對等計算

與傳統的服務器/客户機的模式不同，對等計算的體系結構是令傳統意義上作為客户機的各個計算機直接互相通訊，而這些計算機實際上同時扮演着服務器和客户機的角色，因此，對等計算模式可以有效地減少傳統服務器的壓力，使這些服務器可以更加有效的執行其專屬任務。 ^[1] 

例如，利用對等計算模式的分佈式計算技術，我們有可能將網絡上成千上萬的計算機連接在一起共同完成極其複雜的計算，成千上萬台桌面PC和工作站集結在一起所能達到的計算能力是非常可觀的，這些計算機所形成的“虛擬超級電腦”所能達到的運算能力甚至是現有的單個大型超級電腦所無法達到的。

在分佈式計算模型中，複雜的處理任務通常被劃分為簡單的“任務塊”，然後分配到所有參與計算的計算機上，雖然在過去我們也使用這種技術來完成計算，但是傳統的模式通常是建立一個專用的服務器集羣，所有計算任務僅僅在這個服務器集羣中完成。但是現在對等計算模式下的分佈式計算模型則將計算任務分配到所有可用的計算機上，特別是包括公司企業中數量巨大的桌面計算機以及空閒的部門級服務器等等。這種分佈式計算模式充分的利用桌面系統空閒的計算能力(這些計算能力過去通常只是用來運行屏幕保護程序或者乾脆是休眠了)來完成計算，一方面降低了採購大型專用服務器集羣的費用，同時也不會影響桌面計算機完成其原有的各種桌面處理任務。 ^[1] 

在企業和公司中，由於桌面系統的數量巨大，同時桌面系統的處理能力也在快速的增長，因此總的運算能力是很可觀的，但是由於桌面系統的任務特點，這些資源通常浪費嚴重。美國威斯康星大學的研究表明，多數企業對於他們所擁有的計算能力和存儲能力的使用，不到25%，DataSynapse是一家為金融行業提供分佈式計算解決方案的公司，其CEO Peter Lee 認為，即使是在繁忙的交易所中，桌面計算機的計算能力的使用也是很低的，機器的空閒狀態通常超過60%。 ^[2] 

顯然，如果我們能夠將這些被浪費掉的資源有效地收集起來，完全可以勝任很多企業的複雜計算任務，實際上，很多公司已經在利用分佈式計算來解決他們的問題了，比如，不少小型的設計工作室的美工會利用週末的時間，使用公司的多台計算機運行3D Max的網絡渲染，共同完成一段複雜的3D動畫的生成。而Intel公司也從1990年就開始使用這種技術，他們使用公司的NetBatch系統將大約10000台計算機協同在一起完成芯片設計工作，就此Intel不僅減少了很多大型主機的採購，甚至將一些已有的主機系統封存，轉而依靠上述分佈式系統。 ^[2] 

從信息技術發展趨勢的需要來看，P2P(對等計算)主要包括技術發展趨勢和用户需求。 技術發展趨勢主要包括網絡計算技術的演變、網格計算的促進和無線通信的推動三個方面。這些技術的不斷髮展，不僅為P2P 提供了技術基礎, 促進了P2P 技術的出現, 也為 P2P 提供了很好的應用模型。 ^[3] 

起源於20世紀60年代的互聯網技術以客户/服務器（C/S）模型為應用模型。為解決異種平台的互聯、互通和互操作提供了基礎保障。

以 TCP/ IP 網絡為基礎，其基本應用模型是客户/ 服務器模型。 在廣域網環境中, 客户/服務器計算模型的侷限性日益明顯。這是因為在該模型中, 大量資源集聚在少數服務器節點上, 單純依靠複雜的負載平衡算法和容錯算法已經難以向客户提供快捷的服務。 此外, 隨着訪問量的增加, 與服務器相關的網絡帶寬也必須相應增加, 才能滿足用户海量信息傳遞的要求。 雖然在基於 Web 服務的環境中, 採用數據緩存和複製技術可以在一定程度上緩解這種網絡帶寬緊張的形勢, 但要想從根本上解決這個問題, 必須從根本上改變這種集中服務的模式, P2P 技術正是在這一背景之下發展起來的。 ^[3] 

隨着計算機應用技術和網絡的普及, 網絡環境中閒置資源(包括存儲資源、計算資源等)逐漸增加。 起源於 20 世紀 90年代的網格計算(Grid Computing)[ 12] 的目的之一, 即是希望整合一個國家或者地區的超級計算機系統為一個統一的計算平台, 從而使用户可以像使用一台單獨的計算機一樣去使用這些計算機, 完成科學計算等計算密集型的任務。 網格計算是構建在可靠的通信基礎設施基礎之上 , 且利用的是可控的閒置資源, 其基本模型仍舊是客户/ 服務器方式。 受網格計算技術的啓發, 人們希望可充分利用遍佈全球的個人閒置資源, 來完成單台計算機無法勝任的任務。 以全分佈式通信模型為通信基礎設施的 P2P 技術, 充分利用網絡邊界閒置資源, 為用户構建了一個使用這些資源的友好環境, 從而可實現個人閒置資源的有效利用, 並向用户提供各種網絡計算服務。

無線接入是組建下一代互聯網的主要通信技術之一。 以無線接入為基礎, 網絡的應用模式將發生巨大轉變, 即從傳統的提供應用和信息服務為中心的集中模式, 過渡到以共享這些應用和信息資源的以人為中心的分佈式模型。 分佈式網絡環境中, 人們希望在網絡世界中的交流也採用所謂面對面的方式, 即不需通過額外的服務提供商來中轉彼此的通信信息,而是直接進行消息傳遞。P2P 技術正是實現這一方式的有效模型。 目前, 以 P2P 技術為基礎的即時消息、即時電子郵件等已經為人們所接受。 P2P技術的出現, 不僅符合人們的自然需求, 也符合信息社會發展的自然規律。

當人類邁入21 世紀信息社會之後, 其顯著特徵之一就是數字化生活:數字家電、數字信息、電子消費、電子醫療、電子教育等。為人類營造這樣的數字化生活空間，是下一代互聯網技術(Next Generation Internet , NGI)的主要目標。 而P2P 技術融合了NGI 技術和人類資源共享與信息交流的自然需要，從而可構造一個與現實世界相似的數字世界，來滿足人類的需要。

雖然目前開展對等工作較多，但無論從理論上還是從應用上，對等計算仍然存在着一些問題。

1、安全問題。由於沒有集中管理，對等計算需要安全環境來保證無序行為的有序化。對等計算基數的主要安全問題還包括：用户認證問題，數據加密與解密問題，理由安全問題，存儲與訪問安全問題、惡意破壞問題 、故意欺騙問題、應用安全問題和個人隱私問題。 ^[3] 

2、資源發現與路由算法的效率問題。目前，分佈式 Hash表模型中，資源發現與路由算法的最好效率是發現資源需要的路由表長度為 logN(其中 N 是 P2P 網絡總節點數), 查詢資源需要的通信量為 logN(其中 N 是 P2P 網絡總節點數)。如何在保證可靠性的基礎上, 優化資源發現和路由算法，是 P2P技術今後主要研究方向之一。 此外, 現有路由協議沒有考慮安全問題, 因此融入安全思想的路由算法在 P2P 的研究中也具有重要意義。 ^[3] 

3、可擴展性問題。P2P 計算技術優越於客户/ 服務器計算模式的原因之一就是P2P是全分佈式的平台, 因此可擴展性好。 而目前的P2P 系統, 或者以犧牲網絡帶寬為代價來換取可擴展性(如Gnutella, Freenet 等)，或者犧牲可擴展性來獲得資源的節約(如 Napster)。 如何兼顧二者，保持 P2P 可擴展性好的優點，將是下一代 P2P 技術重點研究內容之一。 ^[3] 

4、可管理性問題。從應用的角度來看，無序狀態需要通過管理使之有序化，從而滿足實際的需要；從技術本質來看，P2P 的本質卻強調自由，無需人為約束。自由與約束的衝突，使得現實世界中的 P2P 面臨如何管理的問題:即要實施管理，以滿足人們的需要, 又要保證自由，維持P2P 的本質特徵。 ^[3] 

5、應用模型問題。通過集中查詢機制，Napster 在音樂文件共享領域取得了空前的成功；但法律因素卻導致其被迫關閉。 Gnutella 依靠開放分佈式技術，使之擴展性好；但網絡帶寬的極大需求，使之在現有網絡基礎設施中難以應用。什麼樣的應用模型才能即保證P2P 的本質特徵不變，又能使其符合實際環境的需要，這將是 P2P 領域今後重要的研究方向之一。 ^[3]