计算机网络-应用层协议5（P2P）

本文介绍两种特别适合P2P设计的应用，第一种是文件分发，从单个源向大量对等方分发一个文件（特殊例子BitTorrent）；第二种P2P应用是分布在大型对等社区中的数据库，重点讨论分布式散列表（DHT）的概念。

1.P2P文件分发

首先介绍文件分发环境中P2P体系结构的自扩展性；然后更详细地描述BitTorrent。

P2P体系结构的扩展性

因为对等方除了是比特的消费者外还是它们的重新分发者，所以在任意数量的对等方下，P2P体系结构的分发时间总是小于客户-服务器结构，而且一直小于1小时。也就是说它是自扩展的。
BitTorrent
其是用于文件分发的流行P2P协议。参与特定文件分发的所有对等方的集合被称为一个洪流（Torrent），在一个洪流中的对等方彼此下载登场的文件块（chunk）。当一个对等方首次加入洪流，它没有块。随时间的进行，它下载的块越来越多。同时，它也会上载自己的块给别的对等方。洪流中，对等方可以随时加入、随时离开。
每个洪流都有一个基础设施节点，称为追踪器。当一个对等方加入洪流时，它向追踪器注册自己，并周期性地通知洪流它仍在洪流中。
当一个新的Alice加入洪流时，追踪器随机地从参与对等方的集合中选择对等方的一个子集，并将这个子集中所有对等方的IP地址告诉Alice。Alice与它们建立TCP连接，它们称为“邻近对等方”。
Alice从它的邻居请求哪些块？——最稀缺优先技术
Alice向哪些它请求块的邻居发送？——对换算法
（1）最稀缺优先技术：针对它没有的块，向其邻近对等方申请最稀缺的块。
（2）对换算法：Alice根据能够以最高速率向他提供数据的邻居，给出优先权。首先确定最高速率流入的4个邻居，每过10秒重新计算速率更新这4个邻居。每隔30秒，随机选择另外一个邻居向其发送块。除此5个邻居，其它皆被阻塞。

2.分布式散列表（DHT）

在数以百万计的对等方上存储（键，值）对，允许任何一个对等方用一个特别的键来查询分布式数据库，这就叫DHT。
为每个对等方分配一个标识符，其中每个标识符是一个[0，2^n -1]范围内的整数，n取某些固定的值。用散列函数把每个键也映射成[0， 2n -1]范围内的整数。
为对等方分配键时，为其标识符最邻近该键的对等方分配一个（键，值）对。如果该键恰好等于这些对等方标识符之一，我们在匹配的对等方中存储（键，值）对；如果该键大于所有对等方标识符我们使用模2^n规则，在具有最小标识符的对等方中存储（键，值）对。

环形DHT
在确定最邻近的对等方时，利用环形DHT，并更细化地在环形网络的基础上，增加“捷径”，使每个对等方不仅联系它的直接后继和直接前任，而且联系环上的数量相对少的捷径对等方。如图：
对等方扰动（在无接近DHT情况下）
假设对等方5离开，对等方4的更新如下：
（1）对等方4利用它的直接后继（8）来代替它的第一个后继（5）
（2）对等方4向新的第一个后继询问它的直接后继（10）的标识符和IP地址。最后对等方4将对等方10标记为它的第二个后继。
假设一个标识符为13的对等方要加入该DHT，在加入时，他只知道1的存在：
（1）13向1发送信息询问13的前任和后继；该报文通过DHT到达12时，他认识到自己是13的前任，并且它的当前后继15将称为13的后继；
（2）12向13发送它的前任和后继信息；
（3）13加入DHT，标记后继为15；通知12改其后继为13。

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1.P2P文件分发

2.分布式散列表（DHT）

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