5.2 P2P网络的主要类型（上）在线视频

第二节

P2P网络的主要类型

在P2P网络中

对等节点

能够找到存储有自己所需要下载信息资源的

对等节点的过程

称为P2P的“内容路由”

根据各种P2P网络结构

和内容路由算法的特点

P2P网络可以分为三种类型

集中式P2P网络

分布式P2P网络

混合式P2P网络

分布式P2P网络

又可进一步分为以下两种

非结构化P2P网络

和结构化P2P网络

P2P网络的问题

随着互联网的广泛应用

许多用户

可能有一些对其他用户来说感兴趣的资源

如文件 ppt文档 免费软件 音乐 影片与照片等

拥有共享文件的用户

可能需要思考的问题是

我要把这些共享文件存放在哪里

而想下载共享文件的用户

需要思考的问题是怎么能够

很快的找到我想要的文件

图中描述了P2P网络与Internet

共享资源提供者与使用者关系示意图

图中所示

在逻辑覆盖网上

相邻的两个节点

对应的物理网络节点

也许分布在两个相隔很远的地方

因此

在研究P2P网络时需要解决以下3个问题

一个是如何存储共享的信息资源

第二个是如何让其他对等节点找到信息资源

第三个是如何保证

对等网络系统的可扩展性与性能

不同类型的P2P网络提供了不同的解决方案

先看集中式P2P网络

如果采用集中式P2P网络结构设计的软件

称为第一代P2P软件

其代表性的软件是Napster

集中式P2P网络中存在一个中心的目录服务器

它为所有P2P节点

提供搜索与共享文件的服务

集中式P2P网络的特点有

P2P网络中所有的节点

都与中心目录服务器建立连接关系

形成星型拓扑结构

所有节点的资源索引

信息保存在中心目录服务器的资源索引表中

使得中心目录服务器

拥有全网的资源索引信息

资源索引信息包括文件名 关键字 节点 IP地址 端口号

当某个节点需要查询某个资源时

只需要向中心目录服务器发送“资源索引关键字”

中心目录服务器通过遍历资源索引表

就可以给用户返回查询结果

用户根据拥有该资源的节点IP地址

与端口号访问该节点

直接获取需要的资源

而传统C/S模式中

节点向文件服务器发出一个文件读取请求指令

文件服务器收到后

判断其为合法用户

并将它所需的文件传送给节点

为了帮助大家理解P2P具体的工作原理

这里以典型的

集中式P2P网络Napster为例

对工作流程进行分析

1999年Napster成为世界上第一个P2P网站

并且网站高峰时注册人数达到8000万

这是当时其它网站所望尘莫及的

图中给出了请求服务的对等端(Req)

Napster服务器提供服务的对等端(Prov)

三者之间的消息报文交互

及文件下载过程示意图

请求服务的对等端(Req)

首先需要向Napster服务器发送Login消息报文

以完成注册等初始化过程

然后是Napster服务器确认它的身份之后

返回一个Login ACK消息报文

初始化过程结束

假设请求服务的对等端首先用3个消息报文

向Napster服务器公告了3个新的共享文件

然后再用一个

消息报文向Napster服务器请求下载一个音乐文件

如果Napster服务器检索出有两个对等端

存储有请求服务的对等端需要的文件

那么它就会向请求服务的对等端

发送两个Response消息报文

请求服务的对等端

可以从回复的Response消息报文中的IP地址

向对方 节点发出HTTP: GET请求报文

如果该节点同意服务请求

就会用OK报文

连同需要下载的文件一起

连同需要下载的文件一起

作为对HTTP: GET请求报文的回复

发送到请求服务的对等端(Req)

不同消息报文所包含的信息如图所示

其中MD5算法为每一个

共享文件产生一个128位的“指纹”（即散列值）

由于任何两个不同的文件用MD5算法

计算后得到的散列值不可能相同

用MD5散列值作为一个共享文件的“指纹”

可以确保文件的唯一性

第二是分布式非结构化P2P网络

集中式P2P出现不久

分布式非结构化P2P网络

也随即出现

典型的如Gnutella与Freenet

与集中式P2P网络不同

分布式P2P网络中

不存在集中的服务器

一个新加入的节点

可以和P2P网络中的某个节点之间

随机建立连接

从而形成随机的拓扑结构

当一个节点

需要查询某一个共享文件时

将进行内容路由

将请求消息

通过随机形成的网络拓扑用洪泛法发送出去

使得全网节点都能够收到

与查询内容相关的路由请求消息

接收到查询消息的节点进行检索

判断是否有需要的文件

如果有则发出查询应答消息

这种分布式非结构化P2P网络

采取的是完全随机的

洪泛式搜索和随机转发机制

因此

分布式非结构化P2P网络又被称为“纯P2P网络”

这是一个纯Ｐ２Ｐ网络

Gnutella网络结构示意图

其中节点１新申请加入

其它节点已经形成Ｐ２Ｐ网络

第２个图给出了节点１在初始化搜索网络

检索共享文件的不同阶段

与其它节点信令交互过程示意图

首先是初始化阶段

假设节点１

已经知道对等端节点235

是网络中的活跃节点

那么节点１需要向节点235

分别发送一条消息报文

节点235收到连接请求消息报文后

需要返回一个确认消息报文给节点１

节点１收到确认消息报文后

即完成了节点１

加入这个网络的初始化过程

然后是搜索网络阶段

为了进一步探索周边的网络结构

节点１向其邻居节点235

各发送一条ＰＩＮＧ消息报文

根据洪泛法的规则

邻居节点要向各自所有的邻居节点

转发这条消息报文

接收到ＰＩＮＧ消息报文的所有节点

都要向前面转发的节点

回复一个ＰＯＮＧ消息报文

这就形成了如图所示的１２条ＰＩＮＧ消息报文

和１２条ＰＯＮＧ消息报文

这些消息报文

就可以将探索网络结构的请求消息

传遍整个网络

找到所有的对等节点

图中虚线表示的是６个

ＰＩＮＧ消息报文属于重复转发

根据网络消息报文报头中的描述符ＩＤ

可以发现该报文已经转发

就不再重复转发

尽管这是一个很小的网络

重复ＰＩＮＧ消息报文

也已经占到整个ＰＩＮＧ报文总数的５０％

这正是洪泛法的缺点

检索共享文件资源阶段

如果节点1需要下载一个MP3音乐文件

它就向相邻节点发送消息报文

相邻节点以与PING消息报文系统相同的处理方式

广播该请求共享资源的消息报文

收到消息报文的节点

不管有没有所需要的文件

它都需要接着用洪泛法转发消息

如果转发节点有所需要的文件

那么该节点就返回一个应答消息报文

请求节点收到一个或多个应答消息报文

将根据消息报文

结果集中共享文件的描述

及响应请求的节点IP 端口号

用HTTP协议下载共享文件