夏 招

（重慶郵電大學(xué)未來網(wǎng)絡(luò)研究中心 中國 重慶 400065）

0 引言

P2P技術(shù)又稱對等技術(shù)，是通過P2P系統(tǒng)直接交換來共享計算機(jī)資源的一種應(yīng)用模式。該網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)打破了傳統(tǒng)的客戶機(jī)/服務(wù)器模式，充分利用網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，為用戶提供快捷、迅速的資源共享服務(wù)[1]。

近年來，P2P技術(shù)迅猛發(fā)展，從早期的Napster，到隨后的Gnutella，再到現(xiàn)在流行的BitTorrent等不同類型的軟件都是P2P技術(shù)成功應(yīng)用的實例。目前，對于在移動環(huán)境中如何實現(xiàn)P2P應(yīng)用已經(jīng)引起了人們廣泛的關(guān)注。在現(xiàn)有的GSM/GPRS系統(tǒng)中，還不能實現(xiàn)真正的P2P，這是因為網(wǎng)絡(luò)并不允許終端成為一個具有固定IP地址的獨立終端。在3G網(wǎng)絡(luò)中，由于提供了移動終端之間的基于IP的通信，從而移動終端可以隨時隨地使用屬于自己的唯一的IP地址進(jìn)行通信。

1 相關(guān)工作

針對在移動環(huán)境中實現(xiàn)P2P應(yīng)用，不同的研究者從各自研究的領(lǐng)域出發(fā)，提出了不同的解決方案。其中主要包括擴(kuò)展eDonkey體系、移動代理、移動Ad hoc網(wǎng)絡(luò)等。第一種在移動環(huán)境下使用P2P網(wǎng)絡(luò)的可行方案是JXME，該方法的思想是維持JXTA[3]的目標(biāo)，因此根據(jù)移動網(wǎng)絡(luò)的特點對其進(jìn)行一定的修改以滿足要求。然而這種方法只考慮蜂窩網(wǎng)絡(luò)，不解決虛擬覆蓋網(wǎng)適應(yīng)到物理網(wǎng)絡(luò)的問題，因此在MANET場景下不可行。文獻(xiàn)[2]提出了一種用于開發(fā)協(xié)同移動游戲的“FRAGame2004”的架構(gòu)，該架構(gòu)使用傳統(tǒng)P2P體系結(jié)構(gòu)伸縮性來實現(xiàn)移動P2P的一些特征，從一定程度上解決了移動P2P開發(fā)帶來的問題。還有些提出一種適合移動P2P網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的平臺，并且提到，移動節(jié)點不會是完全的運(yùn)行客戶軟件，而是需要一個代理節(jié)點幫助協(xié)調(diào)運(yùn)作。還指出了一點，目前的混合型P2P網(wǎng)絡(luò)最適合移動環(huán)境。這對本文模型的提出具有一定的啟發(fā)作用。

2 模型概述

P2P是當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)的熱點技術(shù)之一，已經(jīng)獲得了爆炸性的應(yīng)用和發(fā)展。然而移動終端的移動性、通信信號的不穩(wěn)定性、終端處理能力的不足等條件都將會成為P2P技術(shù)應(yīng)用于移動網(wǎng)絡(luò)的絆腳石。所以必須選擇一種能夠受控的網(wǎng)絡(luò)模型來開發(fā)P2P應(yīng)用。同時由于3G網(wǎng)絡(luò)是一種層次型網(wǎng)絡(luò)，目前認(rèn)為集中式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)以及混合式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是移動P2P網(wǎng)絡(luò)模型的最佳選擇。本文針對移動網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營管理以及移動設(shè)備資源有限等特點，提出一種適合移動通信的P2P網(wǎng)絡(luò)解決方案，從而有助于解決P2P網(wǎng)絡(luò)中的計費、用戶數(shù)據(jù)管理、QoS等問題，將P2P網(wǎng)絡(luò)變?yōu)榭蛇\(yùn)營可管理的多媒體網(wǎng)絡(luò)。

圖1 移動P2P網(wǎng)絡(luò)模型

圖1提出了移動P2P的整體架構(gòu)。從圖1可以看出，移動P2P網(wǎng)絡(luò)由移動終端、無線接入網(wǎng)、小區(qū)間P2P覆蓋網(wǎng)三者組成。超級用戶負(fù)責(zé)管理小區(qū)內(nèi)所有移動P2P節(jié)點的加入、注冊、離開。本地目錄由資源列表和鄰居節(jié)點表兩部分組成。每個超級節(jié)點管理區(qū)域內(nèi)的所有資源組成一張資源列表（包括資源ID和所有節(jié)點IP地址），鄰居表保存該超級節(jié)點的所有鄰居超級節(jié)點的地址信息。考慮到超級用戶的處理能力及緩存限制，本論文將本地資源目錄托管于基站管理器中。如果普通移動節(jié)點想要加入移動P2P網(wǎng)絡(luò)，則需要通過無線鏈路①向超級用戶發(fā)起加入請求，此時超級用戶需更新本地資源目錄。并把更新的本地目錄資源列表、鄰居列表、當(dāng)前移動終端的實時活躍狀態(tài)、終端的信號強(qiáng)弱、電池的電量使用情況以及終端的可用帶寬等信息向系統(tǒng)實實時監(jiān)控服務(wù)器報告。另外，系統(tǒng)實時監(jiān)控服務(wù)器對超級用戶實時監(jiān)控，監(jiān)測不同的移動終端擁有哪個資源片段、并對較流行的資源設(shè)置較高的資源流行度，從而獲得每個終端用戶的整體狀態(tài)信息。

索引服務(wù)器的一個作用是搜索其他小區(qū)的資源，并將其歸類整合，為其創(chuàng)建資源鏈表，以備移動終端下載。索引服務(wù)器同時也具有歷史記錄和路由表。歷史記錄中保存了所有管理的節(jié)點歷史查詢資源定位表，超級節(jié)點管理范圍內(nèi)的普通節(jié)點在一段時間內(nèi)（即緩存更新周期內(nèi)）可能會請求同一種資源ID，這時可以直接在歷史查詢信息中定位資源。

3 資源發(fā)布

本文基于移動P2P網(wǎng)絡(luò)的共享服務(wù)模型采用數(shù)據(jù)分片策略來實現(xiàn)用戶的下載/上傳服務(wù)，具體資源共享過程如圖2所示。移動終端A加入P2P網(wǎng)絡(luò)后，首先向超級用戶發(fā)送上線消息。超級用戶接收到節(jié)點A的上線消息后，更新本地數(shù)據(jù)庫信息列表，并根據(jù)具體情況返回給移動終端A是否同意加入P2P網(wǎng)絡(luò)的信息，如果同意加入，則相應(yīng)的返回一個已經(jīng)更新的資源列表，包含資源ID、資源名稱、對應(yīng)狀態(tài)服務(wù)器的IP地址和端口號等信息。假設(shè)移動節(jié)點A選擇下載一個圖片M，則它通過網(wǎng)關(guān)向索引服務(wù)器發(fā)送對資源M的請求，索引服務(wù)器優(yōu)先在緩存服務(wù)器中查找，如果沒有找到，進(jìn)一步在數(shù)據(jù)服務(wù)器中查找，通過查找，找到資源M所在的位置，將其對應(yīng)的狀態(tài)返回給A，緊接著移動終端A向資源M對應(yīng)的狀態(tài)服務(wù)器發(fā)送初始連接請求，建立連接。同時發(fā)送節(jié)點A所在位置（IP地址）、端口號、要下載的資源M的ID、承載能力和當(dāng)前資源片段狀態(tài)等信息。狀態(tài)服務(wù)器接收到節(jié)點A的消息后，判斷節(jié)點A是否為初始連接資源M從而做出相應(yīng)的處理。

圖2 移動互聯(lián)網(wǎng)P2P模型通信流程

4 模型的優(yōu)點

①地目錄資源放在基站管理器中，減輕了超級節(jié)點的負(fù)擔(dān)，并且基站管理器可以利用本地目錄資源列表周期性地向外發(fā)布已有的資源信息。

②服務(wù)器只負(fù)責(zé)向移動網(wǎng)絡(luò)中的上線用戶發(fā)提供索引信息，因而網(wǎng)絡(luò)負(fù)載相對較小，可位于無線通信網(wǎng)絡(luò)中；狀態(tài)服務(wù)器和數(shù)據(jù)服務(wù)器的處理工作需要大量的網(wǎng)絡(luò)流量，因此只能位于有線網(wǎng)絡(luò)中。

③服務(wù)器在接收到移動終端發(fā)出的請求信息后會建立并維護(hù)兩張表：移動節(jié)點狀態(tài)信息表和對應(yīng)的資源片狀態(tài)表，同時將資源以片段的形式進(jìn)行組織并指導(dǎo)其他移動終端用戶進(jìn)行下載。

5 結(jié)論

移動通信的發(fā)展培養(yǎng)了大批量的移動客戶。隨著3G/LTE等技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，在移動網(wǎng)絡(luò)中搭建P2P平臺給移動終端帶來更多的應(yīng)用?；谝苿踊ヂ?lián)網(wǎng)的多種業(yè)務(wù)將迅速展開，源于互聯(lián)網(wǎng)的P2P技術(shù)，就其分布式、自組織、健壯性、低成本和可擴(kuò)性等特點得到了廣泛的應(yīng)用。從這點上來說，基于3G移動平臺的P2P方案潛力巨大，擁有廣闊的發(fā)展前景。

［1］歐中洪，宋美娜，戰(zhàn)曉蘇，等.移動對等網(wǎng)絡(luò)關(guān)鍵技術(shù)[J].軟件學(xué)報，2008，19(2)：404-418.

［2］Heiko Wolf，Mengqiu Wang.A Frame work with a Peer Fostering Mechanism for Mobile P2P Game Development，2005[J].

［3］Duigou M.JXTA v2.0 Protocols Specifica tion[J].IETF Internet Draft，2003.