P2P技术及其应用ppt课件.ppt
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1、P2P技术及其应用设计一所 佟敏1/13/20231/13/20231 1在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确第1章 P2P技术概述 1.1 1.1 什么是什么是P2P P2P P2PP2P即即peer-to-peerpeer-to-peer的缩写。而的缩写。而peerpeer在英语里是在英语里是“同等者同等者”、“同事同事”及及“伙伴伙伴”的意思。因此,的意思。因此,P2PP2P也就可以理解为也就可以理解为“伙伴对伙伴伙伴对伙伴”的意思,或称为对等联网。的意思,或称为对等联网。P2PP2P也可以被看作为一种思想,它具有改
2、变整个因特网基也可以被看作为一种思想,它具有改变整个因特网基础的潜能的思想。虽然从纯技术角度而言,础的潜能的思想。虽然从纯技术角度而言,P2PP2P并未激发并未激发出任何重大的创新,而更多的是改变了人们对因特网的理出任何重大的创新,而更多的是改变了人们对因特网的理解与认识。正是由于这个原因,解与认识。正是由于这个原因,IBMIBM早就宣称早就宣称P2PP2P不是一不是一个技术概念,而是一个社会和经济现象。个技术概念,而是一个社会和经济现象。P2PP2P技术是目前国际计算机网络技术领域研究的一个热点,技术是目前国际计算机网络技术领域研究的一个热点,被财富杂志誉为将改变因特网未来的四大新技术之一,
3、被财富杂志誉为将改变因特网未来的四大新技术之一,甚至被认为是无线宽带因特网的未来技术。甚至被认为是无线宽带因特网的未来技术。1/13/20231/13/20232 2在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确图1-1 C/S模式 图1-2 P2P模式1/13/20231/13/20233 3在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确图1-3 第一代P2P网络采用中央控制网络体系结构早期的Napster就采用这种结构。它采用快速搜索算法,排队响应时间短,使用简单的协
4、议能够提供高性能和弹性,缺点是容易中断服务。1/13/20231/13/20234 4在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确图图1-4 1-4 第二代第二代P2PP2P采用分散分布网络体系结构采用分散分布网络体系结构 不再使用中央服务器,消除了中央服务器带来的问题。没有中央控制点,不再使用中央服务器,消除了中央服务器带来的问题。没有中央控制点,不会因为一点故障导致全部瘫痪,是真正的分布式网络。由于每次搜索不会因为一点故障导致全部瘫痪,是真正的分布式网络。由于每次搜索都要在全网进行,造成大量网络流量,致使其搜索速度慢、排队响应
5、时都要在全网进行,造成大量网络流量,致使其搜索速度慢、排队响应时间长。用户间长。用户PCPC的性能及其与网络连接的方式决定网络弹性和性能。这种的性能及其与网络连接的方式决定网络弹性和性能。这种模式具有自组织(模式具有自组织(ad-hocad-hoc)行为,降低了拥有者的成本,提供可扩展性。)行为,降低了拥有者的成本,提供可扩展性。特别适合在自组织(特别适合在自组织(ad-hocad-hoc)网上的应用,如即时通信等。)网上的应用,如即时通信等。1/13/20231/13/20235 5在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确
6、第三代第三代P2PP2P采用混合网络体系结构,如图采用混合网络体系结构,如图1-51-5所示。这种模式综合第一代和第二代的优所示。这种模式综合第一代和第二代的优点,用分布的超级节点取代中央检索服务器。采用分层次的快速搜索改进了搜索性能,点,用分布的超级节点取代中央检索服务器。采用分层次的快速搜索改进了搜索性能,缩短了排队响应时间,每次排队产生的流量低于第二代分布网络。超级智能节点的布缩短了排队响应时间,每次排队产生的流量低于第二代分布网络。超级智能节点的布设提供高性能和弹性。没有中央控制点,不会因为一点故障导致全部瘫痪。设提供高性能和弹性。没有中央控制点,不会因为一点故障导致全部瘫痪。内容被分
7、布存储在分布的存储器和客户终端中。通过快速检索系统可以快速发现内容内容被分布存储在分布的存储器和客户终端中。通过快速检索系统可以快速发现内容分布存储的位置。目前常用的分布存储的位置。目前常用的P2PP2P软件有软件有BTBT、edonkyedonky和和GnutellaGnutella等,这些软件采用等,这些软件采用“快快速追踪速追踪”技术构成技术构成P2PP2P网络,有着许多传统客户机服务器网络所没有的优点。技术上网络,有着许多传统客户机服务器网络所没有的优点。技术上不但可以大大的减少文件搜寻的时间,更重要的是可以不用昂贵的中央控制硬件设备不但可以大大的减少文件搜寻的时间,更重要的是可以不用
8、昂贵的中央控制硬件设备(服务器等)。这种(服务器等)。这种P2PP2P网络使用终端本身电脑的处理能力,网络处理能力随着终端使网络使用终端本身电脑的处理能力,网络处理能力随着终端使用者人数增长而增加。用者人数增长而增加。1/13/20231/13/20236 6在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确第四代P2P技术第四代第四代P2PP2P目前正在发展中,主要发展的技术有动态端口目前正在发展中,主要发展的技术有动态端口选择和双向下载。动态端口选择:目前选择和双向下载。动态端口选择:目前P2PP2P使用固定的端使用固定的端口,但是
9、一些公司已经开始引入协议可以动态选择传输端口,但是一些公司已经开始引入协议可以动态选择传输端口,端口的数目一般在口,端口的数目一般在1 0244 0001 0244 000之间。有的协议甚至之间。有的协议甚至让让P2PP2P流可以用原来用于流可以用原来用于HTTPHTTP(SMTPSMTP)的端口)的端口8080(2525)来传输以便隐藏。这将使识别跨运营商网络的来传输以便隐藏。这将使识别跨运营商网络的P2PP2P流、掌流、掌握其流量变得更困难。双向下载:握其流量变得更困难。双向下载:eDeD和和BTBT等公司进一步等公司进一步发展引入双向流下载。可以多路并行下载和上载一个文件发展引入双向流下
10、载。可以多路并行下载和上载一个文件或多路并行下载一个文件的一部分,而目前传统的体系结或多路并行下载一个文件的一部分,而目前传统的体系结构要求目标在完全下载后才能开始上载。这将大大加快文构要求目标在完全下载后才能开始上载。这将大大加快文件分发速度。件分发速度。以上演化的四代以上演化的四代P2PP2P系统都属于系统都属于“无组织的无组织的P2PP2P重叠网重叠网”,在因特网中得到快速发展,目前宽带用户流量中一半以上在因特网中得到快速发展,目前宽带用户流量中一半以上是这种是这种P2PP2P流。流。1/13/20231/13/20237 7在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置
11、具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确P4P技术,分布式计算产业协会,分布式计算产业协会(DCIA)(DCIA)提出了提出了“P4P”“P4P”网络网络协议概念,而协议概念,而VerizonVerizon最近的试验也证明,这种最近的试验也证明,这种P2PP2P网络升级版的确可以大幅提高下载速度,并显网络升级版的确可以大幅提高下载速度,并显著减少网络拥堵现象。著减少网络拥堵现象。P4PP4P全称全称“Proactive network Provider Proactive network Provider Participation for P2PParticipation for P2
12、P”,意在,意在加强服务供应商加强服务供应商加强服务供应商加强服务供应商(ISP)(ISP)与客户端程序的通信,降低骨干网络传输压与客户端程序的通信,降低骨干网络传输压与客户端程序的通信,降低骨干网络传输压与客户端程序的通信,降低骨干网络传输压力和运营成本,并提高改良的力和运营成本,并提高改良的力和运营成本,并提高改良的力和运营成本,并提高改良的P2PP2P文件传输的性文件传输的性文件传输的性文件传输的性能。能。能。能。与与P2PP2P随机挑选随机挑选Peer(Peer(对等机对等机)不同,不同,P4PP4P协议协议可以协调网络拓扑数据,能够有效选择可以协调网络拓扑数据,能够有效选择PeerP
13、eer,从,从而提高网络路由效率。而提高网络路由效率。1/13/20231/13/20238 8在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确VerizonVerizon高级工程师、高级工程师、P4PP4P工作组联合主席工作组联合主席Doug Doug PaskoPasko表示,表示,VerizonVerizon使用使用PandoPando进行的测试表明,进行的测试表明,P4PP4P可以带来大约可以带来大约可以带来大约可以带来大约200200的下载性能提升,部分的下载性能提升,部分的下载性能提升,部分的下载性能提升,部分时候甚至高达
14、时候甚至高达时候甚至高达时候甚至高达600600。Doug PaskoDoug Pasko指出,指出,P2PP2P虽虽然面临很多法律难题,但已经在很多大型商业化然面临很多法律难题,但已经在很多大型商业化内容发布系统中得以合法化,而内容发布系统中得以合法化,而P4PP4P能让能让P2PP2P得到得到更大范围的商业化应用,同时减轻网络负担。更大范围的商业化应用,同时减轻网络负担。由于由于P4PP4P协议的效率依赖于网络拓扑信息的可用性,协议的效率依赖于网络拓扑信息的可用性,VerizonVerizon和和P4PP4P工作组计划使其成为一种业界标准,工作组计划使其成为一种业界标准,并鼓动其他运营商分
15、享它们的数据,目前已经得并鼓动其他运营商分享它们的数据,目前已经得到了美国头号有线网络运营商到了美国头号有线网络运营商ComcastComcast等不少等不少ISPISP的支持的支持 1/13/20231/13/20239 9在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确P4P工作组发表的一份白皮书(PDF)指出,虽然不少运营商极力封杀P2P应用,但往往收效甚微,而且要彻底杜绝这种应用是不可能、不现实的;通过使用P4P技术、加强P2P与网络之间的通信,就能让客户端程序更好地使用网络状态信息,进而减轻网络压力、降低运营成本。简而言之,
16、堵简而言之,堵不如疏。不如疏。1/13/20231/13/20231010在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确P2P的主要应用之一:文件下载P2PP2P文件下载是文件下载是P2PP2P应用中最为广泛的方式之一,它通过在不应用中最为广泛的方式之一,它通过在不同用户间直接进行文件交换达到文件共享的目的,该种方式同用户间直接进行文件交换达到文件共享的目的,该种方式较之传统较之传统C/SC/S模式下从公共服务器系统下载文件的方式具有模式下从公共服务器系统下载文件的方式具有速度快、资源丰富等优势。速度快、资源丰富等优势。1/13/2
17、0231/13/20231111在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确BT的工作原理:客户端从客户端从WebWeb服务器或者其他传统服务器下载种子服务器或者其他传统服务器下载种子文件,种子文件中存储了某文件资源对应的文件,种子文件中存储了某文件资源对应的TRACKER IPTRACKER IP地址和服务端口号、部分地址和服务端口号、部分PeerPeer节点节点IPIP地地址和服务端口号、文件名称、文件分片的长度以及址和服务端口号、文件名称、文件分片的长度以及片数、文件创建者信息。客户端解析种子文件后连片数、文件创建者信息。客
18、户端解析种子文件后连接接TRACKERTRACKER服务器,请求服务器,请求PeerPeer列表和文件分片信息,列表和文件分片信息,获取获取PeerPeer列表后,客户端顺次与列表后,客户端顺次与PeerPeer建立连接获取建立连接获取其需要的文件或片段,本地客户端从数十数百个远其需要的文件或片段,本地客户端从数十数百个远程客户端获取某一文件的各个分片,在下载完成后程客户端获取某一文件的各个分片,在下载完成后将其组装还原为一个完整的文件。在文件下载过程将其组装还原为一个完整的文件。在文件下载过程中,客户端始终保持与中,客户端始终保持与TRACKERTRACKER服务器的连接,交服务器的连接,交
19、互本地客户端已经上传或者下载的字节数、文件分互本地客户端已经上传或者下载的字节数、文件分片信息,方便其他客户端连接本地客户端获取该文片信息,方便其他客户端连接本地客户端获取该文件资源。件资源。1/13/20231/13/20231212在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确P2P技术的主要应用之二:视频直播1/13/20231/13/20231313在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确客户端启动后首先会自动登陆到一个初始的登陆客户端启动后首先会自动登陆到
20、一个初始的登陆服务器,从该服务器上获取更新节目频道列表,服务器,从该服务器上获取更新节目频道列表,然后从列表中选择想看的节目,连接到一个列表然后从列表中选择想看的节目,连接到一个列表服务器,并向列表服务器请求该节目服务器,并向列表服务器请求该节目PeerPeer列表,列表,列表服务器返回给客户端列表服务器返回给客户端PeerPeer列表,本地客户端列表,本地客户端连接连接PeerPeer列表中的远程客户端并请求流媒体节目列表中的远程客户端并请求流媒体节目传输。本地客户端可以同时与多个远程客户端连传输。本地客户端可以同时与多个远程客户端连接获取节目的不同片段。在节目下载过程中,接获取节目的不同片
21、段。在节目下载过程中,PeerPeer之间可以通过之间可以通过TCPTCP或者或者UDPUDP方式交互其他节目方式交互其他节目的其他的其他PeerPeer信息。只要本地缓存够一定帧数的节信息。只要本地缓存够一定帧数的节目内容,就可以开始收看节目了。目内容,就可以开始收看节目了。1/13/20231/13/20231414在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确P2P技术的主要应用之三:VOIPSkypeSkype是是P2PP2P技术演进到混合模式后的典型应用。它结合了技术演进到混合模式后的典型应用。它结合了集中式和分布式的特点
22、,在网络的边缘节点采用集中式的集中式和分布式的特点,在网络的边缘节点采用集中式的网络结构,而在超级节点之间采用分布式的网络结构,混网络结构,而在超级节点之间采用分布式的网络结构,混合模式的合模式的P2PP2P网络模型网络模型从网络模型来看,这种混合模式的从网络模型来看,这种混合模式的P2PP2P是经过多年的发展是经过多年的发展和演进而来的,严格讲,这已经不是纯粹的对等网络结构和演进而来的,严格讲,这已经不是纯粹的对等网络结构了,只能称做发展了的了,只能称做发展了的P2PP2P。SkypeSkype之所以能够成功与它采用了之所以能够成功与它采用了P2PP2P技术有关。技术有关。SkypeSkyp
23、e实实现了将网络资源分散(即不是利用集中式的服务器资源,现了将网络资源分散(即不是利用集中式的服务器资源,而是利用各个节点的网络资源),致使语音呼叫的接通率、而是利用各个节点的网络资源),致使语音呼叫的接通率、语音质量在很大程度上甚至超过传统的电话网络。从搜索语音质量在很大程度上甚至超过传统的电话网络。从搜索方面来讲,方面来讲,SkypeSkype所采用的技术可称为第三代所采用的技术可称为第三代P2PP2P网络技网络技术。术。1/13/20231/13/20231515在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,所提出的问题也很明确SkypeSkyp
24、e采用了全球搜索目录(采用了全球搜索目录(GIGI),),GIGI代表了另代表了另一种意义上的可扩展网络技术。全球搜索目录使一种意义上的可扩展网络技术。全球搜索目录使用多层的网络结构,这种结构利用超节点用多层的网络结构,这种结构利用超节点(SupernodesSupernodes)来实现网络中的每个节点可以获)来实现网络中的每个节点可以获取所有其他可利用节点的资源,并将这些节点资取所有其他可利用节点的资源,并将这些节点资源动态组合,从而参与流量分配、路径选择、处源动态组合,从而参与流量分配、路径选择、处理等需要较大带宽的任务,并保证最小的时延。理等需要较大带宽的任务,并保证最小的时延。Skyp
25、eSkype对数据传输采用智能路由,从而保证了语音对数据传输采用智能路由,从而保证了语音质量。由于可以利用所有的节点资源,质量。由于可以利用所有的节点资源,SkypeSkype可以可以为每个加密的呼叫智能地搜索最好的传输途径。为每个加密的呼叫智能地搜索最好的传输途径。甚至可以并行的打开多个传输路径,动态的及时甚至可以并行的打开多个传输路径,动态的及时选择最佳途径。这对减少延迟和增强语音质量有选择最佳途径。这对减少延迟和增强语音质量有非常明显的效果。非常明显的效果。1/13/20231/13/20231616在整堂课的教学中,刘教师总是让学生带着问题来学习,而问题的设置具有一定的梯度,由浅入深,
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