对等网络(p2p)的研究与进展

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1、对等网络(P2P)的研究与进展改变因特网的技术对等网络(P2P)被美国《财富》杂志称为改变因特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。P2P技术不仅为个人用户提供了前所未有的自由和便利，同时也试图有效地整合互联网的潜在资源，将基于网页的互联网转变成动态存取、自由交互的海量信息网络。P2P技术的发展以及P2P与网格技术的结合，将影响整个计算机网络的概念和人们的信息获取模式，真正实现“网络就是计算机，计算机就是网络”的梦想。作为改变现有Internet应用模式的主要技术之一，计算机对等网络(P2P)是目前新一代互联网技术研究的热点之一。自

2、1999年以来，P2P的研究得到了国内外学术界和商业组织的广泛关注，同时，由于P2P本质特性不可避免地存在着许多社会、法律和技术上的问题，在学术界和产业界也一直存在着一些怀疑的力量，这在很长一段时期使人们难以对P2P做出一个准确和公平的判断。本文较为完整地分析了P2P网络的4种典型结构，并对P2P的主要应用模式、存在的问题以及可能的发展方向进行简要阐述。1P2P网络模型　　P2P网络是一种具有较高扩展性的分布式系统结构，其对等概念是指网络中的物理节点在逻辑上具有相同的地位，而并非处理能力的对等。以Napster软件为代表的P2P技术其实质在于将互联网的集中

3、管理模式引向分散管理模式，将内容从中央单一节点引向网络的边缘，从而充分利用互联网中众多终端节点所蕴涵的处理能力和潜在资源。相对于传统的集中式客户/服务器(C/S)模型，P2P弱化了服务器的概念，系统中的各个节点不再区分服务器和客户端的角色关系，每个节点既可请求服务，也可提供服务，节点之间可以直接交换资源和服务而不必通过服务器。P2P系统最大的特点就是用户之间直接共享资源，其核心技术就是分布式对象的定位机制，这也是提高网络可扩展性、解决网络带宽被吞噬的关键所在。迄今为止，P2P网络已经历了三代不同网络模型，各种模型各有优缺点，有的还存在着本身难以克服的缺陷，

4、因此在目前P2P技术还远未成熟的阶段，各种网络结构依然能够共存，甚至呈现相互借鉴的形式。1.1集中目录式结构　　集中目录式P2P结构是最早出现的P2P应用模式，因为仍然具有中心化的特点也被称为非纯粹的P2P结构。用于共享MP3音乐文件的Napster是其中最典型的代表(见图1)，其用户注册与文件检索过程类似于传统的C/S模式，区别在于所有资料并非存储在服务器上，而是存贮在各个节点中。查询节点根据网络流量和延迟等信息选择合适的节点建立直接连接，而不必经过中央服务器进行。这种网络结构非常简单，但是它显示了P2P系统信息量巨大的优势和吸引力，同时也揭示了P2P系

5、统本质上所不可避免的两个问题：法律版权和资源浪费的问题。1.2纯P2P网络模型　　纯P2P模式也被称作广播式的P2P模型。它取消了集中的中央服务器，每个用户随机接入网络，并与自己相邻的一组邻居节点通过端到端连接构成一个逻辑覆盖的网络。对等节点之间的内容查询和内容共享都是直接通过相邻节点广播接力传递，同时每个节点还会记录搜索轨迹，以防止搜索环路的产生。　　Gnutella模型是现在应用最广泛的纯P2P非结构化拓扑结构(见图2)，它解决了网络结构中心化的问题，扩展性和容错性较好，但是Gnutella网络中的搜索算法以泛洪的方式进行，控制信息的泛滥消耗了大量带宽

6、并很快造成网络拥塞甚至网络的不稳定。同时，局部性能较差的节点可能会导致Gnutella网络被分片，从而导致整个网络的可用性较差，另外这类系统更容易受到垃圾信息，甚至是病毒的恶意攻击。 1.3混合式网络模型　　Kazaa模型是P2P混合模型的典型代表(见图3)，它在纯P2P分布式模型基础上引入了超级节点的概念，综合了集中式P2P快速查找和纯P2P去中心化的优势。Kazaa模型将节点按能力不同(计算能力、内存大小、连接带宽、网络滞留时间等)区分为普通节点和搜索节点两类(也有的进一步分为三类节点，其思想本质相同)。其中搜索节点与其临近的若干普通节点之间构成一个自

7、治的簇，簇内采用基于集中目录式的P2P模式，而整个P2P网络中各个不同的簇之间再通过纯P2P的模式将搜索节点相连起来，甚至也可以在各个搜索节点之间再次选取性能最优的节点，或者另外引入一新的性能最优的节点作为索引节点来保存整个网络中可以利用的搜索节点信息，并且负责维护整个网络的结构。 由于普通节点的文件搜索先在本地所属的簇内进行，只有查询结果不充分的时候，再通过搜索节点之间进行有限的泛洪。这样就极为有效地消除纯P2P结构中使用泛洪算法带来的网络拥塞、搜索迟缓等不利影响。同时，由于每个簇中的搜索节点监控着所有普通节点的行为，这也能确保一些恶意的攻击行为能在网络

8、局部得到控制，并且超级节点的存在也能在一定程度上提高整个网络的负载