（计算机软件与理论专业论文）对等网络平台的设计与架构.pdf

塑坚壁型塑鲨塞兰! 兰呈堡9 了 摘要 f lp 2 p ( p e e r t o p e e r ，对等网络) 引导网络计算模式从集中式向分布式偏移，也 就是说网络应用的核心从中央服务器向网络边缘的终端设备扩散：服务器到服务 器、服务器到p c 机、p c 机到p c 机，p c 机到w a p 手机所有网络节点上的 设备都可以建立p 2 p 对话。这使人们在i n t e r n e t 上的共享行为被提到了一个更高 的层次，使人们以更主动深刻的方式参与到网络中去，正如1 2 ( 第二代互联网) 之父d o u g v a nh o u w e l i n g 在中国之行时说到的：“下一代互联网民们将真正参 与到网络中来，每个人都能为网络的资源和功能扩展作出自己的贡献。” p 2 p 给互联网的分布、共享精神带来了无限的遐想，有观点认为至少有1 0 0 种应用能被开发出来，但从目前的应用来看，p 2 p 的威力还主要体现在大范围的 共享、搜索的优势上。在这方面主要引发了，或者是说更好的解决网络上四大类 型的应用：对等计算、协同工作、搜索引擎、文件交换。因此，目前p 2 p 技术 正在处于高速发展之中。为了更好地利用对等网络，本文的作者设计了一个在已 有的t c p f i p 协议上架构的对等网络平台。l 本文主要讨论了对等网络平台的设计和实现。全文共分为六章。第一章介绍 了对等网络的产生和发展方向，以及它的技术应用前景和国内外目前的发展状 况；第二章介绍了对等网络平台的体系结构，包括系统的概念模型、网络结构和 系统服务功能：第三章详细讨论了对等网络架构层的设计与实现，包括对等网络 架构层的设计目标、协议设计( p 2 p p ) 、路由算法和路由优化以及通信机制等； 第四章讨论了对等网络节点管理的设计与实现，其中包括了账号管理、认证加密 以及m s g 子协议的设计与实现；第五章详细讨论了对等网络平台中节点间通讯 如何通过网关，提出以h t t p 协议作为中介的方案，并介绍实现中的关键技术： 最后一章对全文所做的工作做一个总结，并提出进一步的展望。 本文作者独立负责设计并开发了对等网络平台，主要有对等网络架构层、逻 辑功能层的设计与开发以及接口层的提取。本文的大部分内容都是作者在长期软 件开发过程中积累的设计思想和实现技术，并利用了这一平台，实现了一个简单 的基于文本的网络会议系统。 、 关键词：对等网络 加密 路由认证 代理h t t p 协议 第1 页 浙江大学硕士学位论文 a b s t r a c t p e e rt op e e rn e t w o r kd i r e c t st h en e t w o r kc o m p u t i n gf r o mc e n t r a l i z e dr o o d e lt o d i s t r i b u t e dm o d e l ，i no t h e rw o r d s ，t h ek e m e lo fn e t w o r ka p p l i c a t i o ni sd i s t r i b u t e dt o t h et e r m i n a le q u i p m e n tf r o mt h ec e n t r a ls e r v e r ：f r o mt h es e r v e rt os e r v e r 、f r o ms e r v e r t op c 、f r o mp ct op c 、f r o mp ct ow a pm o b i l ep h o n e a l lt h en o d e sc a l ls e tu p p e e rt op e e rc o m m u n i c a t i o n t h i sm a k e st h eb e h a v i o ro f s h a r i n gb ed e v e l o p e dt o a h i g h e rl e v e l ，m a k e sp e o p l ej o i n i nt h en e t w o r km o r ea c t i v e l y a st h ed o u g v a n h o u w e l i n gs a y s ：t h en e x tg e n e r a t i o np e o p l ei nn e t w o r kw i l lj o i ni nt h en e t w o r ki n d e e d ，a l lp e o p l ew i l lc o n t r i b u t et h e i rp o w e r f o rt h en e t w o r kr e s o u r c ea n df u n c t i o n s p 2 pb r i n g st h eu n l i m i t e dn i c ed r e a m st ot h e s h a r i n ga n dd i s t r i b u t i o n o ft h e n e t w o r k ，t h e r ei sav i e w p o i n ts a y i n gt h a ta tl e a s to n eh u n d r e dk i n d so fa p p l i c a t i o n s w i l lb e i m p l e m e n t e d b u tn o w , p 2 p sp o w e rm a i n l y i si t ss h a r i n ga n d s e a r c h i n gp o w e r i n l a r g e - s c a l e i nt h i sw a y , i ti sc o n d u c t i n g ，i no t h e rw o r d s ，s o l v i n gf o u rk i n d so f a p p l i c a t i o n s i nn e t w o r km o r ee f f e c t i v e l y ：p 2 p c o m p u t a t i o n ，c o m p u t e rs u p p o r t e d c o o p e r a t i v ew o r k ，s e a r c h i n ge n g i n e ，f i l es h a r i n g s o ，n o w p 2 pt e c h n o l o g yi s d e v e l o p i n gr a p i d l y i no r d e r t om a k eu s eo fp 2 pn e t w o r km o r ee f f e c t i v e l y , t h ea u t h o r o f t h i sp a p e r d e s i g n sa p 2 pn e t w o r kd e v e l o p m e n ts y s t e mu p o nt h et c p i p t h i sp a p e rd i s c u s s e st h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no fp 2 pn e t w o r kd e v e l o p m e n t s y s t e m i t c o n s i s t so fs i x c h a p t e r s c h a p t e r o n ei n t r o d u c e st h e a p p e a r a n c e a n d d e v e l o p m e n t o fp 2 pt e c h n o l o g y , p 2 pa p p l i c a t i o n sa n dt h es t a t u sa n d d e v e l o p m e n t o f p 2 pi nt h ew o r l d c h a p t e rt w os h o w st h es t r u c t u r eo fp 2 pn e t w o r ks y s t e m ，i n c l u d i n g t h en o t i o nm o d e l ，n e t w o r ka r c h i t e c t u r ea n ds e r v i c ef u n c t i o n s c h a p t e rt h r e ed i s c u s s e s t h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f p 2 pn e t w o r kl e v e l ，i n c l u d i n gt h eo b j e c t i v eo f d e s i g n ， t h ed e s i g no f p r o t o c o l ，r o u t i n ga l g o r i t h m ，r o u t i n go p t i m i z i n ga l g o r i t h ma n di n t e r n a l c o m m u n i c a t i o nm e c h a n i s m c h a p t e rf o u rs h o w st h ed e s i g na n di m p l e m e n t a t i o no f p 2 pn o d e s m a n a g e m e n t ，i n c l u d i n g n e t w o r k m a n a g e m e n t ，a c c o u n tm a n a g e m e n t ， a u t h e n t i c a t i o na n de n c r y p t i o nm e c h a n i s m c h a p t e rf i v ed i s c u s s e sh o wn o d e si np 2 p n e t w o r kc a ng ot h r o u g ht h eg a t e w a y , i n c l u d i n gt h ed e s i g na n di m p l e m e n to ft h e h t t p p r o x y c h a p t e rs i x ，n a m e l y t h el a s tc h a p t e r , s u m m a r i z e st h ew h o l ep a g e ra n d p r o s p e c t st h ef u t u r es t u d y t h ea u t h o rw a sr e s p o n s i b l ef o rd e s i g na n dd e v e l o p m e n to ft h ep 2 pn e t w o r k d e v e l o p m e n ts y s t e m ，m a i n l yi n c l u d i n gt h ed e s i g no f n e t w o r ka r c h i t e c t u r el e v e l ，l o g i c f u n c t i o nl e v e l ，a n dt h ei n t e r f a c el e v e l t h i sp a g e ri sm o s t l yo nt h eb a s i so fd e s i g n i n g i d e aa n di m p l e m e n t a t i o nt e c h n i q u e sc o m e sf r o mal o n g t e r mp r a c t i c e a n du s i n gi t ， 第2 页 塑坚查兰堡主兰竺笙兰 t h ea u t h o rh a v ei m p l e m e n t e dan e t w o r k m e e t n gs y s t e mb a s e d o nt e x t k e y w o r d s ：p 2 p n e t w o r k ， a u t h e n t l c a t i o n p r o x y ， r o u t i n g e n c r y p t i o n h t t pp r o t o c o l 第3 页 浙江大学硕士学位论文 第一章绪论 “有一天，当你要找一首歌、一款软件或者一张图片，你不必去各大搜 寻引擎，也不必是各种专业下载站点，而是在一个巨大的p 2 p 网络中，去数以 亿计的互联网终端个人电脑里下载的时候，这将是一件多么令人兴奋的事 情” 1 1 对等网络的概念 什么是p 2 p ( 对等网络) ? 这肯定是人们的第一个问题。它又带来了什么? 改变了什么? 实际上，p 2 p 也不是什么新概念，它的历史可以追溯到过去好几十年，最早 的因特网应用就是实现计算机和计算机之间的对等通信，两者之间压根就不需要 什么服务器来帮助他们建立连接。p 2 p 是p e e r - t o p e e r 的缩写，p e e r 在英语里有 “( 地位、能力等) 同等者”、“同事”和“伙伴”等意义，这样一来，p 2 p 也就可以 理解为“伙伴对伙伴”的意思，或称为对等联网。当对等计算机在客户机朋务器 模式下作为客户机进行操作时，它还包含另外一层可使其具有服务器功能的软 件，对等计算机可对其他计算机的要求进行响应，请求和响应范围和方式都根据 具体应用程序不同而不同。p 2 p 计算简单地定义为通过直接交换共享计算机资源 和服务，不同p c 用户之间不经过中继设备直接交换数据或服务的技术，简单地 说，p 2 p 直接将人们联系起来，让人们通过互联网直接交互。p 2 p 使得网络上的 沟通变得容易、更直接，真正地消除了中间商。每个人可以直接连接到其他用户 的计算机交换文件，而不是像过去那样连接到服务器去浏览与下载。目前人们认 为其在加强网络上人的交流以及文件交换、分布计算等方面大有前途。 p 2 p 另一个重要特点是改变互联网现在以以太网站为中心的状态、重返“非中 心化”，并把权力交还给用户。这个想法看起来似乎很新，但是正如b 2 c 、b 2 b 是将现实世界中很平常的东西移植到互联网上一样，p 2 p 并不是什么新东西。在 现实生活中，我们每天都按照p 2 p 模式面对面地或者通过电话交流和沟通。 即使从网络看，p 2 p 也不是新概念，p 2 p 是互联网整体架构的基础。互联网 最基本的协议t c p i p 并没有客户机和服务器的概念，所有的设备都是通讯的平 等的一端。在十年之前，所有的互联网上的系统都同时具有服务器和客户机的功 能。当然，后来发展的那些架构在t c p i p 之上的软件的确采用了客户机朋务器 的结构：浏览器和w e b 服务器，邮件客户端和邮件服务器。但是，对于服务器 来说，它们之间仍然是对等联网的。以e - m a i l 为例，互联网上并没有一个巨大 的、惟一的邮件服务器来处理所有的e m a i l ，而是对等联网的邮件服务器相互协 第6 页 浙江大学硕士学位论文 作把e m a i l 传送到相应的服务器上去。另外，用户之间e m a i l 则一直是对等的 联络渠道。 但是过去的5 年里，互联网的发展至少从表面上远离了p 2 p ，互联网上绝大 部分的节点也不能和其它节点直接地交流。n a p s t e r 正是唤醒了深藏在互联网背 后的对等联网。尽管n a p s t e r 的文件共享功能在局域网中是再平常不过的事情， 但是n a p s t e r 的成功促使人们认识到把这种“对等联网”拓展到整个互联网成为可 能。当然，在许多人的眼中，n a p s t e r 并不是纯粹的p 2 p ，它仍然需要一个处于 中心的协调机制。 事实上，网络上现有的许多服务可以归入p 2 p 的行列。 即时讯息系统譬如i c q 、a o l l n s t a n tm e s s e n g e r 、y a h o op a g e r 、微软的m s n m e s s e n g e r 以及国内的o i c q 都是最流行的p 2 p 应用。它们允许用户互相沟通和 交换讯息、交换文件。用户之间的信息交流不是直接的，需要有位于中心的服务 器来协调。但这些系统并没有诸如搜索这种对于大量信息共享非常重要的功能， 这个特征的缺乏可能正是为什么即时讯息出现很久但是并没有能够产生如 n a p s t e r 这样影响的原因之一。 另外一个可以归入p 2 p 的是拍卖网站譬如e b a y ，人们在总结e b a y 的模式的 时候用了c 2 c ，是不是和p 2 p 有一点类似? e b a y 就是一个将人们联系在一起进 行物品交易的社区，用户可以方便地搜索其他用户叫卖的商品。e b a y 提供了一 些使得交易得以顺利进行的服务，但是交易是直接在用户之间进行的。如果将“交 易”的概念推广，c 2 c 就是p 2 p 的一个特例，这里人们互相交换的是商品。 但如果仔细深究的话，n a p s t e r 和即时讯息在赋予用户之间直接交流的能力、 e b a y 使用户可以直接交易的同时，却破坏了服务器端的那种自互联网出现之初 就存在的对等联网思想，因为它们都需要有一个位于中心的服务器来协调，而不 是分布在世界上不同地方的、对等联网的许多服务器。这也正是诸如g n u t e l l a 和 f r e e n e t 不断地宣称的“纯粹”的p 2 p ，完全没有中心服务器的p 2 p 服务。 1 2 对等网络技术 1 2 1 关键技术 p 2 p 起源于最初的联网通信方式，如在建筑物内p c 通过局域网互联，不同建 筑物间通过m o d e m 远程拨号互联。其中建立在t c p i p 协议之上的通信模式构成 了今日互联网的基础，所以从基础技术角度看，p 2 p 不是新技术，而是新的应用 技术模式。 今天，p 2 p 再一次被关注主要是由于n a p s t e r 以及i c q 类软件的出现，虽然 第7 员 浙江犬学硕士学位论文 在n a p s t e r 之前p 2 p 方式的研究也从未停止。 现在互联网是以s ( s e r v e r ) b ( b r o w s e r ) 或s c ( c 1 i e n t ) 结构的应用 模式为主的，这样的应用必须在网络内设置一个服务器，信息通过服务器才可以 传递。信息或是先集中上传到服务器保存，然后再分别下载( 如网站) ，或是信息按 服务器上专有规则( 软件) 处理后才可在网络上传递流动( 如邮件) 。 如今拥有n a p s t e r 及i c q 类软件的p c ( 或操作者) 就可以选择同样拥有此类 软件的另一p c ( 或操作者) 形成互联( 直接连接，不通过服务器) ，双方共享资 源，协同完成某种行动。而拥有同一p 2 p 软件的设备和用户，还可以形成一个为 其自己所有的在互联网上的p 2 p 专用网。 p 2 p 是一种基于互联网环境的新的应用型技术，主要为软件技术。 ( 1 ) 对于互联网上众多计算机，p 2 p 应用比其他应用要更多考虑那些低端p c 的互联，它们不具备服务器那样强的联网能力，同时对于以往的p 2 p 应用技术， 现在的硬件环境已经更为复杂，这样在通信基础方面，p 2 p 必须提供在现有硬件 逻辑和底层通信协议上的端到端定位( 寻址) 和握手技术，建立稳定的连接。涉 及的技术有印地址解析、n a t 路由及防火墙。 ( 2 ) 在应用层面上，如果两个p e e r 分别代表两家不同的公司，而且它们已 经通过互联网建立连接，那么一方的信息就必须为另一方所识别，所以当前互联 网上关于数据描述和交换的协议，如x m l 、s o a p 、u d d i 等都是一个完善的p 2 p 软件所要考虑的。 ( 3 ) 有通信就要有安全保障，加密技术是必须要考虑的。 ( 4 ) 其他需考虑的有是否需要中心服务器，如何设置中心服务器，如何控制 网络规模等。 1 2 2p 2 p 技术与现有互联网技术比较 目前互联网主要技术模式是s c 方式，此方式要在互联网上设置拥有强大处 理能力和大带宽的高性能计算机，配合高档的服务器软件，再将大量的数据集中 存放在上面，并且要安装多样化的服务软件，在集中处理数据的同时可以对互联 网上其他p c 进行服务，提供或接收数据，提供处理能力及其他应用。对于一台 与服务器联机并接受服务的p c 机来说，这台p c 机就是客户机，其性能可以相对 弱小。而p 2 p 技术的特征之一就是弱化了服务器的作用，甚至取消服务器，任意 两台p c 互为服务器，同时又是客户机，即对等。右面是p 2 p 与s c 方式的一些 比较： s c 方式造成互联网络上的集中，无论信息资源还是成本资源均向同一方向 集中，这样的模式符合一对多、强对弱的社会关系形式，如政府对个人、对企业， 第8 页 浙江大学硕士学位论文 大企业对小企业，学校对学生，企业对职工等等关系。所以s c 方式是符合市场 需求的。p 2 p 方式将导致信息数量、成本资源都向互联网各点均匀分布，也就是 所谓“边缘化“的趋势。此模式符合“一对一”的特点，以及彼此相当的社会关 系形式，如个人对个人，规模相当的企业之间，等等，这也是符合市场需求的( 如 i c q ) 。所以这两种方式会共存，有关p 2 p 即将替代s c 模式的说法是不成立的。 p 2 p 有其独特的市场空间，是现有互联网应用的补充，这一点应该是毫无疑问的。 表p 2 p 技术与互联网技术比较 1 2 3 p 2 p 技术特性 ( 1 ) 既是s 又是c ，如何表现取决于用户的要求，网络应用由使用者自由驱 动。 ( 2 ) 信息在网络设备间直接流动，高速及时，降低中转服务成本。 ( 3 ) 构成网络设备互动的基础和应用。 ( 4 ) 在使网络信息分散化的同时，相同特性的p 2 p 设备可以构成存在于互联 网这张大网中的子网，使信息按新方式又一次集中。 1 3 对等网络的应用 对等网络引导网络计算模式从集中式向分布式偏移，也就是说网络应用的核 心从中央服务器向网络边缘的终端设备扩散：服务器到服务器、服务器到p c 机、 p c 机到p c 机，p c 机到w a p 手机所有网络节点上的设备都可以建立p 2 p 对话。这使人们在i n t e r n e t 上的共享行为被提到了一个更高的层次，使人们以更 主动深刻的方式参与到网络中去，正如1 2 ( 第二代互联网) 之父d o u g v a n h o u w e l i n g 在几个月前的中国之行时说到的：“下一代互联网民们将真正参与到 第9 页 浙江大学硕士学位论文 网络中来，每个人都能为网络的资源和功能扩展作出自己的贡献。” p 2 p 给互联网的分布、共享精神带来了无限的遐想，有观点认为至少有1 0 0 种应用能被开发出来，但从目前的应用来看，p 2 p 的威力还主要体现在大范围的 共享、搜索的优势上。在这方面主要引发了，或者是说更好的解决网络上四大类 型的应用：对等计算、协同工作、搜索引擎、文件交换。 1 3 1 对等计算 通过众多计算机来完成超级计算机的功能，一直是科学家梦寐以求的事情。 采用p 2 p 技术的对等计算，正是把网络中的众多计算机暂时不用的计算能力连 结起来，使用积累的能力执行超级计算机的任务。任何需要大量数据处理的行业 都可从对等计算中获利，如天气预报、动画制作、基因组的研究等，有了对等计 算之后，就不再需要昂贵的超级计算机了。在硅谷现在有许多公司正在投入对等 计算的开发，如p o p u l a rp o w e r ，c e n t r a t a ，u n i t e dd e v i c e s ，e n t r o p i a 等，并获得 了巨大的风险资金。i n t e l 也利用对等计算技术来设计其c p u ，并为其节省极大 的费用，同时对等计算的发展是以p c 机资源的有效利用为根本出发点的，自然 也极力受到i n t e l 的极力推崇。从本质而言，对等计算就是网络上c p u 资源的共 享。 也许有一天，我们将被要求在自己的p c 上安装一个特殊的屏幕保护程序。 当我们不使用电脑时，屏保运行，电脑被分配工作负载，我们也将定期收到一笔 费用作为利用我们的闲置计算资源的使用费。这种交易对于企业客户来说也很有 吸引力，他们凭空多了一份收入，甚至不用牺牲i t 系统的工作性能，因为可以 随时停止接受pt op 网络分配的工作负载。 1 3 2 协同工作 企业协同包括两大方面，一是企业内部的员工与员工、部门与部门、员工与 部门之间的协同，无论部门及员工处在何种地理位置，只要拥有网络，双方存在 信息沟通的要求，就可以利用p 2 p 软件协调双方的行为。信息的种类及行为目 的可以是多种多样的，如同程安排、通知发布、单据的审批、文件传阅和分发、 方案的评比( 表决) 、计划协调等等这些可以通过电子文件表达的信息均可以通 过软件来表达，并以此将使用者联系在一起。p 2 p 应用更适用这当中更多需要用 户交互的部分，如计划协调、日程安排等。二是企业与企业之间的行为协同，这 种协同的互动的多样性和复杂性要高于企业内部的协同。从简单的会议日程安 排、公文往来，到报价、询价订货系统、订单跟踪、电子化交易。公司机构的日 益分散，给员工和客户提供轻松、方便的消息和协作的工具，变得日益重要。网 第1 0 页 浙江大学硕士学位论文 络的出现，使协同工作成为可能。但传统的w e b 方式实现，给服务器带来了极 大的负担，造成了昂贵的成本支出。p 2 p 技术的出现，使得互联网上任意两台 p c 都可建立实时的联系，建立了这样一个安全、共享的虚拟空间，人们可以进 行各种各样的活动，这些活动可以是同时进行，也可以交互进行。p 2 p 技术可以 帮助企业和关键客户，以及合作伙伴之间建立起一种安全的网上工作联系方式， 因此基于p 2 p 技术的协同工作也受到了极大的重视，l o t o u s 公司的创始人奥奇 更是获得了6 0 0 0 万美元的风险投资，来丌发其协同工作产品g r o o v e 。 1 3 3 搜索引擎 p 2 p 技术的另一个优势是开发出强大的搜索工具。p 2 p 技术使用户能够深度 搜索文档，而且这种搜索无需通过w e b 服务器，也可以不受信息文档格式和宿 主设备的限制，可达到传统目录式搜索引擎( 只能搜索到2 0 - - 3 0 的网络资 源) 无可比拟的深度( 理论上将包括网络上的所有开放的信息资源) 。我个人认 为能使互联网达到真正意义上的开放、自由。 目前的搜索引擎延续的搜索原理归根到底还是有搜索引擎公司提供服务器， 人们在需要搜索信息的时候要向服务器发出指令，由服务器把检索出来的相关目 录通过一定的排序法则呈现在用户面前，这就会不可避免的带来一些问题，比如： 1 、如果服务器信息更新周期长，将有大量过时的信息产生。2 、如何服务器不加 鉴别、只是一味的搜集信息，将带来许多无价值的垃圾信息。3 、服务器收集的 信息有限( 受设备条件影响) 。4 、受服务器制约，一旦出现故障( 也许发生的可 能性不大，但毕竟还是要考虑的) 其后果不堪设想等等。 以p 2 p 技术发展的另一先锋g n u t e l l a 进行的搜索为例：一台p c 上的g n u t e l l a 软件可将用户的搜索请求同时发给网络上另外1 0 台p c ，如果搜索请求未得到满 足，这1 0 台p c 中的每一台都会把该搜索请求转发给另外1 0 台p c ，这样，搜 索范围将在几秒钟内以几何级数增长，几分钟内就可搜遍几百万台p c 上的信息 资源。可以说，p 2 p 为互联网的信息搜索提供了全新的解决之道。著名的搜索引 擎公司g o o g l e 也宣称要采用p 2 p 技术来改进其搜索引擎，一家名为i n f r a s e a r c h 的新建公司也因为开发p 2 p 技术的搜索引擎而获得了一笔巨额风险投资。 1 3 4 文件交换： 可以说文件交换的需求直接引发了p 2 p 技术热潮。在传统的w e b 方式中， 要实现文件交换需要服务器的大力参与，通过将文件上传到某个特定的网站，用 户再到某个网站搜索需要的文件，然后下载，这种方式的不便之处不言而喻。电 子邮件是方便了个人i b j 文件传递问题，却没法解决大范围的交换。这也是w e b 第1 l 页 浙江大学坝l ：学位论文 的重要缺陷，n a p s t e r 就是在情况下横空出世，抓住人们对m p 3 喜欢的需求， n a p s t e r 的m p 3 交换直接引发了网络的p 2 p 技术革命。在国外类似n a p s t e r 的产 品很多，如c u t e m x 、f r e e n e t 、g n u t e l l a 、i m e s h 、t o a d n o d e 、s c o u re x c h a n g e 等， 但对华语歌曲却都无能为力，此时国内第一个的p 2 p 产品j e l a w a t 也于9 月份推 出，解决了中文搜索问题，到1 0 月底国内另个类似的p 2 p 产品t o p e r s o n 也匆 匆推出。 文件交换的需求也很轻松地延伸到了信息的交换，在线拍卖也被赋予了新的 形式，大家也不必要到拍卖网站登记要卖的商品了，在自家的硬盘上建个商店就 可以了。由此又可以延伸到，一切中介网站都会被替代。 从技术上讲，目前的p 2 p 共享软件从服务器起的作用来讲有以下几种。一 些交换软件，如n a p s t e r 等，属于“中心文件目录分布式文件系统”，交换数据 时是通过中央服务器来进行目录管理的。另外一类属于完全p 2 p 的，这类软件 没有中间服务器，如g n u t e l l a ，b e a r s h a r e 等，这类软件更接近于绝对的自由。 1 3 5 文件传递 传统的文件传递的方式主要是通过电子邮件或f t p 的方式进行，这类方式 有很多的问题： ( 1 ) 电子邮件是p s s p 的方式，f t p 是p s p 的方式，这两种方式都有中 间环节，而p 2 p 消除了中间环节，数据传输将更加直接高效。 ( 2 ) 电子邮件对于超过2 m 的数据文件发送将很困难，而且不能断点续传， p 2 p 可以很好的解决这个问题。 ( 3 ) 存在中间环节服务器，就存在安全隐患，一旦服务器被攻击，则数据 安全很难保证。p 2 p 的模式由于数据传输的动态性、移动性，模式本身就有了安 全性。 可以想象，将来在p 2 p 网里利用p 2 p 软件进行文件传送时，你只需输入网 友的一个号码，而不是对方复杂的邮件地址，你就可以传输大容量的数据，而且 可以断点续传。当然目前p 2 p 软件需要双方同时在线，这是一个不方便的地方。 将来p 2 p 的优势和c s 、b s 的优势结合起来，对于对方不在线时，可以增加服 务器暂存的方式，这样数据传输就会进入到一个新境界。 1 3 6 其他应用 网络社区：任何有共同兴趣的群体，包括家庭或计算机业余爱好者，可利 用列表和一个网站来创建他们自己的互联空间。 电子商务：p 2 p 可增加新的功能，包括分布式连接和开通供应链链路，分 第1 2 页 浙江大学硕士学位论文 发信息、内容或软件，并利用中一心目录或搜索功能使信息仍保留在原来的节点上。 游戏：p 2 p 方式可为开发非集中控制的在线社区游戏提供一个自然平台。 开发人员可将重点放在游戏功能上，而不是与通信协议的接口上。制定游戏规则 的服务商由幕前隐向幕后，把游戏的控制权完全交给普通用户，这样网民与网民 之间实现了真f 直接、简单、自由的沟通。 病毒防护：p 2 p 社区节点可合作进行病毒探测和报警，并对社区进行自动 隔离，以免受到进一步的攻击。 边界服务：应用范例包括可使数据( 在使用前) 更接近需要数据的用户。 比如说，为使在线受培训者能方便地利用大型数据文件，可将包含视频内容的在 线培训模块放在离受训者较近的地方，从而能更好、更快地取得所需的效果。多 个用户内容分散保存空间与中心服务器集中处理信息相比，提供更灵活、更可靠 的服务。 当然以上几类应用决不是p 2 p 仅有的应用，被认为至少还有1 0 0 种应用等 着去开发。与b 2 c 、b 2 b 、c 2 c 、c 2 b 等一些概念不同，p 2 p 是技术，甚至技术 思想的革命。更重要的是，p 2 p 技术将实现互联网的大部分潜力，将互联网从一 个基于文件的网页和电子邮件网络转变成一个动态的、颗粒状网络，在网络中， 特定的信息组件可被有效地放置和分享。网络与计算机将不再有什么差别了，大 家还记得这个口号吧：网络就是计算机。同时，p t o p 不仅仅是一种技术，更重 要的是一种思想，是一种打破现有互联网的框架并建立新规则的力量。 1 4 国内外发展概况 1 4 1p 2 p 在国外 如今在美国的i t 界，已经没有什么比p 2 p 更能让冷寂已久的i t 界为之激动 的了。从i n t e l 、i b m 、h p 这样的i t 巨头到普通企业，人们都在谈论p 2 p 的应用 前景和盈利途径。在2 0 0 1 年，已经有迹象表明了这种趋势，因为风险投资商们 正在把数以亿计的美元抛向如a p p l e s o u p 、c e n t r a t a 、q u i q 、n e x t p a g e 、d i s t r i b u t e d s c i e n c e 、e n g e m as o f t w a r e 、p o p u l a rp o w e r 、s t a t i co n l i n e 、u n i t e dd e v i c e s 和u p r i z e r 这样的p 2 p 初创公司，攥着新鲜的i d e a ，和m m 、h p 、s u n 挤在一起参加i n t e l 主持的p 2 p 工作组会议。其中一个公司的口号很眼熟：“今天你有否p e e r ? ”这给 人感觉象回到了一年前的d o t - - c o m 热潮。而造成眼下这股热潮的原因大致有两 个：一方面p 2 p 波及到的个人用户面非常广，另一方面p 2 p 牵动的不是个别公 司而是整个互联网行业的走势。当n a p s t e r 呼吁它上百万的用户到法庭门前去示 威时( 当然，这是不可能的) ，人们看到的只是冰山的一角，当光纤、宽带、第 第1 3 页 浙江大学硕士学位论文 三代无线互联这样的字眼以及大大小小的d o t - - c o m 公司和他们鼓吹的商业模式 在人们心里的热度与日俱减时，p 2 p 轻易地就拉开了新一轮网络革命的序幕。也 许有那么一天，现在的d o t - - c o m 公司会被搞p 2 p 的公司称作：“传统的d o t c o m ”。 1 代表性研发产品和技术 ( 1 ) i c q 类的即时通信软件。两个或多个用户互相使用文字、语音或文件进 行交流，快速、直接，易于同非p c 网络设备( 如p d a 、手机) 通信，而且它不 依赖设备即可辨别用户。由于利用p 2 p 技术可以弱化甚至摆脱对中央服务器的 依赖，这样的通信更接近非互联网通信模式。 ( 2 ) f a r s i t e ( m i c r o s o f t ) ，o c e a ns t o r e 类数据存储软件。用于在网络上将存储 对象分散化存放，而不像现在放于专用服务器。这样减轻了服务器负担，增加了 数据的可靠性和传输速度。 ( 3 ) n a p s t e r 类软件。实现数据共享，使用者可以直接从任意一台安装同类软 件的p c 上下载及上载文件，而不是从服务器。用户可以检索、复制共享的文件。 软件自动发现最新的文件列表，发布者无需担心发布的问题。 ( 4 ) i n f r a s e a r c h 、p o i n t e r a 类数据搜索及查询软件。用来在p 2 p 网中完成信息 检索。一旦形成p 2 p 专用网，其上的数据搜索与现在互联网中数据存在中央服 务器的情况有所不同，必须要考虑动态地将当前p 2 p 网络中各个p e e r 的内容进 行收集，并且要有效地向用户传递。p 2 p 网用户中相当数量在联网方式上不同， 专线、拨号、宽带、窄带都会碰到：联网的时间可以一个是2 4 小时在线，而另 一个完全可能仅联机几十分钟：使用的操作系统也不一定相同。 ( 5 ) n e t b a t c h ( i n t e l ) 类协同计算软件。可联接近1 万台p c ，利用它们的空闲 时间进行协同计算，完成超计算量的工作( 如空间探测，分子生物学计算，芯片 设计) 。 ( 6 ) g r o o v e 类数据或行动协同软件。它是基于p 2 p 连接的软件工具，可以建立 一个安全的企业级协同工作平台( p 2 p 网) ，提供供求信息链上的互动信息沟通， 如货品目录、库存及发货清单，帮助使用者进行经销渠道维护、客户服务和支持。 ( 7 ) 游戏软件。事实上许多网络游戏均是p 2 p 方式的，尤其是那些双人及多 人对弈游戏。 2 组织与标准 目前，正式的p 2 p 组织尚未成立，2 0 0 0 年8 月间成立的p 2 p 工作组，成员 包括i n t e l 、i e l m 、h p 等大企业，目标集中在p 2 p 技术的标准、安全性及可靠性 等等。但由于p 2 p 技术本身发展迅速，p 2 p 技术涵盖的范围尚未确定，目前尚未 有统一的规范。 第1 4 页 浙江大学硕士学位论文 1 4 2 p 2 p 在中国 相对国外来说，中国对p 2 p 的应用还刚刚起步。随着对p 2 p 的深入了解，国 内p 2 p 的应用案例也逐渐增多起来。 中国对p 2 p 的应用多集中在娱乐领域，猜网就是其中较早应用p 2 p 的例子。 猜网( h t t p ：w w w g n e t c o r n c n ) 是一家专业从事竞猜的娱乐网站，2 0 0 0 年3 月，他 们推出了利用p 2 p 技术的g u e s s p l a y e r 联机竞猜软件。该软件利用了p 2 p 模式的 原理，实现用户之间点对点的互动竞猜。用户可以从猜网上免费下载该软件。 另一家积极开发p 2 p 技术的娱乐公司是星潮在线( h t t l z l ：l l w w w s t a r v c o m ) ，他 们目前正在重点开发和销售网上互动游戏和无线游戏。他们运用上面所提到的分 布式分组p 2 p 体系开发出在线多人交互式游戏，现阶段的设计方法可以把以前 的服务器的能力提高1 0 1 0 0 倍，并且使得主服务器群的拓扑结构简化，同时也 减少了服务器间的通信量，从而使得同样客户数的服务成本大幅度降低。 目前我国也推出了与n a p s t e r 相似的p 2 p 应用，这就是北京飞行网于2 0 0 0 年 年底推出的中文抓歌软件“抓歌狗k u r 0 2 0 ”。它的运行方式与n a p s t e r 基本相同， 使用该软件时只需输入歌手或歌曲的相关文字，其模糊查询功就能呈现出所有的 数据以及最佳的下载位置，但不知该公司是否也会遇到与n a p s t e r 相同的版权问 题。 1 5 本文研究内容 本文从对等网络的特点入手，提出对等网络平台的设计方案，并且在这个 平台上开发了一个基于文本的会议系统。本文是在这些系统的基础上提出更加完 善的整体设计和具体实现方法，其中主要介绍了对等节点管理、内部通信机制和 平台接口的设计与实现。 全文的内容做如下的安排： 第一章提出对等网络的概念，介绍了对等网络技术的产生和发展方向，以及它的技术应 用前景。 第一二章详细介绍了对等网络平台的体系结构，包括系统的概念模型、网络结构和系统服 务功能。 第二章详细讨论了了对等网络架构层的设计与实现，包括对等网络架构层的设计目标、 协议设计( p 2 p p ) 、路由算法和路由优化以及通信机制等。 第四章主要详细讨论对等网络节点管理的设计与实现，其中包括了对等网络管理、账号 管理、认证加密。 第1 5 页 浙江大学硕十学位论文 第五章详细讨论了对等网络平台中节点如何通过网关，提出以h 1 v r p 协议作为中介，并 介绍实现中的关键技术。 最后一章对前面所做的工作做一个总结，并提出进一步的展望。 第1 6 页 浙江大学硕士学位论文 第二章对等网络平台的体系结构 自美国国防部的a p p a n e t 以来，互联网发展史上最伟大的发明就该是w e b 的发明。a p p a n e t 给世界带来了网络，w e b 让世界都认识了网络。w e b 的图 形界面和易用性，产生了革命意义：让非计算机专业人士也可以互联网，让专家 的互联网变成了平民的互联网，n c s a 开发出的世界第一个浏览器m o s a i c 也由 此奠定了它在互联网史上的地位。 让我们先来看互联网给我们带来了什么。应该说无论w e b 与否，互联网上 的最大应用都是交谈、信息发布、电子邮件、文件交换四种应用。w e b 出现前， 人们通过e 。m a i l 、n p 、t e l n e t 等技术来完成上述应用，此时的网络处于分布、孤 立状态，其不方便之处，以至于要计算机专业人士才能用。w e b 的出现，其简 单方便的使用方式，革命性地推动了互联网的发展，同时也将网络的架构从分布 式进入了集中模式，网络应用的核心也成为了中央服务器，i c p 就是w e b 功能 体现的及至。这种集中计算的模式，是个了不起的发明，但随着网络技术的发展， 网络传输速度的日益加快，网络用户的急剧增长，w e b 对文件交换交换的不便 之处，以及过分依赖中央服务器，造成对高性能计算机的要求越来越大，网络的 更大规模应用也受到了极大的限制。在这种情况下，n a p s t e r 及时地引发了文件 交换的革命，同时也引起了p 2 p 技术的地震。 本章就对等网络平台的目标讨论