p2p网络的研究与进展（上）

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1、P2P网络的研究与进展（上）聂荣1，张洪欣2，吕英华2，雷振明3（1.郑州航空工业管理学院计算机科学与应用系郑州450015；2.北京邮电大学电子工程学院北京100876；3.北京邮电大学信息工程学院北京100876）摘要本文归纳总结了国内外近期对P2P网络的一些研究内容和成果。首先，按拓扑结构和发展顺序分类介绍了P2P网络的背景知识；接着，针对国外的近期研究工作，着重系统地介绍了斯坦福大学的相关研究，简略介绍了美国国家科学基金会资助的IRIS计划和SUN公司的JXTA平台；然后，介绍了国内大学、研究机构的近期研究，包括北京大学、中国科学院、上海交通大学、中国科技大学、复旦大学等。

2、通过这些研究分析，可以更好地了解国内外P2P网络的研究热点和发展趋势。关键词　对等网络；拓扑；网络流量；网络协议；分布式计算1　前言P2P（peer-to-peer）网络，被称为对等网络或对等计算，是一种有别于传统C/S（客户端/服务器）模式的分布式网络。传统的C/S网络中，需要设置拥有强大处理能力和大带宽的高性能服务器来集中存放数据，为客户端提供服务。而在P2P网络中，所有计算机都处于对等地位，每台计算机既充当客户端又作为服务器向其他计算机提供资源与服务。这样，P2P网络体系弱化了专用集中式服务器的作用，甚至不需要集中式服务器。目前P2P的应用领域可分为文件共享、即时通信（IM）

3、和协同计算3个领域，如SETI@HOME项目[1]将分布于世界各地的200万台个人电脑组成计算机阵列，搜索射电天文望远镜信号中的外星文明迹象，在不到两年的时间里已经完成了单台计算机345000年的计算量。P2P网络被美国《财富》杂志称为改变互联网发展的四大新技术之一，甚至被认为是无线宽带互联网的未来技术。当前对于P2P网络的研究主要集中在搜索机制、资源管理以及安全问题等方面的理论研究上。如斯坦福大学的相关研究，美国国家科学基金会资助5所大学和研究机构合作研究的IRIS（infrastructureforresilientInternetsystem）计划，SUN公司提出的JXTA平

4、台等。而国内大学、研究机构，如北京大学、中国科学院、上海交通大学、中国科技大学、复旦大学以及微软亚洲研究院等也对P2P网络进行了较为广泛的研究。本文归纳总结了国内外近期对P2P网络的一些研究内容和成果。2　背景知识P2P网络可以看作是叠加在现有的通信网络架构上的一层逻辑网络，是一个分布式的、具有互操作性的自组织系统。分布式结构将信息数量、成本资源都向互联网各节点均匀化分布，也就是所谓的“边缘化”，有效地减少用于建设集中式网络需要的一些固定设备的开销。同时，其可以有效地整合分散资源，相互协作，共同为一些大型应用服务。P2P网络通常按类型和发展分为3类。第一类是以Napster为代表的

5、采用集中式中央服务器管理的P2P网络。中央服务器负责搜索用户共享的音乐文件，把所有的音乐文件的地址存放在服务器中供用户检索。这样，用户可以方便快捷地在服务器上寻找到所需文件的地址，然后去该地址对应的节点上下载。但采用集中式服务器的P2P模式存在很多问题：中央服务器的瘫痪将导致整个网络的崩溃，可靠性和安全性低；随着网络规模的扩大，中央服务器的维护和更新费用将急剧增加，成本高；中央服务器的存在引起共享资源的版权纠纷，这直接导致了Napster的破产。第二类是没有中央服务器的分布式P2P网络，每个节点既是服务器又是客户端。第三类为混合型P2P网络，将非结构化的分布式网络结构与中央服务器方

6、式结合起来，采用了分布式服务器或者超级节点，如FastTrack/KaZaA、eDonkey/eMule、BitTorrent等。第二类分布式P2P网络又可以分为非结构化分布式网络和结构化分布式网络。非结构化分布式P2P网络是以adhoc的方式来组织建立的，采用洪泛、随机步进（Walker）等方式进行资源的搜索定位。每个收到查询消息的节点除了检查自己是否拥有该资源外，还会向自己的所有邻居节点转发该查询消息。代表性的非结构化分布式P2P网络是Gnutella和Freenet。非结构化分布式P2P网络的结构并没有严格的限制，如图1所示。结构化指的是P2P网络叠加层的拓扑结构是严格控制的

7、，资源并不是随机分散地存储在节点上，而是以一种使得查询更加高效的方式来存储的。网络中的共享内容用关键字（key）来表示，通常使用分布式哈希表（distributedHashtable，DHT），如SHA-1等，为节点和关键字各分配m位的标识符，从而将存储数据的位置信息相应地部署在确定的节点上。基于DHT的不同P2P网络有着不同的数据对象组织形式、标识符空间和路由策略。典型的结构化P2P网络有CAN（contentaddressablenetwork）、Chord、Pa