對等網絡

對等網絡是一種網絡結構的思想。它與目前網絡中佔據主導地位的客户端/服務器（Client/Server）結構（也就是WWW所採用的結構方式）的一個本質區別是，整個網絡結構中不存在中心節點（或中心服務器）。在P2P結構中，每一個節點（peer）大都同時具有信息消費者、信息提供者和信息通訊等三方面的功能。從計算模式上來説，P2P打破了傳統的Client/Server (C/S)模式，在網絡中的每個節點的地位都是對等的。每個節點既充當服務器，為其他節點提供服務，同時也享用其他節點提供的服務。 ^[1] 

簡單的説，P2P就是直接將人們聯繫起來，讓人們通過互聯網直接交互。P2P使得網絡上的溝通變得容易、更直接共享和交互，真正地消除中間商。 ^[1] 

P2P另一個重要特點是改變互聯網現在的以太網站為中心的狀態、重返“非中心化”，並把權力交還給用户。 ^[1] 

對等網絡是對分佈式概念的成功拓展，它將傳統方式下的服務器負擔分配到網絡中的每一節點上，每一節點都將承擔有限的存儲與計算任務，加入到網絡中的節點越多，節點貢獻的資源也就越多，其服務質量也就越高。 ^[1] 

對等網絡可運用存在於 Internet 邊緣的相對強大的計算機（個人計算機），執行較基於客户端的計算任務更高級的任務。現代的PC具有速度極快的處理器、海量內存以及超大的硬盤，而在執行常規計算任務（比如：瀏覽電子郵件和 Web）時，無法完全發揮這些設備的潛力。新式PC很容易就能同時充當許多類型的應用程序的客户端和服務器（對等方）。 ^[1] 

P2P網絡技術的特點體現在以下幾個方面： ^[1] 

網絡中的資源和服務分散在所有節點上，信息的傳輸和服務的實現都直接在節點之間進行，可以無需中間環節和服務器的介入，避免了可能的瓶頸。P2P的非中心化基本特點，帶來了其在可擴展性、健壯性等方面的優勢。 ^[1] 

在P2P網絡中，隨着用户的加入，不僅服務的需求增加了，系統整體的資源和服務能力也在同步地擴充，始終能比較容易地滿足用户的需要。理論上其可擴展性幾乎可以認為是無限的。例如：在傳統的通過FTP的文件下載方式中，當下載用户增加之後，下載速度會變得越來越慢，然而P2P網絡正好相反，加入的用户越多，P2P網絡中提供的資源就越多，下載的速度反而越快。 ^[1] 

P2P架構天生具有耐攻擊、高容錯的優點。由於服務是分散在各個節點之間進行的，部分節點或網絡遭到破壞對其它部分的影響很小。P2P網絡一般在部分節點失效時能夠自動調整整體拓撲，保持其它節點的連通性。P2P網絡通常都是以自組織的方式建立起來的，並允許節點自由地加入和離開。 ^[1] 

性能優勢是P2P被廣泛關注的一個重要原因。隨着硬件技術的發展，個人計算機的計算和存儲能力以及網絡帶寬等性能依照摩爾定理高速增長。採用P2P架構可以有效地利用互聯網中散佈的大量普通結點，將計算任務或存儲資料分佈到所有節點上。利用其中閒置的計算能力或存儲空間，達到高性能計算和海量存儲的目的。目前，P2P在這方面的應用多在學術研究方面，一旦技術成熟，能夠在工業領域推廣，則可以為許多企業節省購買大型服務器的成本。 ^[1] 

在P2P網絡中，由於信息的傳輸分散在各節點之間進行而無需經過某個集中環節，用户的隱私信息被竊聽和泄漏的可能性大大縮小。此外，目前解決Internet隱私問題主要採用中繼轉發的技術方法，從而將通信的參與者隱藏在眾多的網絡實體之中。在傳統的一些匿名通信系統中，實現這一機制依賴於某些中繼服務器節點。而在P2P中，所有參與者都可以提供中繼轉發的功能，因而大大提高了匿名通訊的靈活性和可靠性，能夠為用户提供更好的隱私保護。 ^[1] 

P2P網絡環境下由於每個節點既是服務器又是客户機，減少了對傳統C/S結構服務器計算能力、存儲能力的要求，同時因為資源分佈在多個節點，更好的實現了整個網絡的負載均衡。 ^[1] 

由於對等網絡不需要專門的服務器來做網絡支持，也不需要其他的組件來提高網絡的性能，因而組網成本較低，適用於人員少、組網簡單的場景，故常用於網絡較小的中小型企業或家庭中。 ^[1] 

與客户端/服務器網絡相比，對等網絡具有下列優勢：

1、可在網絡的中央及邊緣區域共享內容和資源。在客户端/服務器網絡中，通常只能在網絡的中央區域共享內容和資源。 ^[2] 

2、由對等方組成的網絡易於擴展，而且比單台服務器更加可靠。單台服務器會受制於單點故障，或者會在網絡使用率偏高時，形為瓶頸。 ^[2] 

3、由對等方組成的網絡可共享處理器，整合計算資源以執行分佈式計算任務，而不只是單純依賴一台計算機，如一台超級計算機。 ^[2] 

4、用户可直接訪問對等計算機上的共享資源。網絡中的對等方可直接在本地存儲器上共享文件，而不必在中央服務器上進行共享。 ^[2] 

1、影響用户計算機的性能

對等網絡中的計算機需要同時承擔服務器與工作站兩方面的任務，這就使原先的單用户計算機被當作多用户計算機來使用。在進行大批量的數據交換時，網絡的性能會受到較大的影響。 ^[2] 

2、網絡安全性較差

在對等網絡中，資源不是被集中存放在某些計算機中，而是分散地位於整個網絡之中，被若干用户所管理着，無法保證所有的用户都可以保護好各自的資源。另外對等網絡中用户賬號與密碼的管理也是個重要問題，一個用户要記憶多套賬號與密碼才可以訪問不同計算機中的資源。 ^[2] 

3、備份、恢復資源困難

對等網絡中的資源較為分散，對所有計算機中的資源進行備份與恢復都是較為複雜的。由於上述特點，對等網絡適用於用户少、規模小及安全性能要求較低的場合。 ^[2] 

P2P網絡主要基於兩種最基本的模式，即集中目錄模式和非集中目錄模式。 ^[3] 

集中目錄式的P2P模式也稱為結構化的P2P模式。在這種模式中，通過設置一箇中心服務器來負責記錄和管理所有結點的共享信息資源。每個對等結點通過查詢該服務器來了解對等網絡中哪一個結點擁有自己所需要的共享信息資源，查找到以後，獲取其主機地址，然後進一步向該主機請求自己所需要的信息資源，最後由該主機將其共享信息複製併發送給請求的主機集中目錄式P2P網絡。 ^[3] 

非集中目錄的P2P模式也稱為純P2P模式。在非集中式的P2P模式中，對等網絡不需要設置一箇中心服務器來負責記錄和管理所有結點的共享信息資源。任何一個結點要獲取某個共享信息資源都是首先詢問其相鄰結點是否有該資源，如果某個相鄰結點沒有，則進一步向它的相鄰結點詢問（詢問報文中必須包括初始請求結點的地址），直到具有該信息資源的結點接收到詢問請求，那麼就由這個結點向最初的請求結點進行肯定應答（同時指明自己的地址）。最後，由初始請求結點向這個結點提出資源請求，這個結點就將其共享信息複製併發送給初始請求結點。 ^[3] 

當前的通信模式還有Client/Server、Browser/Server和Slave/Master等。例如，企業局域網Intranet和Internet都是以Client/Server和Browser/Server為模式，而早期的主機系統則採用Slave/Master模式。這些模式的特點是：它們都是以應用為核心的，在網絡中必須有應用服務器，用户的請求必須通過應用服務器完成，用户之間的通信也要經過服務器。而在對等網絡中，用户之間可以直接通信、共享資源、協同工作。 ^[3] 

1、確定網絡的拓撲結構。 ^[4] 

2、選擇合適的傳輸介質。 ^[4] 

3、根據傳輸介質的類型、網絡的運行速度、網絡的覆蓋範圍等選擇網絡連接設備。 ^[4] 

4、硬件連接。 ^[4] 

5、網絡軟件的安裝、配置。 ^[4] 

6、設置資源共享。 ^[4] 

目前，P2P網絡計算技術正不斷應用到軍事、商業、政務、電信、通訊等領域。根據具體應用不同，可以把P2P應用軟件大致分為以下這些類型： ^[1] 

1、文件內容共享和下載，例如Napster、Gnutella、eDonkey、eMule、Maze、BT等，用户可以直接從任意一台安裝同類軟件的PC上下載或上傳文件，並檢索、複製共享的文件。 ^[1] 

2、計算能力和存儲共享，例如SETI@home、Avaki、Popular Power、Netbatch、Farsite等，可用於在網絡上將存儲對象分散存儲，或利用其空閒時間進行協同計算。 ^[1] 

3、基於P2P技術的協同處理與服務共享平台，例如JXTA、Magi、Groove等，可用於企業管理。 ^[1] 

4、P2P通訊與信息共享，例如Skype、Crowds、Onion Routing等。 ^[1] 

5、基於P2P技術的網絡電視和網絡遊戲，如沸點、PPStream、PPLive、QQLive、SopCast等，當前許多網絡遊戲也是通過對等網絡方式實現的。 ^[1] 

近年來，隨着Napster、KaZaa、BT、eMule這樣的基於P2P技術的文件共享軟件在Internet上迅速傳播，P2P技術在國際國內都引發了研究的新熱潮。 ^[1] 

目前，國際對等網絡尚無統一的標準。2000年8月成立了P2P工作組，成員包括Intel、IBM和HP公司等。發展對等網絡的其他主要障礙還有版權問題、網絡帶寬問題、管理問題和安全問題等。如何連接電話、手機和家電、工業設備等，也是對等網絡需要解決的問題。 ^[1] 

國內企業在P2P的應用領域研究一直與世界同步，開發了眾多使用廣泛的P2P產品。這些產品主要集中在文件共享與下載，網絡流媒體電視等方面。 ^[1] 

POCO 是中國領先的免費電影、音樂、動漫等多媒體分享平台，同時在線人數突破數七十萬人， 是中國最大的電影音樂動漫分享平台，是有流量控制力的，無中心服務器的第三代 P2P 資源交換平台。POCO提供多點傳輸、斷點續傳等技術，來保障傳輸過程的高效和穩定。 ^[1] 

到您想要的音樂、影視、軟件、遊戲、圖片、書籍以及各種文檔，隨時在線共享文件容量數以億計“十萬影視、百萬音樂、千萬圖片”。OP整合了Internet Explorer、Windows Media Player、RealOne Player和ACDSee ，是國內的網絡娛樂內容平台。 ^[1] 

PPLive是一款用於互聯網上大規模視頻直播的共享軟件。它使用網狀模型，有效解決了當前網絡視頻點播服務的帶寬和負載有限問題，實現用户越多，播放越流暢的特性，整體服務質量大大提高。 ^[1] 

P2P分佈式存儲系統（文件共享與下載）是一個用於對等網絡的數據存儲系統，它可以提供高效率的、魯棒的和負載平衡的文件存取功能。對於存儲系統，用户關心數據的定位、搜索以及路由的效率，安全性也是重要的因素。集中方式在很多情況下不再適用這種大規模數據存儲的要求，這就需要一個新的體系來管理系統中的數據。P2P分佈式存儲系統就是解決這樣的問題。這些研究包括全分佈式存儲系統：Oceanstore，Past和FreeHaven等。其中，基於超級點結構的半分佈式P2P應用如KaZaa、Edonkey、Morpheus、Bit Torrent等也屬於P2P共享存儲的範疇，並且用户數量急劇增加。Oceanstore和Past都提供了一種有效的廣域網存儲模型。它們的底層都建立了一個代價上限為logN的路由策略。 Past則是面向一個相對簡單而緊湊的概念，它採用Pastry提供的路由機制，試圖利用網絡中閒置的存儲節點建立一個更為完善的存儲語義。FreeHaven則建立了一個詳細的匿名體系，用來防止潛在的惡意攻擊。 ^[1] 

加入對等網絡的結點除了可以共享存儲能力之外，還可以共享CPU處理能力。目前已經有了一些基於對等網絡的計算能力共享系統，比如SETI@home。SETI@home是由加州伯克利大學開展的尋找外星生命的研究計劃。它使用P2P技術串聯所有參與研究計劃的閒置的計算機來執行復雜的運算，用來分析行星的無線電訊號，尋找宇宙可能存在其他外星文明的證據，這些電腦每天平均發揮的效能超過了全球造價最高，運算最快的超級電腦。這種計算能力共享系統還可以用於進行基因數據庫檢索和密碼破解等需要大規模計算能力的應用。 ^[1] 

在P2P協同計算方面，國內企業起步較晚。相關產品還不是很多，而國外例如Groove在這方面已經作了大量的工作，開發了相對成熟的產品。隨着協同計算概念的興起，這方面軟件的需求呈現急劇增長的趨勢，應該是一片廣闊的籃海。而且，這類軟件往往是面向企業和政府用户，所以相對於免費的P2P文件共享軟件來説，有更好的盈利空間。 ^[1] 

在P2P的流媒體技術方面，目前，流媒體傳輸的研究才剛起步不久，還有許多問題需要解決。由於P2P流媒體系統中節點的行為具有Ad-Hoc性質，如何在動態的系統環境下保證流媒體的服務質量，需要結合流媒體對QoS的要求和網絡流量分析等方面的知識，研究高效率、低代價的QoS保障機制。可研究的方向包括：服務節點的選擇、節點失效時如何保證流媒體服務的連續以及對多個發送端的傳輸調度等。 ^[1] 

基於P2P技術的VoIP產品Skype的巨大成功給P2P開闢了又一個新的領域。相關專家認為，VOIP的發展目前應該是有兩條路，一種是傳統電信運營商的路線，即在可管理的IP網上建立IMS平台發展 VoIP話音業務。這種網絡是封閉的，可管理的。另外一種是基於現有互聯網公眾公共P2P VoIP網絡。它的特點是開放的，任何人可以自由加入和離開網絡，具有分佈管理和增長能力，任何設備只要支持標準協議都可以使用。傳統電信運營商的利益需求和廣大用户的需求成為一個矛盾，但是市場的需求和VOIP 的發展趨勢是不可改變的。將來具體採用哪條路，還不確定，還要看發展，看競爭情況。或許會有很多的企業大客户、政府機構等對安全性等有特殊的要求，會採用電信運營商建立的VOIP業務，但是對於廣大普通用户來説，基於公共互聯網的P2P VoIP網絡將是大勢所趨。 ^[1] 

綜上所述，P2P技術正處在發展的春天，基於這項技術的殺手級應用將不斷湧現，這些技術將極大地改善了整個IT世界的面貌，可以説是互聯網技術的又一次新的革命。 ^[1]