（计算机应用技术专业论文）基于linux限制bittorrent流量的研究与设计.pdf

一 i ? f 学位论文数据集 中图分类号 t p 3 9 3 1 学科分类号 5 2 0 3 0 4 0 论文编号1 0 0 1 0 2 0 0 7 0 5 4 l密级 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名吴圣杰学号 2 0 0 4 0 0 0 5 4l 获学位专业名称计算机应用技术获学位专业代码 0 8 1 2 0 3 课题来源自选项目研究方向计算机网络 论文题目 基于l i n u x 限制b i t t o r r e n t 流量的研究与设计 关键词b i t t o r r e n t ，带宽，l i n u x ，n e t f i l t e r 框架，t c ，模块 论文答辩i e 3 期 20 0 7 - 6 - 8 论文类型 应用研究 学位论文评阕及答辩委员会情况 姓名职称工作单位学科专长 指导教师董小国教授北京化工大学 评阅人1赵英教授北京化工大学 评阅人2 0 7 m 0 2 3 评阅人3 评阅人4 评阅人5 椭员会蛳马华东教授北京邮电大学 答辩委员1 赵英 教授北京化工大学 答辩委员2王艳清高工北京化工大学 答辩委员3 答辩委员4 答辩委员5 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在中国图书资料分类法查询 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( c b r1 3 7 4 5 - 9 ) 学科分类与代码) ) 申 查询 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成 、 6 摘要 基于l i n u x 限制b i t t o r r e n t 流量的研究与设计 摘要 自从b t ( b i t t o r r e n t ) 在网络中应用以来，其发展之迅速出乎人们的意 料之外它独特的下载方式，快速高效的下载速度确实给人们带来的巨 大的方便，极大地促进了人们共享资源。但是，它也产生了一个严重的 问题：占了网络大部分的带宽，使得网络拥挤不堪，严重影响了其他正 常的网络应用，比如视频点播，网络会议，教学和科研方面的应用。因 此，本文研究和设计如何限制b i t t o r r e n t 流量，具有非常重要的意义。 本文首先阐述了b i t t o r r e n t 的概念、原理以及b i t t o r r e n t 造成的负面影响， 简要介绍了当前几种常见的限锋j l j b t 流量的方式，并且分析了他们的优点 和缺点。 其次，在分析当前常见的限制b t 流量技术的基础上，本文提出了一 种全新的限制b i t t o r r e n t 流量的设计方案。该方案是在i a n u x 下，利用 n e t f i t l e r i p t a b l e s 和t c ( t r a f f i cc o n t r 0 1 ) 来对b t 流量进行限制。n e t f i l t e r i p t a b l e s 是 l i n u x 下的信息包过滤系统，t c ( t r a f f i cc o n t r 0 1 ) 是l i n u x 下的带宽管理系统。 本文充分利用这些技术，设计并构建一个既能全面封杀b i t t o r r e n t 流量，又 能根据实际情况灵活调整b i t t o r r e n t 下载带宽的系统。在校园网上应用该系 统，既可以保证教学和研究等正常的网络应用，又能满足一部分人下载 b i t t o r r e n t 的愿望。 最后，本文对限$ 1 j b i t t o r r e n t 流量的系统进行了各项测试和分析，得出 结论，并对该课题的后续工作进行展望。 。 北京化t 人学硕：l ：论文 ：b i t t o r r e n t ，带宽，l i n u x ，n e t f i l t e r 框架，t c ，模块 2 气 - 。- 。- - 。- 。_ - _ _ - - _ - 。_ _ - - - _ - _ _ 。_ - _ _ _ _ 。_ - - _ l l 一一一_ t h es t u d ya n d d e s i g nr e s t r i c n o no n b i t - r o r r e n tt r a f i 幔cb a s e do nu n u x a b s t r a c t s i n c eb t ( b i t t o r r e n t ) h a sb e e na p p l i e di nt h en e t w o r k ，i t sr a p i d d e v e l o p m e n tc a m e s a sas u r p r i s et op e o p l e se x p e c t a t i o n s i to f f e r i n g u n i q u e ， e f ! f i c i e n tm e t h o df o rd o w n l o a d i n gf i l e s ，i si n d e e da g r e a tc o n v e n i e n c ef o r p e o p l e i tw i l lg r e a t l yp r o m o t et h es h a r i n go fr e s o u r c e s h o w e v e r ，i ta l s o r a i s e sas e r i o u sp r o b l e m ：o c c u p y i n gm o s to ft h en e t w o r kb a n d w i d t h i t s e r i o u s l y a f f e c t st h en o r m a l a p p l i c a t i o n s o f n e t w o r k ,s u c h a s v i d e o - o n - d e m a n d ，i n t e r n e tt e a c h i n ga n dr e s e a r c ha p p l i c a t i o n s t h e r e f o r e ， h o wt or e s t r i c tt h ef l o wo f b i t t o t r e n t ，i sav e r yu e s f u l i s s u e s f i r s t l y ，t h i sp a p e rd e s c r i b e st h e i m p a c to fb i t t o r r e n t t h e nt h i sp a p e r f l o wo fb tc u r r e n t l y ，a sw e l la s w e a k n e s s e s c o n c e p t , p r i n c i p l ea n dt h en e g a t i v e d e s c r i b e ss e v e r a lr e s t r i c t i o n so nt h e a n a l y s i s o ft h e i r a d v a n t a g e s a n d s e c o n d l y ，b ya n a l y s i s i n gt h ec u r r e n tc o m m o nt e c h n o l o g yo ft h e r e s t r i c t i o n so nb t f l o w ，t h i sp a p e rd e s i g n san e wp r o g r a mo f r e s t r i c t i n gt h e f l o wo fb i t t o r r e n t n l i sp r o g r a mu s e st e c h n o l o g yo fn e t f i t l e r i p t a b l e sa n d t c ( t r a f f i cc o n t r 0 1 ) o nt h eb a s eo fl i n u x n e t f i t l e r i p t a b l e si sai n f o r m a t i o n p a c k e tf i l t e r i n gs y s t e mi nl i n u x ，a n dt c ( t r a f f i cc o n t r 0 1 ) i sab a n d w i d t h m a n a g e m e n ts y s t e mi nl i n u x t h i sp a p e rw i l lm a k ef u l lu s eo ft h e s e t e c h n o l o g i e st od e s i g na n db u i l das y s t e mw h i c hc a nn oo n l yb l o c kt h eb t f l o wb u ta l s oa d j u s tb i t t o r r e n tb a n d w i d t h a c c o r d i n gt ot h ea c t u a ls i t u a t i o n u s et h i ss y s t e mo nt h ec a m p u sw ec a ne n s u r et h a tt h en o r m a lt e a c h i n ga n d r e s e a r c hn e t w o r ka p p l i c a t i o n s ，a n da l s ob ea b l et o s a t i s f yt h ed e s i r eo f s o m e o n et ot l s et h eb i t t o r r e n t f i n a l l y ，t h i sp a p e rt e s t st h es y s t e mo fr e s t r i c t i o n so nt h ef l o wo f b i t t o r r e n t ，t h e nc o m i n gt oac o n c l u s i o n a n dl o o ka h e a df o l l o w u pw o r ki n 3 4 目录 目录 第一章绪论。1 1 1 课题的研究背景1 1 2 课题的开发环境l 1 3 课题主要研究内容2 1 4 论文结构2 第二章b t 简介与当前限制b t 的技术一3 2 1b t 的概念3 2 2b t 的原理3 2 2 1b t 的主体设计思想3 2 2 2b t 系统的组成4 2 2 3b t 会话过程5 2 2 4b t 协议介绍二6 2 3 传统下载模式与b t 下载模式的比较8 2 4 当前限制b t 的主流技术9 2 4 1 限制浏览b t 网站1 0 2 4 2 禁止访问t r a c k e r 服务器1 0 2 4 3 封闭b t 下载端口1 0 第三章限制b t 流量的关键技术 3 1 基于l i n u x 的n e t f i l t e r i p t a b l e s 防火墙。1 2 3 1 1n e t f i l t e r 框架简介1 2 3 1 2n e t f i l t e r 框架的特性1 2 3 1 3n e t f i l t e r 的结构1 3 3 1 4 钩子函数1 3 3 1 5n e t f i l t e r3 - 作原理：k 1 6 3 1 6 防火墙的用户空间操作工具i p t a b l e s 1 9 3 2 基于l i n u x 的带宽管理系统( 1 ) 2 3 3 2 1 带宽管理系统( 1 ) 简介2 3 5 北京化t 人学硕：i ：论文 3 2 2t c 流程示意图2 3 3 2 3t c 中的队列2 4 3 2 3t c 中的类。2 6 3 2 4t c 中的过滤器。2 9 3 2 5 数据包的流向过程3 2 第四章限制b t 流量的概要设计：一3 3 4 1 系统的网络拓扑结构3 3 4 2 限制b t 流量系统的要求3 3 4 3 网络环境。3 4 4 4 识别b t 特征码3 4 4 5 限制b t 数据包的系统模型“ 4 6 带宽管理功能3 5 第五章限制b t 流量的详细设计。一一。一。一。3 6 5 1 限制b t 流量服务器的系统结构3 6 5 2b t 包过滤系统的设计与实现3 6 5 2 1b t 包过滤系统的框架结构。3 6 5 2 2c o n t r o l b t 模块的加载3 8 5 3 带宽管理功能的设计与实现3 9 5 3 1 带宽管理系统的框架结构3 9 5 3 2 控制策略o 4 1 5 3 3 具体实现4 1 5 4 备用链路4 2 第六章测试与分析 6 1 测试环境。4 3 6 2 测试内容。4 3 6 3 测试过程4 3 6 3 1 测试一：完全封杀b t 4 3 6 3 2 测试二：总速率限制策略4 5 6 3 3 测试三：上行流量控制策略4 5 6 7 北京化t 大学硕：j 二论文 8 目录 c h a p t e r 1i n t r o d u c t i o n c o n t e n t s l 1 1b a c k g r o u n do fr e s e a r c h 1 1 2d e v e l o p m e n te n v i r o n m e n to fr e s e a r c h 1 1 3s u m m a r yc o n t e n to f p a p e r 2 1 4c o n t e n ts t r u c t u r eo fp a p e r 2 c h a p t e r2s u m m a r yo f b ta n d t e c h n o l o g i e so nr e s t r i c t i n gb tf l o w 3 2 1c o n c e p to fb t ：3 2 2p r i n c i p l eo fl j i t ：； 2 2 1d e s i g no fb t 。3 2 2 2c o m p o n e n to fb ts y s t e m 4 2 2 3c o n v e r s a t i o n a lp r o c e s so fb t 厶5 2 2 4p r o t o c o lo fb t 。6 2 3c o m p a r ed o w n l o a dm o d e lo fb t a n dd o w n l o a dm o d e lo ft r a d i t i o n a l 。8 2 4m a i nt e c h o n o g yo fr e s t r i n t i n gb tf l o w 9 2 4 1p r o h i b i tt ob r o w s eb t1 9 i i r e b s i t e 1 0 2 4 2p r o h i b i tt oa c c e s st r a c k e rs e r v e r 1 0 2 4 3s h u td o w np o r t so fb t 。l o c h a p t e r 3c r i t i c a lt e c h o n o g i e so f r e s t r i c t i n gb t f l o w 3 1n e t f i l t e r i p t a b l e si nl i n u x 1 2 3 1 1i n t r o d u c t i o no fn e t f i l t e r 1 2 3 1 2f e a t u r e so fn e t f i l t e r 1 2 3 1 3s t r u c t u r eo fn e t f i l t e r 1 3 3 1 4h o o kf u n c t i o n j 】【3 3 1 5p r i n c i p l eo fn e t f i l t e r 1 6 3 】【6i p t a b l e s 1 9 3 2b a n d w i d t hm a n a g e m e n ts y s t e mb a s e dl i n u x o c ) 2 3 9 c h a p t e r 6t e s ta n da n a l y s e 6 1e n v i r o n m e n to ft e s t 4 3 6 2c o n t e n t so ft h t 4 3 6 3p r o c e s so fc o n t e n t s 4 3 6 3 1t e s t1 ：d r o pb td a t ap a c k e t s 4 3 6 3 2t e s t2 ：s t r a t e g yo ft o t a lr a t el i m i t i n g 4 5 1 0 目录 6 3 3t e s t3 ：s t r a t e g yo fu p s t r e a mf l o wc o n t r o l 4 5 6 3 4t e s t4 ：s t r a t e g yb a s e do nt h ec l a s s i f i c a t i o nd e s t i n a t i o n 4 6 6 3 5t e s t5 ：t i m es t r a t e g y ? 4 7 6 4c o n c l u s i o n j l i r 7 c h a p t e r7s u m m a r y o fr e s e a r c ha n d p r o s p e c t 4 9 7 1s u m m a r yo fr e s e a r c h 4 9 7 2p r o s p e c t 4 9 r e f e f e n c e 。5 0 t h a n k s 。5 2 r e s e a r c ha c h i e v e m e n ta n d p a p e r p u b l i s h e d 5 3 i n t r o d u c t i o no f a u t h o ra n d t u t o r 5 4 1 l 北京化工大学硕：j ：论文 第一章绪论 1 1 课题的研究背景 第一章绪论 b t 是一种p 2 p 共享软件，全名叫“b i t t o r r e n t 一，中文全称“比特流 ，是目前 网民“点对点 下载网上文件时最喜欢使用的一种软件，一般用它来共享大型文件， 比如电影和电脑软件。 b t 自从在网络中应用以来，其发展之迅速出乎人们的意料之外。它给人们带来了 全新的下载方式，对于文件传输和文件共享具有巨大的促进作用。但是，它也产生了 一个严重的问题：占用网络大部分的带宽，使得网络拥挤不堪，消耗大量的带宽资源， 使出口路由器负载大大增加，甚至造成网络的瘫痪。从铁通互联网c t t n e t 的实际检测 情况看，它的应用已占用了4 0 - - 7 0 的带宽。据统计，现在全球因特网数据流量大 概有三分之一是在使用b t 或类似软件下载时产生的。一些网吧和学校更是对b t 下载造 成的危害束手无策。一小部分用户使用b t 就会影响到大量用户正常使用网络，比如 视频点播、网络会议、教学和科研方面的应用。 在目前带宽资源不是很丰富，很多出口路由器还不可能都是高性能的路由器的 情况下，限制或者禁止b t 的流量对网络的正常管理和使用具有很重要的意义。 但是当前限制b t 流量的技术不太成熟，效果也不太明显，很多网管员只是采用 初级的限制手段，比如封端口，找出使用b t 的用户进行劝阻等。这些方法执行起来 效率低下，而且效果也不太显著。 现今，国外已有研究机构致力于此技术的研究，并且已经有相关的产品问世， 但是由于其技术门槛问题，国内没有相关的产品。因此，现在市场此类产品均是国 外的产品，价格相当昂贵。所以，研究这项课题既具有科研意义，又具有现实意义。 1 2 课题的开发环境 本课题是在l i n u x 系统下开发的。 l i n u x 是一种免费的操作系统，以其独有的高效、健壮、可扩展性、功能 齐备、可以免费得到以及源代码开放的特性，赢得了全球包括软、硬件开发商、程 序员以及个人用户的青睐。 l i n u x 操作系统核心最早是由芬兰的l i n u st o r v a l d s1 9 9 1 年8 月在芬兰赫尔辛基 大学上学时发布的，l i n u x 一项最大的特色在于源代码完全公开，在符合g n u g p l ( g e n e r a lp u b l i cl i c e n s e ) 的原则下，任何人皆可自由取得、散布、甚至修改源代 码。经过众多世界顶尖的软件工程师的不断修改和完善，l i n u x 得以在全球普及开 来，在服务器领域及个人桌面版得到越来越多的应用。 北京化工大学硕士论文 l i n u x 操作系统良好的网络性能和开放源码的特点，使得在其上布置防火墙有 了一个可靠的基石，也使得越来越多的用户选择了l i n u x 作为其防火墙的操作平 台l i n u x 2 4 以后的内核版本中都带有n e t f i l t e r 防火墙框架，其功能和性能可与多 数的商业防火墙产品媲美。在国内，大多数防火墙借鉴了n e t f i l t e r 的结构。l i n u x 还有一个重要的模块是t c ( t r a f f i cc o n t r 0 1 ) ，顾名思义为流量控制。该模块具有强大 的带宽管理功能。 本课题利用n e t f i l t e r 防火墙进行数据包过滤，利用t c 进行流量控制、带宽管 理。基于这两种技术开发出的限制b t 流量的系统能够很好地满足目前网吧，学校 等领域的要求。 1 3 课题主要研究内容 本文分析了当前主流的限$ ) j b t 流量技术，比较了它们的优缺点。在提出了一种全 新的限制b t 流量的设计方案。该方案是在l i n u x 系统下，利用瞅f i t l 郇t a b l e + t c ( 昀伍c c o n t r 0 1 ) 来对b t 流量进行限制。该技术使用透明网关的原理，使得过滤b t 数据包非 常准确、高效。本文利用这些技术，设计并构建一个既能全面封杀b i t t o r r e n t 流量， 又能根据实际情况灵活地调整b i t t o r r e n t 下载带宽的系统，并在各种条件下进行了测 试。 1 4 论文结构 本论文首先在第二章介绍了b t 的概念、b t 的下载原理、b t 系统的组成和b t 的会话过程，以及当前限制b t 的几种技术，分析它们的优缺点。由于本文所设计 的限制b t 流量的系统涉及到l i n u x 下的n e t f i l t e r i p t a b l e s 和t c ( t r a 伍cc o n t r 0 1 ) 模 块，因此本文在第三章详细介绍了l i n u x 下的n e t f i l t e r i p t a b l e s 和t c ( t r a 伍cc o n t r 0 1 ) 的原理和使用方法。第四章中，对限制b t 流量的系统做了概要的设计，提出设计 思想。在第五章，详细介绍了限制b t 流量的系统是如何实现的。第六章中，对限 制b t 流量的系统进行各项测试。最后，在第七章中对课题研究阶段中所做的工作 做了总结和并对未来进行展望。 2 第二章b t 简介与当前限制b t 的技术 2 1b t 的概念 第二章b t 简介与当前限朱i b t 的技术 b i t t o r r e n t 是由b r a i nc o h e n 设计的一种基于p 2 p ( p e e r - t o - p e e r ) 的文件共享协 议。它是一个多点下载的源码公开的软件，使用非常方便，就像一个浏览器插件， 很适合新发布的热门下载。其特点跟普通下载软件刚好相反就是：下载的入越多， 速度越快。通常使用一般下载软件时，限于双方的网络速度，如果下载一个比较大 的文件往往会耗费很长时间，而且一旦下载人数过多还能导致无法下载。 b t 的工作原理其实也很简单。一般的下载方式或者下载工具，都需要先直接连接 到服务器再进行下载，这就给对方计算机资源、带宽提出了较高的要求，如果同一时 间有多人下载就会影响传输速度。而b t 所采用的全新的集群下载技术，给了整个下载 群体一个真正的共享空间。 2 2b t 的原理 2 2 1b t 的主体设计思想 b t 是为多个用户传输大型文件而设计的文件传输协议，主体设计思想是将文 件分散为多个块，然后将分散的文件块分发给不同的用户，用户之间再互相交换文 件块。改变过去多个用户从一台服务器读取文件的思想，直接在用户之间进行文件 交换，大大提高了下载传输的速度。 可以这样理解：首先在客户端把一个完整的文件分成了z 个部分，用户a 在服 务器随机下载了第n 各部分，用户b 在服务器随机下载了第m 个部分，这样用户 a 的b t 就会根据情况到用户b 的电脑上去拿已经下载好的第m 部分，用户b 的 b t 也会根据情况到甲的电脑上去拿已经下载好的第n 部分，这样不但减轻了服务 器端的负荷，也加快了用户方( a 、b ) 的下载速度，效率也提高了。而且用户在下载 的同时，也在上传心1 。 b t 这种下载方式实际上是下载者之间“互助协助 ，一个下载者不再是简单 的材下载 者，他既要下载，又要充当服务器把自己已经下载的文件或者某些已经 下载的部分提供给其他用户使用。b t 下载把过去那种“p e e r - t o - p e e r 的下载方式 进化成为“p e e r s t o - p e e r s ，大大提高了下载速度。具体地讲，过去的“点对点 ， 是指一个具有完整文件的点对应多个下载该文件的点，而b t 的“点对点”则是真 正意义上的“多点对多点 h ，。 ( 1 ) w e b 服务器 该服务器提供了b t 发布的统一管理，用来进行b t 发布，并提供t o r r e n t 文件 的下载。它跟网上通用的w e b 服务器相似，通常是在w i n d o w s 的操作系统下架 构的h 1 。 ( 2 ) 跟踪器( t r a c k e r ) t r a c k e r 是指运行于服务器上的一个程序，这个程序能够追踪到底有多少人同 时在下载同一个文件。搜索网络上所有的点( p e e r s ) ，其中包括种子( s e e d s ) 和下 载者( 1 e e c h e r s ) 。并建立动态的用户列表( 1 i s t ) ，列表中包括其他在线用户的m ， i n f oh a s h 等信息。用户会定时的发送k e e p a l i v e 包，并告诉t r a c k e r 它的下载、上 传等状态。客户端连上t r a c k e r 服务器，就会获得下载人员的名单，根据这个，b t 会 4 第二章b t 简介与当前限制b t 的技术， 自动连上别人的机器进行下载。它应该与w e b 服务器分离独立安装在别的机子上， 但现在普遍的作法是将t r a c k e r 与w e b 服务器同时安装在一台微机上。 种子( s e e d s ) 简单的说，就是在b t 下载链中的发布者或下载完成者并保持文 件链接不关闭提供数据的用户。而下载者( 1 e e c h e r s ) 是指下载未完成的用户。 t r a c k e r 是b i t t o r r e n t 服务器最关键的一部分，如果t r a c k e r 关闭了，发布页上的 所有种子都将失效嵋】。 ( 3 ) 静态的“m e t a - i n f o 片文件( t o r r e n t 文件) t o r r e n tf i l e 命名为：b t 下载链表文件，链表记录下载链的相关数据。如果你 要发布一个b t 下载，就要首先编译你要发布的文件，生成t o r r e n t 文件，然后启动 下载链种子。t o r r e n t 文件并不等于要下载的文件，它只是提供一些初始化信息，使 你能连接到需要下载的数据，发布t o r r e n t 的用户，需要启动第一次下载，并把保存 目录指向你要发布的文件，这样b t 软件就会扫描以后提供给其他人下载。它也是 很重要的，如果没有t o r r e n t 文件，你就无法知道下载的位置旧。 t o r r e n t 文件的作用：纪录了发布服务器的位置( a n n o u n c e 后跟的就是t r a c k e r 的位置) ，让b t 知道是哪个t r a c k e r 服务器发布的，然后是一些文件信息：文件名， 目录名，长度等等，最后是片段长度，和片段的s h a l 校验码( b t 为了实现续传和文 件校验，就把文件分成若干个片段) 。 ( 4 ) 具有完整文件的客户端( s e e d s ) 。 这个客户端具有完整的下载文件，也就是通常所说的种子( s e e d s ) 。种子的在 线才能保证其他的客户端不断的进行下载，直到完成整个文件的下载。种子是很重 要的，而且它的数目越多，下载的速度也会越快h ， ( 5 ) 具有w e b 浏览器和b t 下载软件的客户端( 1 e e c h e r s ) b t 客户端一般装有w e b 浏览器和b t 下载的源程序，通过w e b 浏览器连接到服务 器，然后下载得至w j t o r r e n t 文件，再通过h t r p 协议和t r a c k e r s 服务器取得联系。t r a c k e r 服务器可以提供给b t 客户端其他在线的用户，并与这些用户连接起来，从他们那里 取得需要下载的文件。客户端还要向t r a c k e r 实时的报告下载的状态，其中包括在线 的种子数目，下载人数，文件下载量，下载速度，文件上传量，上传速度，出错情 况等信息哺1 。 2 2 3b t 会话过程 b t 作为一种文件传送协议，并不使用客户服务器的方式，而是点到点( p e e r t o p e e r ) 的传输方式。其中的w 曲服务器和t r a c k e r 与传统意义上的服务器不同，它 们不提供要下载的源文件，只提供一些用户需要互连的信息，仅仅起到传话筒的作 用。 5 自己的集群( p e e rs e t s ) ，然后通过p e e r 交换协议开始进行文件传输与交换。 b t 软件将文件分成了许多大小不等的片断，也叫文件块( p i e c e ) ，并采用s h a l h a s h 算法来对文件块进行校验，确保文件传输的正确性。由于用户是直接连接到对 方的微机上去下载，一个用户连接了多个用户同时进行下载不同的文件块，而不是 到统一的一个服务器去下载，减少了服务器的负荷，因而下载带宽得到充分的保证， 速度就会非常快。文件下载过程中，随时允许用户的退出与加入。用户之间的文件 传输是在t c p 协议基础上进行的n 们。 2 2 4b t 协议介绍 6 第二章b t 简介与当前限制b t 的技术 现在简单描述一下b t 会话过程中使用到的协议。b t 协议主要包括三方面的内 容：t o r r e n t 文件格式规定、t r a c k e rh t y p 协议和p e e r 交换协议。 用户与t r a c k e r 之间的通信使用的是h t t p 协议。用户首先向t r a c k e r 发送h 下r p g e t 请求，这个请求包括用户给t r a c k e r 的一些信息，t m c k e r 会将其进行统计。 t m c k e r 然后给用户发回响应，这个响应包括点的列表信息，通过列表用户可以与其 他人建立连接】。 p e e r 交换协议中用户之间的通信过程： 用户 。h a n d s h a k e 包含i 咄枷p e e r _ i d r 、 一 用户b 的i 啦 痢p r i d 与用户坏匹配 v 、 ， 用户啪近k 蛹p e e r - i 齿用户 匹配 ， 、 m e s s a g e 一 交换信息 ， 、。舱s s a g e 、 ， 用户b 图2 3 两个b t 用户之间的通信过程 f i g 2 - 3t h ep r o c e s so fc o m m u n i c a t i o nb e t w e e nt w op e e r s 用户与其他人建立连接时，首先发送握手信号( h a n d s h a k e ) ，握手信号中带有 i n f o _ h a s h 和p c e r _ i d 信息，对方如果有相同的i n f oh a s h 和与之匹配的p e e r _ i d ，就回 复用户响应，进行信息( m e s s a g e ) 交换。否则，对方会断掉连接。 握手信号( h a n d s h a k e ) 握手信号( h a n d s h a k e ) 最先由希望得到下载文件的用户发送。它的格式为： p s t r l e n ：p s t r 的字符串长。( p s t l e n = 1 9 ) p s t r ：协议的字符串标识符。( p s t r = ”b i t t o r r e l l tp r o t o c o l 一) r e s e r v e c l ：保留的8 个字节位。 i n f o _ h a s h ：2 0 个字节的s h a lh a s h 校验码，与t r a c k e rg e t 请求中的i n f 0 h a s h 相同。 7 北京化工大学硕士论文 p e e r _ i d ：用户的唯一标识m ，2 0 字节长。 握手信号完成后，用户之间开始交换信息。 信息( m e s s a g e ) p e e r 交换协议中信息( m e s s a g e ) 的表示格式是： p a y l o a d ) 1 e n g t hp r e f i x ：表示信息的长度。 m e s s a g ei d ：一个十进制的数。 p a y l o a d ：信息的承载内容。 信息( m e s s a g e ) 的种类有： k e e p - a l i v e ： k e e p - a l i v e 是0 字节的信息。 c h o k e ： h a v e ： 通常在b i t f i e l d 发送给对方用户后，用户还会下载新的文件块。h a v e 信息用来 表示用户新下载的p i e c e , p i e c ei n d e x 表示块的索引号。 b i t f i e l d ： 在握手队列完成后，其他信息未发送前，会立即发送b i t f i e l d 信息告诉对方自己 所拥有的文件块。如果用户没有p i e c e s ，就没有必要发送此信息。b i t f i e l d 信息表示 用户所有的p i e c e 的位图。它是变长的，x 的值就是b i t f i e l d 的长度。关键字b i t f i e l d 表示拥有的文件块的内容n