• 了解p2p体系结构

• 应用

• 动机
• 架构
• 关键技术

1、对等系统（Peer-to-Peer Systems）

Peer-to-Peer：分散式计算模型
什么是同伴？

信息制作者，传播者或消费者..

为什么它有用？

解决了c / s模型的一些问题

围绕大型服务器的热点

服务器必须始终打开，其IP地址不能更改

客户端资源总量比一些强大的服务器要丰富得多

客户端资源利用率低下

2、文件分发：服务器 - 客户端vs P2P

问题：将文件从一台服务器分发到N个对等体需要多少时间？

3、文件分发时间：服务器端

NF / us时间

4、文件分发时间：P2P

5、服务器 - 客户端与P2P：例子

6、P2P的原则

• 点对点模式
• 在两个同伴之间直接传输文件

• 覆盖网络是一个抽象网络
• 在这个覆盖网络中，用户可以上传或下载共享文件

7、P2P系统：结构化和非结构化

结构化P2P

• P2P网络拓扑结构受到严格控制，文件不是放置在随机节点上，而是放置在指定位置，以便后续查询更容易满足。
• 例子：CAN（内容寻址网络），Chord，Pastry ......

非结构化P2P

• 没有精确控制网络拓扑或文件位置。 文件的放置不基于任何拓扑知识。
• 例子：Napster，Gnutella，KaZaA

8、非结构化P2P体系结构

集中模型

•  纳普斯特

分散模型

•   Gnutella，Freenet

分层模型

•   KaZaA，Morpheus

8.1、集中模型

需要服务器来提供目录服务
覆盖网络建设

• P2p软件知道服务器

    --当软件启动时，主动对等体会自动连接到服务器

• 每个p2p应用程序将其IP地址和共享文件的名称注册到服务器->创建数据库
• 需要客户端和服务器之间的心跳，当心跳停止时，相关记录被删除

文件访问

• 当活动用户需要文件时，访问服务器并查找文件和相应的IP地址
• 直接连接到IP并下载文件

集中模型的优点和缺点

特征：

• 文件传输是分散的，但定位内容是高度集中的

    --查找内容相当快！
优点：

• 简单易用

缺点：

• 服务器必须始终开启并且已知
• 单点故障
• 性能瓶颈
• 侵犯版权

    --2001年Napster被罚款2600万美元

8.2、分散模型：查询泛洪

没有服务器，没有目录
三个步骤：

• 第一步：构建覆盖网络
• 第二步：查询泛洪 - 查找资源主机
• 第三步：转移

• P2p进程获取经常从其客户端或特殊站点连接到它们的IP地址
• X使用对等计数向所有这些连接发送ping消息

    --对等计数与ttl类似

• 邻居（Y）会将ping消息转发给它的邻居 - Z，
• Zs会将包括他们的ip，文件号和文件总大小的消息传给X.
• X连接到Zs（可选）
• 建立覆盖网络等

分散模型：查询泛滥和转移

当用户需要文件时，向其邻居发送查询消息

• 如果匹配存在，则发送回;否则，将此查询转发给它们的邻居 - 查询泛洪
• 匹配时，查询命中消息沿着反向路径逐步返回
• 点对点直接在两个客户端之间转移

分散模式：优点和缺点

优点

• 同行有类似的责任
• 高度分散，没有集中式目录服务器

    --定位服务分布在同行

• 更难关闭

缺点

• 过多的查询流量
• 查询半径：存在时可能没有内容
• 需要引导节点
• 覆盖网络的维护很困难

8.3、分层模型：查询泛洪

权衡，借鉴以上两种方法

• 没有特殊的服务器，而是需要组长
• 领导者拥有高带宽和高度责任感

• 发布其共享文件
• 数据库形成：文件ID，IP，元数据

• 一个组织喜欢集线器，看图

基于关键字的文件搜索 -> 组长 -> 洪泛

分层模型：组长

组长也称为超级节点
每个对等体都是超级节点或分配给超级节点
超级节点跟踪其所有孩子的内容。

对等查询超级节点，超级节点可以查询其他超级节点（洪泛）

分层叠加网络中的其他技术

请求排队

• 限制并发下载（3-7），更多的是放入队列

• 对上传文件数量多于下载数量的用户优先考虑

• 并行下载来自不同对等方的文件
• 部分来自A并且来自B

分层模型：KaZaA

• 利用异构性，强大而直观的用户界面
• 超过3M的ip对等体共享超过3,000 TB的内容
• 比Napster和Gnutella更受欢迎
• 各种内容：MP3，视频，游戏等
• 提供估计的下载时间
• 频繁的上传者可以在服务器队列中获得优先权
• 关键词搜索

    --对关键字查询的响应波澜起伏; 当x响应被发现时停止

KaZaA

• 具有更多连接带宽，更多CPU功率和更多可用性的对等者被指定为超级节点（用户透明）
• 每个超级节点充当迷你Napster集线器，用于跟踪其后代的内容和IP地址
• 每个超级节点有大约200-500个后代; 大约10,000个超级节点（估计）
• 有一个专用的用户认证服务器和超级节点列表服务器

KaZaA覆盖维护

• 软件下载中包含的潜在超节点列表
• 新对等体会经历列表直到找到一些运行的超节点

• 如果超级节点关闭，节点将获得更新列表并选择新的超级节点

KaZaA查询

节点首先向超节点发送查询

• 超级节点响应匹配
• 如果找到x匹配，就完成了。

• 如果总共发现了x个匹配项，则完成。

• 可能由原始超级节点而不是递归

并行下载和恢复

如果在多个节点中找到文件，用户可以选择并行下载

• 用户可以选择最大下载节点数量

• 当前服务器不可用时自动切换到新的下载服务器

分层模型：优点和缺点

方法的优点

• 目录数据库较小
• 少泛滥
• 分散

• 引导节点需要并承担更多责任
• 超节点可能会超载
• 维护覆盖网络

9、文件分发：BitTorrent

P2P文件分发系统

追踪器（tracker）：追踪参与洪流的同伴            洪流（torrent）：交换文件块的同事组

Web服务器：跟踪元文件和跟踪器的URL

• 文件分为256KB块。
• 对方加入洪流：向跟踪器注册以获取对等体列表，连接到对等体子集（“邻居”）
• 在下载时，对等上传块到其他同伴。
• 同行可能会来来去去
• 一旦同伴拥有完整的文件，它可能（自私地）离开或（无私地）留下

拉块

• 在任何给定的时间，不同的对等体可能具有不同的文件块子集
• 周期性地，对等体（爱丽丝）要求每个邻居有他们拥有的块的列表。
• 爱丽丝发送她失踪的块的请求

    --首先稀有

发送块：聪明的交易算法
爱丽丝目前向四个邻居发送块

• 那些以最高的速度送她的块
• 每10秒重新评估前4名

• 新选择的同伴可能会加入前4名
• 5个同行之外的其他同行被噎住

10、非结构化P2P系统中的问题

BFS

• 如果目标对象存在，BFS最终会找到它
• 找到最近的同伴

DFS

• 可以下潜找到一个深度目标同伴
• 可能会拒绝搜索树的一个分支并且永远不会返回

10.2、搜索评估标准

--搜索流量低于BFS

--响应时间大于BFS

10.3.2、基于内容索引的搜索

--查询首先转发到快捷方式

--只有在没有快捷方式返回响应时才会泛滥到所有邻居