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北京邮电大学硕士论文基于对等模式的移动增值服务的研究 基于对等模式的移动增值服务的研究 摘要 对等模式( p 2 p ) 技术被广泛地应用于网络互联技术领域中，并极大地提高了 对网络中信息、带宽和计算资源的利用率。p 2 p 对等网络打破了传统的客户机朋艮 务器模式，对等网络中每个节点的地位都是相同的，每个节点既充当服务器，为其 他节点提供服务，同时也充当客户机，享用其他节点提供的服务。对等网络具有海 量的伸缩性和无可比拟的健壮性。 当前我国的电信产业即将步入3 g 时代，而应用是3 g 的关键性问题，如果没 有关键应用( k i l l e ra p p l i c a t i o n ) ，花几千亿人民币建立起来的3 g 移动通信网就可能 落空，投入得不到应有的产出。这里的应用就是指除话音业务之外的移动增值业务。 当前的移动增值服务种类繁多，平台各异，而本文所讨论的，是构建于3 g 所提供 的无线i p 数据网上的一种增值服务平台。 本文设计提出了一种无线增值服务平台，它应用了对等模式，使移动设备可以 动态组成对等网，处于对等网上的移动设备节点实现点对点的互操作，完成信息的 传输。这种平台适合未来的3 g 无线网络，是3 g 网络下发展增值服务的一种有效 解决途径。为了实现在无线设备上建立对等网络，本文研究了多种p 2 p 技术，最终 采用了最近推出了v x t a 2 平台，作者利用了j x t a 和j 2 m e 实现了基于对等网络结 构的信息传递程序，并通过实践验证了移动对等模式的可行性，对3 g 时代的移动 增值模式做了一件有意义的研究工作。 关键词：分布式、对等模式、移动增值服务、j x t a 、j 2 m e 第1 i 页 北京邮电大学硕士论文 基于对等模式的移动增值服务的研究 t h er e s e a r c ha b o u tm o b i l e v a l u e a d d e ds e r 厂i c eb a s e do np 2 p a b s t r a c t p 2 p t e c h n o l o g y h a sb e e n w i d e l yu s e d i nn e t w o r k ，b e c a u s ei tc a n g r e a t l yi n c r e a s e u t i l i z a t i o nr a t eo f i n f o r m a t i o n ，b r a n dw i d ea n dc o m p u t e r r e s o u r c ei nt h en e t w o r k p 2 p t e c h n o l o g y b r e a k st h et r a d i t i o n a lc l i e n t s e r v e rn e t w o r k m o d e l ，s oe v e r yp e e rh a se q u a l p o s i t i o ni np 2 p n e t w o r k p e e rc a r la c ta ss e r v e rt os u p p l ys e r v i c e sf o ro t h e r p e e r s ，o nt h e o t h e r h a n d ，p e e r c a na l s oa c ta sc l i e n tt og e ts e r v i c e s p r o v i d e db y o t h e r p e e r s p 2 p n e t w o r kc a nb e c o m eah i g hp e r f o r m a n c e ，m a s s i v e l ys c a l a b l en e t w o r k n o wc h i n e s et e l e c o m m u n i c a t i o ni n d u s t r yw i l ls t e pi n t o3 g t i m e s t h e n ， a p p l i c a t i o n i so n eo f k e y i s s u e so f3 gi n d u s t r i e s i ft h e r ea r en o ts o m ek i l l e ra p p l i c a t i o n s ， w e m a y n o t g e t r e t u r nf r o m3 gw i r e l e s sn e t w o r kt h a tw i l ls p e n da b o u ts e v e r a lt e nb i l l i o n r m b t h e r e f o r e ，w es h o u l d h a v ea n a b i l i t yt op r o v i d es u c c e s sm o b i l e v a l u ea d d e d s e r v i c e t h e r ea r em a n ym e t h o d st om a k ei t w ew i l ld e s i g nav a l u ea d d e ds e r v i c e d e v e l o p m e n tp l a t f o r m b u i l to nt h e3 g sw i r e l e s si pd a t an e t w o r k t h i sm o b i l ev a l u ea d d e ds e r v i c e p l a t f o r m w i l li n t r o d u c et h ep 2 p t e c h n o l o g y ；s o m o b i l ed e v i c ec a n d y n a m i c a l l y b u i l dap 2 p n e t w o r k e v e r y d e v i c ei nt h i sn e t w o r kc a n d os o m ep 2 p o p e r a t i o n a n dt r a n s m i ti n f o r m a t i o n t h i sp l a t f o r mw i l la d a p tt ot h e3 g w i r e l e s sn e t w o r ka n di tw i l lb e c o m eas o l u t i o nf o rd e v e l o p m e n tv a l u ea d d e ds e r v i c eo n 3 gn e t w o r k w er e s e a r c hs e v e r a lp 2 p n e t w o r ki no r d e rt or e a l i z et h i sp l a t f o r mb u i l to n w i r e l e s sd e v i c e ，a n dw ec h o o s ej x t a 2 b yc o m p a r e i n t h ee n d ，w eu t i l i z ej x t aa n d j 2 m et od e v e l o pa l la p p l i c a t i o nf o ri n f o r m a t i o nt r a n s m i s s i o nb a s e d o nt h i sp l a t f o r m ，a n d b y t h i sa p p l i c a t i o n ，w et h i n km o b i l ep 2 pn e t w o r k i sf e a s i b l e w e h o p e t h i sm o b i l ev a l u e , a d d e d d e v e l o p m e n tp l a t f o r mi ss i g n i f i c a t i v et o3 g si n d u s t r i a l i z a t i o n k e yw o r d s ：d i s t r i b u t e d ，p 2 p , m o b i l e v a l u ea d d e ds e r v i c e ，j x t a ，j 2 m e 第1 l l 页 北京邮电人学硕士论文 基于对等模式的移动增值服务的研究 独创性( 或创新性) 声明 本人声明所呈交的论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含 其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京邮电大学或其他教育机 构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处， 本人签名：主筮盆 本人承担切相关责任。 日 i j ： r 兰 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京邮电大学有关保留和使用学位论文的规定，即： 研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京邮电大学。学校有权保留 并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许学位沦文被查阅和借阅； 学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以允许采用影印、缩印或其它复制手 段保存、汇编学位论文。( 保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释：本学位论文属于保密在一年解密后适用本授权书。非保密论文 注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 本人签名：主叁i 盘 导师签名：二4 江 日期：一甲! ：! ：三 日期：铷o r 第1 页 北京邮电大学硕士论文 基于对等模式的移动增值服务的研究 第一章引言 本章首先描述了移动增值服务当前的背景和主流技术，接着对“对等模式做了大 致的概述，然后阐述了移动通信和计算机网络融和的必要性，最后说明了本课题提出的 意义。 1 1 课题的背景介绍 通信产业的发展需要成熟、丰富的移动增值服务，而目前的业务还不能满足现在和 将来市场的需求，因而我们试图提出一种新的解决方案：基于对等模式的移动增值服务 平台。 i i i 移动增值服务 移动通信具有一个不可比拟的优势：就是它具有非常好的灵活性，不受时间、地点 的制约，这为移动通信带来了得天独厚的吸引人的业务。因此，市场驱动即用户的喜好 是移动通信最大的优越性。移动通信技术的进步为移动通信业务的发展提供了先决条件， 例如i p 技术、w a p 技术、g p r s 等先后出现，极大地促进了移动通信的发展。 回顾一下移动通信发展的价值链。手机的使用最初只是不用电线了，在任何地方、 任何时间都可以如同使用固定电话一样打电话。但是这种变化只是把用户的移动性实现 了，并没有改变传统通信的价值链，也就是说设备供应商将设备卖给运营商之后，运营 商将设备安装，再使终端用户可以使用这个业务。如此而已! 因此，我们不能局限于传统业务，随着数据通信和多媒体通信的到来，要开发新的 业务模型，才能给客户带来满意的业务。随着无线应用的持续飞速增长，使得包括手机、 双向寻呼机、p d a 及其他的下一代消费类电子无线设备正在迅速地进入市场。这将会使 得基于这些设备的应用( 移动增值服务) 的需求将会爆炸性地增长。 纵观国内的电信市场，在两方面对移动增值服务提出了前所未有的要求： 一是伴随中国的通信事业进入平稳发展期，每用户平均收入a r p u 值被逐渐摊薄并 出现明显下滑。为遏制颓势，提高a r p u 值，各运营商纷纷致力于开发增值业务，希望 其成为新的业务增长点带动收入回升，而且移动增值服务市场潜力巨大，成为各方关注 第l 页 北京邮电大学硕士论文 基于对等模式的移动增值服务的研究 和争相进入的领域。国内企业想方设法挤进，国际巨头也纷至沓来。这既是机遇，又是 挑战。 二是国内正处于启动3 g 的前夕，关于是否上，以及怎么上的问题存在广泛的争论a 3 g 可谓是当今通信领域的“一颗明星”，许多专家和业内人士纷纷在媒体上发表观点，有 的赞成，有的反对，其中业务是争论的焦点之一。消费者说：网络是应用；运营者说： 网络是服务。总之，3 0 要成功发展，离不开丰富的内容和应用的支持。 而要推出一项移动增值服务，需要考虑以下因素： 从协议结构上说，移动增值服务主要属于应用层的业务。因此要有满足这种增值业 务所需的数据承载层，一种移动增值业务可以基于不同无线技术的网络( 如g s m 、 w c d m a 、c d m a 、c d m a 2 0 0 0 网络) 。增值业务所采用的技术是业务开展的基础，以一 个完善的技术平台作为基础，配合业务数据库、终端等必要支撑，可以衍生出各种各样 的业务。 由于历史原因，许多移动增值业务的标准制订工作分散在不同的区域性组织，相对 松散的结构导致各种标准的研发风格迥异，甚至有些标准真正商用还需要厂商和运营商 对其进行二次开发，导致即便是同一种业务，不同的运营商也会或多或少存在一些差异。 所以我们需要一个移动增值服务的开发平台，并尽量保持开放性，使相似的增值服务有 可遵循的标准。 此外移动终端日益成为移动增值业务发展的重要环节。如今，终端的硬件设备( 彩 屏、摄像头等) 和软件结构( 手机嵌入式操作系统、应用开发环境等) 日新月异，这种 移动终端上的技术发展推动了移动增值业务的发展，反过来，移动增值业务的发展又对 移动终端提出了更高的要求，即需要在一个移动终端上同时实现多种增值业务功能，这 些业务之间相互的嵌套使得业务开展变得日益复杂，也对增值业务的发展带来一定影响。 目前比较成熟的移动增值业务主流技术有：基于智能卡的应用工具箱业务、基于多 媒体消息的业务、基于i m a p 4 的多媒体邮件业务、基于w a p 的浏览业务、基于g p s 的 定位业务、基于j a 、，a b ! w 的业务等。 1 1 2 对等模式 计算机对等模式( p 2 p ) 技术是目前流行于国际计算机网络技术研究领域的一个热点。 p 2 p 技术可以被应用于广泛的网络互联技术领域中，并极大地提高对因特网中信息、带 第2 页 北京邮电大学硕士论文 基于对等模式的移动增值服务的研究 宽和计算资源的利用率。p 2 p 对等网络打破了传统的客户机服务器模式，对等网络中每 个节点的地位都是相同的，每个节点既充当服务器，为其他节点提供服务，同时也充当 客户机，享用其他节点提供的服务。虽然近年来网络带宽成倍增长，但热门站点仍然不 堪重负，而空闲的链路带宽却被白白浪费掉。利用p 2 p 提供的分布式结构的目的则是有 效均衡负载，充分利用带宽。计算机的计算能力按照摩尔定律在飞速增长，但增加的讲。 算能力并未被充分挖掘，p 2 p 为充分挖掘计算机空闲的计算能力提供了可能。在p 2 p 技 术的推动下，互联网的存储模式将由现在的“内容位于中心”模式转变为“内容位于边 缘”模式。p 2 p 改变了i n t e m e t 现在的以大网站为中心的状态、重返“非中心化”，并把 权力交还给用户。 p 2 p 技术主要指由硬件形成连接后的信息控制技术，其表现形式是软件。简单的说， p 2 p 使得网络上的沟通变得容易、更直接共享和交互，真正地消除中间商。可以通过下 述特性来描述p 2 p ： 1 、p e e r ( 节点) 知道其他p e e r 的存在。 2 、p e e r 在一个虚拟的网络中运行。 3 、p e e r 同时具有c l i e n t 和s e r v e r 的特点。 4 、多个p e e r 可以组成为一个p e e r 组。 从因特网的发展来看，目前已经完全有可能开发新的p 2 p 应用程序来补充和取代现 有的集中式应用程序，文件共享程序和聊天程序的成功已经吸引了许多程序员加入p 2 p 程序的开发。而且随着技术的发展，p 2 p 所面临的安全、控制和网络使用的问题将逐步 解决。p 2 p 系统可以提供如下功能： p e e r 的独立控制能力一一用户将变得非常强大，可以创建自己的组和虚拟网 络，而且可以非常容易地发布自己的资源。 可靠性一一p 2 p 系统是任何人都可以获得的可靠系统。 扩展性一一p 2 p 系统的用户数量可以急剧膨胀，可以与最大的集中式系统媲 美。 性能一一各种资源之间可以协同工作来有效地解决问题。 p 2 p 是种技术，但更多的是一种技术思想的革命。p 2 p 使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处于边缘的终端扩散。服务器到 服务器、服务器到p c 机、p c 机到p c 机、p c 机到智能手机，就是说网络节点上的设备 都可以建立p 2 p 会话。这使人们在互联网上的共享行为被提到了一个新的层次，使人们 第3 页 北京邮电大学硕士论文 基于对等模式的移动增值服务的研究 以更主动的方式参与到网络中，每个人都能为网络的资源和功能扩展做出自己的贡献， p 2 p 技术由于得到了商业市场的广泛响应，我们相信一定会和互联网一样，在新的世纪 引发一场网络革命。 1 1 3 移动通信和计算机网络的融和 移动通信和互联网是当今信息产业发展的两个热点，这两者融合而产生的移动互联 网及其应用，必将为信息产业带来巨大商机，成为本世纪第一个十年信息产业最大的亮 点，并有预测在未来十年内该产业规模可达到万亿美元。可见，基于移动互联网的增值 业务，即移动互联网增值服务业务，其潜在的市场价值应该不会是一笔小数目，甚至用 “巨金”来形容也不为过。 随着计算机技术、移动通信技术、互联网技术的飞速发展，特别是数字技术与网络 技术的结合，计算机与通信的融合，计算机国际互联网与移动通信的融合发展，具备上 网功能的各类移动多媒体信息终端产品、各种手持式个人信息终端产品的逐渐普及以及 这些终端和网络传输数据速率的提高，推动着移动互联网及其应用的高速发展，为移动 互联网增值服务创造了广阔的市场空间和数以万亿计的市场价值。 首先，随着相关技术的成熟和相关通信基础的完善，尤其是2 5 代g s m g p r s 和 c d m a 2 0 0 0 1 x r t t 移动通信网络商用的实现，以及第三代移动通信技术3 g 的逐渐成熟， 移动互联网增值服务业务美妙的市场前景已清晰可见。 其次，移动用户、网民数量的急速增长和各类移动终端的日渐增多，以及消费者消 费观念的转变，使移动互联网增值服务业务的现实消费者和潜在消费者也在急速增多， 移动互联网增值服务业务潜在的市场价值也随之高涨。 与此同时，信息时代的到来，信息对人们生活工作的影响已经到了“面面俱到”的 程度，成了“日常用品”，获取信息和消费信息也已经成了人们的日常工作和生活的一个 组成部分。特别是随着工作生活节奏的加快，人们已不满足于从报刊杂志和坐在家里或 办公室等固定的场所里通过有线的方式来获取信息了，追求能够更为便利地获取信息和 消费信息的途径。而移动互联网所具有的功能，正好满足了人们的这一需求。人们可以 方便地通过手机等可移动的终端，随时随地查询金融、证券、交通、气象、体育、娱乐 等各种各样信息，并随时用手机进行股票交易、外汇兑换，或直接进行各类电子商务操 作，如预订宾馆客房、机票或戏票、球票等。有需求就有市场，能满足需求必定能带来 收益。消费者消费观念的转变，使移动互联网增值服务业务的巨大市场潜力正在逐渐地 第4 页 北京邮电大学硕士论文 基于对等模式的移动增值服务的研究 变现。移动短信息业务的火爆就是一个很好的证明，也充分诠释了移动增值业务的诱人 前景和所蕴藏的价值。据统计，2 0 0 5 年春节期间的短信发送量，中国移动公司的达到 8 4 亿条，中国联通公司的达到2 g 亿条。然而，短信息业务只是众多移动互联网增值服 务业务中的一个小业务。可见，移动互联网增值服务业务这座金山还只被开发了一个小 小的角，大头还在后面。 显然，日趋完善的基础设施、良好的政策环境和稳定的市场，都将使移动互联网增 值服务业务所蕴藏的“巨金”可淘。总之，2 1 世纪信息产业将由过去以技术和产品为重 点的时期进入到一个以应用和服务为主导的新时代。移动互联网增值服务是一种新兴产 业，随着移动通信网络带宽的不断提升，移动信息终端的不断成熟，信息内容日渐丰富， 肯定会变得越来越热，其潜在的巨大的市场价值必定会渐渐显现，并被挖掘。 1 2 课题提出的意义 上面对课题的背景介绍，使我们明白了必须要能够快速开发丰富的移动增值服务。 而目前业务的开发模式存在一些不足： 第一，软件的开发速度。尤其在竞争激烈的移动增值业务中，新应用推向市场的时 间( t i m e - t o m a r k e t ) 是关键。有人统计过：短信应用的平均生存周期为3 个月。也就是 说，每个应用从策划完成到推出市场的时间越短，开发成本越低，应用的市场价值也就 越大。所以，移动增值应用的技术难点，不在于应用的实现，而是在实现的速度，及质 量。而众所周知：软件开发中，时间与质量成反比。因此，我们需要一个平台，以此为 基础可以快速、高质量地进行业务的开发。 第二，软件的体系结构如何适应无线网络。不同于固定互联网，无线互联网十分的 不稳定，并且带宽有限，因此要求有一个健壮的，能够高效利用网络带宽的移动增值服 务平台，使之开发的业务能够保证用户间的消息的有效传输，并且能够提供丰富的资源。 第三，无线终端这种资源受限的开发环境也给我们带来了挑战，比如：静态存储区 十分有限，并且被所有应用共享；运行堆栈小；网络带宽小并且时延长：处理器运算能 力低；电池的续航能力不足，尤其在多媒体应用时代。 所以，我们需要研究更好的移动增值服务的开发模式，使之适应当今和未来的无线 互联网。很明显，上述限制制约了能够在无线设备上独立运行的应用程序的种类。但由 于它们具有和其他系统沟通的能力，因此，无线设备最大的潜力在于能够接入网络，使 之可以获得类似由大型计算机和存储系统构成的超级系统所拥有的能力。简单地说，无 第5 页 北京邮电大学硕士论文基于对等模式的移动增值服务的研究 线设备要想获得强大的生命力，就不得不依赖于网络。 p 2 p 计算就十分适合这些无线设备的动态环境。它有能力创建、加入对等组( p e e r g r o u p ) 并且与之互操作，或者通过发布广告来寻找和请求各种资源，基于此种特性，p 2 p 应用可以动态地找到它们所需要的，因此也更加适应无线环境中的“生活方式”。下面我 们首先介绍对等模式的实现机制，以此详细说明为什么它可以应用于无线增值领域。 第6 页 北京邮电大学硕+ 论文基于对等模式的移动增值服务的研究 第二章对等模式与现有网络技术 本章首先介绍 p 2 p 的概念，接着把对等网络与其他网络技术做了分析比较，然后描 述了对等网的实现模块和应用，最后展望 p 2 p 的发展前景。 2 1 对等模式的概述 当前，对于p 2 p 计算 1 2 尚无一个公认的统一定义。p e e r t o - p e e rw o r d i n gg r o u p ( p 2 p w g ) 将p 2 p 计算定义为“系统之间通过直接交互而实现计算机资源和服务的共 享，这些资源和服务包括信息、处理能力、高速缓存、磁盘存取器等”。g a r t n e rg r o u p 认为p 2 p 计算“使在因特网边缘的用户之间进行直接的交互，这得益于虚拟名字空间的 使用。虚拟名字空间就是将用户仓日建的名字与连接的i p 地址联系起来。”简单地说，p 2 p 应用是由物理上分布的节点组成，以协作完成某些任务；这些节点被称为对等实体( p e e r ) ， 对等意味着这些实体在执行计算、提供和消费服务时分担相同的责任。这与传统的客户 服务器模式不同。客户n 务器模式中利用少量的服务器来处理潜在的可能的大量客户的 服务请求，因此系统中的实体有明确的角色划分。 从互联网的发展历史上看，p 2 p 并不是一卜全新的概念，p 2 p 是互联网整体架构的基 础。比如，最初的u s e n e t 就是建立在被称为u u c p 的对等拨号网络之上。同样，因特网的 初期，其中的节点也是作为对等实体相互协作，在它们之间交换数据包。t c p i p 是现代 互联网整体架构的基础，但在t c p i p 中并没有客户端和服务器的概念，所有的设备都是 通讯中平等的一端。在互联网开始阶段，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。早在4 0 年前许多公司的计算结构就可以划分到现在的p 2 p 中，但是随着这些 系统的进一步发展，最初对等的设计消失了，由于带宽及处理能力等的限制，使得人们 在沟通中出现了很多中间环节，如中间服务器、导航网站、第三方信息( 交易) 平台等。 当前的因特网已经进化为个有明确的等级体系、客p n 务器模式的结构。在其中，数 量上相对较少的服务器提供诸如路由、电子邮件、w e b 、耨闻组等服务，而大量的客户机 器只是简单地调用这些服务。这些客户机器在整个因特网中处于次要的位置，因为它们 通常位于因特网的边缘，并且没有持久静态的标识( i p 地址) 。服务器客户机的架构逐 渐变成了互联网的主流，浏览变成了人们在互联网上最主要的生存方式。互联网的普通 用户似乎在慢慢的退化、和电视观众一样被动地浏览着大网站们所创造的内容。人们在 第7 页 北京邮电火学硕士论文 基于对等模式的移动增值服务的研究 网络上的主要活动是访问在哪些站点上读新闻、参与讨论组、聊天。 现在互联网的发展从表面上远离了p 2 p ，互联网上绝大部分的节点也不能和其他节点 直接地交流。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、唯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 件服务器相互协作把e - m a i l 传送到相应的服务器上去。 如今，廉价的计算能力、网络通讯能力、p c 计算机的存储能力强有力地推动了这项 技术的迅速发展。近年来p 2 p 概念再度引起了人们的注意，这归因于n a p s t e r s n g n u t e l l a 等 应用的流行。这些系统可以使最终用户建立一个共享文件的网络，以交换电子文档，包 括音乐、电影、软件等。随着这些应用的流行，数以百万的过去只作为客户端使用的机 器开始向各自的社区提供服务。可以看出p 2 p 的初衷，是开发利用位于网络边缘的资源( 存 储能力、计算能力、内容等等) 。 p 2 p 并不是指单纯的某种技术，而是一种思想，是人们对传统上客户服务器计算模 式的再思考。希望将网络计算中原本集中的活动分散开来，使位于网络边缘的实体( 泛 指用户、机器、应用等) 之间能够进行直接的交互，充分利用潜在资源，以促进资源共 享和信息交流。 2 2 对等网络与现有网络技术的分析 如果回顾一下，大家会发现在w w w 刚刚出现时，p 2 p 就是互联网的本质特征之一。 人们各自建立网页、互相做链接，而上网是沿着链接冲浪。那时的w e b 是真正的“网” ( w e b ) 。但是当y a h o o 和l y c o s 建立了搜索引擎和门户站点后，人们上网的方式被改变 了，从此到一个地方去获取所有信息。这些站点控制了信息的流动、充斥了过时的信息、 阻碍了真正的交流，或者对于很多人来说，另外还有太多的广告。而p 2 p 就是把控制权重 新还到用户手中去。他们通过p 2 p 可以共享硬盘上的文件、目录甚至整个硬盘。这将使互 联网上信息的价值得到极大提升。 在某种意义上讲，p 2 p 体现q i n t e m e t 的本质。在网络尚未发展成为现在的w e b 之前， 网民就是利用所谓的“布告板”等渠道彼此直接交换信息和文件。目前i n t e m e t 的存储模 式是“内容位于中心”，而p 2 p 技术的运用将使i n t e r n e t 上的内容向“边缘”( 用户) 移动。 这将带来以下改变：首先，客户不再需要将文件上传到服务器，而只需要使用p 2 p 与其他 计算机进行共享；其次，使用p 2 p 技术的计算机不需要静态固定的i p 地址和永久雕j i n t e m e t 连接，这使得占有极大比例的拨号上网用户也可以享受p 2 p 带来的变革。当人们加入p 2 p 第8 页 北京邮电大学硕士论文 基丁对等模式的移动增值服务的研究 网络的时候，所有人都拥有了平等的机会，所有人都拥有了极容易地在网络上创造“内 容”的机会。p 2 p 第一次使得所有上网的人都拥有了平等的机会。 而现在互联网是以b ( b r o w s e r ) s ( s e r v e r ) 或c ( c l i e n t ) s ( s e r v e r ) 结构的应用模式为 主的，这样的应用必须要设置一个拥有强大处理能力和大带宽的高性能计算机，配合高 档的服务器软件的服务器，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，信息通过服务器才可以传递。信息一般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处理后才可在网络上传递流动( 如邮件) 。 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，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 方式是符合某些市场需求的。 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。拥有p 2 p 软件的p c 就可以选择同样拥有此类软件 的另一p c 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在互联网上的p 2 p 专用网。 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关系，这也是符合市场需求的。所以s c ：；f 1 p 2 p 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 用的有效补充。 客户机服务器模式下的网络。在某一时刻大多数的客户机都不是处于满负荷的状 态，有时甚至处于空载的状态下，另外客户机的本地存储器也有大量的存储空间处于闲 置状态。p 2 p 技术的关键就是释放这部分潜力，使得个人计算机可以互相之间提供服务。 p 2 p 网络不像c s 结构那样需要依赖于一个中心服务器来提供服务，而客户机却需 要经常访问外部的网络$ 口d n s 。p 2 p 网络是一个高度互联的结构，它通过允许间歇的联机 来互相发现。p 2 p 网络中提供的服务都是基于它在所有的点( p e e r ) 中实现的，这样做的 一个好处就是有效地避免了单点故障，并且提供更多的可选择的解决方案。p 2 p 可以通过 使用各种不同的通信渠道开发有效的带宽资源。这就避免了在传统的c s 模式中使用专 门的路由器，p 2 p 使得经由各种不同的路由器进行通信成为可能。这些路由器可以是p 2 p 网络中赋予路由功能的p e e r ，从而减轻了网络拥塞。 第9 页 北京邮电大学硕士论文 2 2 1 c s 模型的结构分析 基于对等模式的移动增值服务的研究 c l i e n ta i c m 图2 1 ：c s 模式体系结构 目前最流行的网络计算模式是c s 模式，上图是一个典型的c s 模式的体系结构。c s 结构具有如下特点： 4 】 ( 1 ) 集中计算方式，信息和数据都保存在服务器端。只有服务器端具有控制能力， 客户端基本上只是一个高性能的i 0 设备。 ( 2 ) 服务器及网络的带宽决定了网络的性能。每台服务器所能提供的信息数量受到 自身存储空间的限制，而任意时刻它所能支持的客户端访问数量则既受到自身处理能力 的限制也受到服务器所在网络吞吐能力的限制。 ( 3 ) u r l 用来表示信息资源的地址，但是u r l 很少能直接体现所定位的信息的内容， 甚至不能直接链接到具体的内容上。 ( 4 ) 被发布信息的分布与生存期十分稳定。服务器只发布机器所有者想公之于众的 信息，这些信息将会在该服务器上稳定地保存一段时间，并且该服务器通常也不问断地 运行在网络上。 ( 5 ) 被发布信息的存贮与管理比较集中、规范。互联网上所有可以公开访问的信息 基本上都保存在服务器上，服务器根据适当的算法和规则管理本地信息，应答客户端的 第l o 页 北京邮电火学硕士论文 访问请求或进行计算。 2 2 ，2 p 2 p 模型的结构分析 基于对等模式的移动增值服务的研究 图2 2 ：p 2 p 模式体系结构 p 2 p 模式是非中心结构。如上图，它与c s 模式有明显的差别。 ( 1 ) 每一个对等点具有相同的地位，既可以请求服务也可以提供服务，同时扮演着 c s 模式中的服务器和客户端两个角色，还可以具有路由器和高速缓冲存储器的功能，从 而弱化了服务器的功能，甚至取消了服务器。 ( 2 ) p 2 p 技术可以使得非互连网络用户很容易地加入到系统中。在p 2 p 1 3 计算环境中 任何设备从大型机到移动电话甚至是传呼机均可以在任何地点方便地加入进 来。p 2 p 技术不仅可以应用于目前有线的互联网络，同时该技术还可以应用于无线计算技 术。 ( 3 ) 在p 2 p 模式的网络中，每个对等体可以充分利用网络上其他对等体的信息资 源、处理器周期、高速缓存和磁盘空间。 ( 4 ) p 2 p 是基于内容的寻址方式，这里的内容不仅包括信息的内容，还包括空闲机 第1 l 页 北京邮电大学硕士论文 基丁对等模式的移动增值服务的研究 时、存储空间等。p 2 e 暖i 络中，用户直接输入要索取的信息的内容，而不是信息的地址， p 2 p 软件将会把用户的请求翻译成包含此信息的节点的实际地址，而这个地址对用户来说 是透明的。 ( 5 ) p 2 p q = 的每一个对等体通常没有固定的i p 地址，并且可以常常从网络上断开。 ( 6 ) 信息的存储及发布具有随意性，缺乏集中管理。 2 2 3p 2 p 相对应的优点 通过上面的比较，可以看出p 2 p 模式相对于c s 模式的一些主要优点。 ( 1 ) p 2 p 模式最主要的优点就是资源的高度利用率。在p 2 p 网络上，闲散资源有机 会得到利用，所有节点的资源总和构成了整个网络的资源，整个网络可以被用作具有海 量存储能力、庞大的信息源和巨大计算处理能力的超级计算机。c s 模式下，纵然客户端 有大量的闲置资源，也无法被利用。 ( 2 ) 随着节点的增加，c s 模式下，服务器的负载就越来越重，形成了系统的瓶颈， 一旦服务器崩溃，整个网络也随之瘫痪。而在p 2 p 网络中，每个对等体都是一个活动的参 与者，每个对等点都向网络贡献一些资源，如存储空间、c p u 周期等。所以，对等点越 多，网络的性能越好，网络随着规模的增大而越发稳固。因此避免了传统的客户n 务器 系统中由于集中而引起的网络带宽瓶颈、性能瓶颈、安全问题等，p 2 p 结构相对更强壮、 更灵活。 ( 3 ) 基于内容的寻址方式处于一个更高的语义层次，因为用户在搜索时只需指定具 有实际意义的信息标识而不是物理地址，每个标识对应着包含这类信息的节点的集合。 这将创造一个更加精炼的信息仓库和一个更加统一的资源标识方法。 ( 4 ) 信息在网络设备问直接流动，高速及时，降低中转服务成本。由于对等实体( 泛 指用户、机器、应用等) 间能够直接地进行通信，就可以充分利用这些实体间的网络带 宽。 ( 5 ) c s 模式下的互联网是完全依赖于中心点服务器的，没有服务器，网络就 没有任何意义。而p 2 p 网络中，即使只有一个对等点存在，网络也是活动的，节点所有者 可以随意地将自己的信息发布到网络上。 下表是对p2 p 与c s 模式在若干方面的比较。 第1 2 页 北京邮电大学硕士论文基于对等模式的移动增值服务的研究 比较项目p 2 pc s 数据发布好差 数据接收 由 好 数据互动性好差 数据即时性( 传输速度)好差 数据安全性差好 数据更新好差 数据质量( 价值) 由 好 数据覆盖率和数量( 价值) 差好 数据成本控制好差 数据管理方便性 差好 表2 一l ：p 2 p 模式- 与c s 模式比较 5 p 2 p 网络模型使计算机系统之间可以直接共享信息和计算资源，而不必通过服务器中 转。它消除了客户机与服务器的差别，使得所有上网的人都拥有了平等的机会。与传统 的c s 模型相比，它在有效利用网络上大量闲置的信息资源、存储空间、处理器周期等资 源，避免服务器带来的瓶颈问题，降低服务器成本等方面有明显的优势。目前p 2 p 技术在 诸多方面得到了广泛和深入地研究，并出现了一些成果和产品，体现出巨大的商业和技 术上的发展潜力，因此也吸引了更多大型公司、著名高校和研究机构的加入，相信p 2 p 技术的研究将逐渐成为计算机领域的一个重要的热点课题。 2 3 对等模式技术的实现模块 通常人们按照盔用领域或功能对p 2 p 系统进行分类，如用于文件共享、实现协作、进 行分布处理等等。但这种分类方式无助于人们理解p 2 p 的本质。事实上p 2 p 的主旨是针对 当前在主导地位的客户服务器体系结构( 即多个客户向中央服务器发出请求来进行操作 的模式) 的一种再思考。在这个主旨之下，存在多种体系结构，但目标都在于实现一种 或多种p 2 p 技术所蕴含的基本价值取向，即：将控制分布；使信息能够跨越传统边界得以 快速扩散：以一种新的方式利用因特网边缘的资源等。 第1 3 页 北京邮电大学硕士论文 基于对等模式的移动增值服务的研究 p 2 p 3 2 作组( p e e r t o p e e rw o r d i n gg r o u p ) 将p 2 p 系统中的复杂交互细分为实体标识 管理、发现、认证、授权、操作等活动，并分析了实现这些活动的不同体系结构： 2 3 1 标识管理 标识管理标识指一个用户或实体的名字和证书，如何选择或产生标识将深刻影响到 它们以后如何被验证和如何被用于访问控制。标识管理可以分类为集中管理和本地管理， 集中管理是一种比较常见而直观的方式，即由一个中心权力机构分发标识并保证标识的 全局唯一性，集中管理往往还采用等级体系，由子权力机构管理对应的子名字空间。值 得注意的是，在这种方式下，新标识的产生必须要请求远程的权力机构，因此必须有可 用的网络连接。而本地管理的目的就是希望在没有可用网络连接的情况下产生全局可用 的标识，利用公钥密码体系是实现标识本地管理的一种比较自然的方式，任何机器都可 以在本地产生公钥私钥对，而无需请求中心服务器，利用这对密钥可以形成标识和证书。 2 3 2 发现 发现意味着如何找到当前在线的机器、服务或资源等。发现的过程至少涉及双方： 发起方和目标。发现机制的体系结构可以分为客户服务器拓扑、直接拓扑和间接拓扑。 在客户n 务器拓扑中一个中心服务器列出了系统中的可用资源。发起方只需查询这个目 录就可以找到目标，而无需与目标直接通信，n a p s t e r 就采用了这种方式。直接拓扑与间 接拓扑都不需要中心目录服务器。直接拓扑方案中每个目标只负责自己的发现，而间接 拓扑方案更常用些，其中每个目标会将不是针对自己的请求转发出去，这样有利于系统 的可伸缩性和可管理性，g n u t e l l a 是间接拓扑的典型例子。 2 3 3 认证 认证是指验证一个用户或实体的标识的过程，以证实对方就是它自己声称的身份。 一个安全p 2 p 系统，应该满足下面三个基本的安全要求：( 1 ) 机密性( c o n f i d e n t i a l i t y ) 。 确保p 2 p 消息事务得到保密。( 2 ) 完整性、真实性( i n t e g r i t y ) 。确保发送的消息或者文 件是由授权的对等体发出，网络入侵者不能修改发送的消息或者文件。 ( 3 ) 可用性 ( a v a i l a b i l i t y ) 。确保资源对授权的用户是可用的。 2 3 4 授权 授权其目的是确定一个给定标识的实体是否有权限去访问给定资源或执行给定操 作。认证和授权可以本地进行，也可以远程进行，当然有些实验系统忽略了这些安全机 制。理想上，人们希望资源提供方本地完成这些活动，但实际情况需要具体分析。比如 当一个文件( 资源) 在网络中有多个备份时，或者标识是集中管理的情况下，认证或授 第1 4 页 北京邮电大学硕士论文 基于对等模式的移动增值服务的研究 权就要远程进行了。将认证和授权完全本地化的可能方案就是利用前面提到的公钥密码 体系，但要保证密钥在网络中传递时的机密性。 2 3 5 操作 操作在具体应用中，除了上述四种基本活动之外的所有活动统称为操作。比如对于 实现文件共享的n a p s t e r 系统“操作”就是文件的拷贝。为了完成操作，体系结构上的方 案与发现机制类似。可采用客户服务器拓扑、直接拓扑、间接拓扑，另外还有一种反向 的客户服务器拓扑的形式。 客户月鼹务器拓扑。就是指由一个中心服务器处理来自多个客户的请求，主要目 的是为了使一组用户能通讯和协作。比如即时消息系统就可以使用客户服务器 拓扑，当然在即时消息系统中使用下面的直接拓扑也很常见。 直接拓扑。如果一台机器提供服务，那么客户就直接和它进行交互。主要目的是 为了共享内容。比如n 印s t e r 中，网络中的每个对等实体都自己充当文件服务器。 间接拓扑。提供服务的机器可能将具体工作委派给其它机器完成。主要目的是将 对处理器和带宽的消耗分布化。这在基于p 2 p 的内容分发系统中很典型，比如利 用分布式缓存技术就会形成间接拓扑结构。 反向的客户服务器拓扑。在这种系统中有一个中心服务器接收客户请求。但它 事实上是将请求交给处于因特网边缘的其它机器( 此时这些机器充当了服务器) 完成。主要目的是为了共享存储器、网络带宽、c p u 等基本资源。在实现c p u 资 源共享的系统中，这种拓扑最常见，比! z l ：i s e t i h o m e 系统。 上述的阐述暗含这样的概念：即p 2 p 并不意味着在集