的文件,他的信譽度就高。揩油者(free- -rider)是 指中,預(yù)先定義一個規(guī)則的結(jié)構(gòu),網(wǎng)絡(luò)一直維護著這不給別的對等體提供文件,而從P2P系統(tǒng)中下載文種結(jié)構(gòu)。有結(jié)構(gòu)路由算法能保證在有限跳數(shù)內(nèi)定件的用戶,因此,他的信譽度較低。為防止這種不合位目標(biāo)機。P2P系統(tǒng)經(jīng)常呈現(xiàn)“攪拌性",對等體不作行為,需要設(shè)計一些義務(wù)機制。停地到達和離去。防火墻。P2P 應(yīng)用程序本質(zhì)上要求在對等體間P2P搜索是由一個根本的索引和沿那個索引進直接建立連接。然而,在公司環(huán)境中,內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和外行傳播的查詢組成。索引由本地索引、集中索引和部網(wǎng)絡(luò)是隔離了的,這樣會減少對應(yīng)用程序的訪問。.分布式索引組成。分布式索引是最主要的索引,它例如,大多數(shù)防火墻會阻止對內(nèi)部主機的連接,這會支持關(guān)鍵字查找和信息檢索。P2P 搜索機制可借助使得防火墻內(nèi)部的主機不會被外部主機訪問。再如，數(shù)據(jù)庫搜索機制。Gnutella 使用本地數(shù)據(jù)索引，家庭用戶經(jīng)常使用IP偽裝或網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT來Napster使用集中式索引，F(xiàn)reenet 使用分布式索引。在幾臺主機之間共享連接,這會導(dǎo)致相同的不可訪Google是一個分布式的、非集中式的文件共享系統(tǒng)。問問題。(2)存儲.(4)應(yīng)用P2P數(shù)據(jù)存儲是數(shù)據(jù)所有者對等體把數(shù)據(jù)副本常見的P2P網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用有:存儲在其認(rèn)為可信的第三方持有者對等體上,并可文件共享:Neonet、eDonkey和bitrrent等專注按需讀取其上的數(shù)據(jù),這樣可增強數(shù)據(jù)的可用性、容.的都是共享文件。錯性和減少存儲維護成本。驗證對等體周期性地檢網(wǎng)絡(luò)電話:SKYPE專注于網(wǎng)絡(luò)電話，這種高效查存儲的數(shù)據(jù)副本。對等體基于由聲譽而建立的信絡(luò)電話，但同時也任關(guān)系進行相互交互。對等體的聲譽度越高,它越給傳IY片中國煤化工陸。C NMH Gr9 P2P視頻點播可靠和可信。常見的P2P商業(yè)存儲系統(tǒng)有AllMy-Data .Ubistorage和Wuala 等。系統(tǒng)是一款極其優(yōu)秀的局域網(wǎng)和Internet 的P2P點●155.付興兵:對等計算分析與研究播軟件系統(tǒng)，采用最先進的P2P內(nèi)核,完美實現(xiàn)鍵功能的一類系統(tǒng)和應(yīng)用程序,具有自組織、對稱通P2P視頻點播功能,P2P流媒體技術(shù)節(jié)省了大量信和分布式控制等特點。此文比較了P2P和CIS,給帶寬。PPLive是一款用于Intermet上大規(guī)模視頻直出了P2P體系結(jié)構(gòu)，介紹了P2P的特征，闡述了播的共享軟件,本軟件使用網(wǎng)狀拓?fù)?有效解決了P2P的主要研究方向。當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)視頻點播服務(wù)的負(fù)載和帶寬有限問題,實現(xiàn)用戶越多,播放越流暢的特性整體服務(wù)質(zhì)量參考文獻大大提高。[1] Roussopoulos M, Baker M ,Rosenthal D,et al. P2P of Not大規(guī)模多玩家在線游戲:使用P2P技術(shù)建模P2P [C] in: The 3rd Intermational Workshop on Peer-to-PeerSystems ,2004.網(wǎng)絡(luò)游戲體系結(jié)構(gòu)。此種伸縮性強的體系結(jié)構(gòu)能支持大量的并發(fā)用戶，能容忍玩家數(shù)量的急[2] Naimul Basher ,Aniket Mahant, Anirban Mahanti,et al. AComparative Analysis of Web and Peer to Peer Traffic [C]//劇增加。www 2008 1 Refereed Track: Performance and Scalability.5結(jié)論ACM,2008.[3] CacheL ogic. Understanding the Impact of P2P: ArchitetureP2P網(wǎng)絡(luò)指以分散方式使用分布式資源執(zhí)行關(guān)and Protocols[C].Research study , 2006.Analysis and Research on Peer to Peer ComputingFU Xing- bing(Yangtze Normal University ,Chongqing 408100)Abstract:P2P is an Internet application, which allows communication with each other between Internet users.Files can be accessed directly and downloaded from peer.P2P makes users share computer resources to constructdistributed computing environments.P2P consists of a large amount of nodes which can continuously enter anddepart.This paper compares P2P with C/S , presents P2P architectures , introduces the features of P2P ,andelucidates the main research interests of P2P, which shows a direction towards the researchers.Key words:P2P;C/S;features of P2P ;P2P architecture;P2P research interests中國煤化工MYHCNMHG.156.