程亮

（東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶 163318）

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)P2P技術(shù)的應(yīng)用及優(yōu)化

程亮

（東北石油大學(xué)，黑龍江 大慶 163318）

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展速度十分迅猛，不斷更新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也給人類提供了更加便捷的網(wǎng)絡(luò)體驗(yàn).計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)P2P技術(shù)打破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)"客戶端/服務(wù)器"運(yùn)行模式，用更加便捷的方式優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)資源的存放，讓過于集中的資源得以更加高效的共享，為數(shù)據(jù)等點(diǎn)傳遞提供了可能.本文將針對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和P2P技術(shù)的應(yīng)用展開討論，嘗試分析P2P技術(shù)的優(yōu)化策略.

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)；P2P技術(shù)；應(yīng)用；優(yōu)化

事實(shí)上，P2P網(wǎng)絡(luò)技術(shù)早在上個(gè)世紀(jì)就已經(jīng)流行起來，主要應(yīng)用在局域網(wǎng)范圍內(nèi)的文件共享.但是因?yàn)樵缙谟?jì)算機(jī)設(shè)備的限制和局域網(wǎng)的地域局限性，P2P網(wǎng)絡(luò)共享技術(shù)很難普及到所有連接到互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)，并沒有為所有的網(wǎng)絡(luò)用戶提供共享服務(wù)，傳統(tǒng)所運(yùn)用的還是以服務(wù)器為中心的C/S（Client/Server）模式，也就是客戶端/服務(wù)器傳輸模式.隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和計(jì)算機(jī)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用也越來越深入，隨著信息時(shí)代的到來，對(duì)于更加廣泛的信息獲取也提出了更高的要求.世界范圍內(nèi)大量的網(wǎng)絡(luò)用戶希望能夠參與到整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)信息共享的交互網(wǎng)絡(luò)中，以便更快更準(zhǔn)確的獲得所需要的信息，計(jì)算機(jī)設(shè)備性能的提升和網(wǎng)絡(luò)共享程度的加深為這種網(wǎng)絡(luò)模式提供了可能.初進(jìn)入21世紀(jì)的網(wǎng)絡(luò)世界，用于共享MP3音樂資源的美國網(wǎng)站Napster將P2P技術(shù)帶入普通用戶的生活，收到了世界范圍的廣泛關(guān)注.

1 P2 P的基本概念和特點(diǎn)

1.1 P2P的基本概念

P2P的定義是通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)備間的直接交換完成資源的共享，也成為網(wǎng)絡(luò)對(duì)等點(diǎn)分享技術(shù).根據(jù)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)盟的進(jìn)一步完善提出了更加科學(xué)的定義：P2P是一種系統(tǒng)，由若干接入計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的對(duì)等用戶計(jì)算機(jī)協(xié)同，系統(tǒng)不依存于中央集中式服務(wù)器設(shè)備，每個(gè)對(duì)等點(diǎn)計(jì)算機(jī)直接參與與其他對(duì)等點(diǎn)計(jì)算機(jī)的交互活動(dòng)，而不是通過服務(wù)器，系統(tǒng)中的每個(gè)對(duì)等點(diǎn)計(jì)算機(jī)即是傳統(tǒng)模式中的“客戶端”，也充當(dāng)一定“服務(wù)器”的功能，每個(gè)對(duì)等點(diǎn)計(jì)算機(jī)要意識(shí)到整個(gè)虛擬聯(lián)系的存在.

P2P系統(tǒng)是一種用于互聯(lián)網(wǎng)中不直接連接的多臺(tái)對(duì)等點(diǎn)之間，不經(jīng)過中間設(shè)備和服務(wù)交換設(shè)備，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的系統(tǒng).該系統(tǒng)最大的特點(diǎn)就是允許參與到數(shù)據(jù)交換的對(duì)等點(diǎn)計(jì)算機(jī)直接訪問其他對(duì)等點(diǎn)計(jì)算機(jī)，在Internet中實(shí)現(xiàn)突破地域的計(jì)算機(jī)連接.在這樣的直接訪問環(huán)境中，可共享資源被分散在用戶計(jì)算機(jī)中，需要時(shí)通過網(wǎng)絡(luò)允許其他用戶的存取.而傳統(tǒng)的C/S模式中，可共享資源一般存放在中央服務(wù)器中，每個(gè)用戶通過連接到服務(wù)器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存取.P2P系統(tǒng)為用戶免除連接服務(wù)器的麻煩，直接連接資源目標(biāo)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)文件交換，這讓Internet用戶有了更加便捷的溝通體驗(yàn).傳統(tǒng)的客戶端/服務(wù)器（Client/Server）模式和瀏覽器/服務(wù)器（Browser/Server）模式中，運(yùn)行重點(diǎn)在于資源中繼節(jié)點(diǎn)，信息通過該節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分發(fā)和整合，P2P技術(shù)還有一個(gè)明顯的特點(diǎn)就是不需要中繼節(jié)點(diǎn)的支持也可以完成信息交換和整合，每個(gè)對(duì)等點(diǎn)計(jì)算機(jī)都是信息的提供者，同時(shí)也是信息的獲取者，網(wǎng)絡(luò)用戶的多態(tài)性也決定了通訊速度的提高. 1.2 P2P的基本特點(diǎn)

分散性.P2P主要是通過對(duì)等點(diǎn)計(jì)算機(jī)之間的相互通訊實(shí)現(xiàn)資源共享，每個(gè)對(duì)等點(diǎn)計(jì)算機(jī)上都存有可能被需要的信息和資源，這就是典型的P2P資源分散化.傳統(tǒng)的資源存放普遍具有集中性，中央服務(wù)器變成必要的中繼節(jié)點(diǎn)，不經(jīng)復(fù)雜化了整個(gè)信息交流程序，也一定程度上降低了信息的共享度.所以P2P技術(shù)信息分散的特點(diǎn)，簡化了信息共享的流程，豐富了網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下的可共享資源，具有更好的使用意義.

擴(kuò)展性.傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享模式，無論是C/S模式還是B/S模式，中繼點(diǎn)服務(wù)器很大程度上限制了對(duì)于共享資源連接用戶的數(shù)量，服務(wù)器的負(fù)載能力有限更是限制了用戶獲取資源時(shí)的效率，再嚴(yán)重的化導(dǎo)致服務(wù)器崩潰，信息共享徹底被中斷.為了滿足更多網(wǎng)絡(luò)用戶對(duì)于資源共享的要求，服務(wù)器設(shè)備的優(yōu)化，也提高了用戶獲取資源的成本，所以群體性共享技術(shù)就展現(xiàn)了其優(yōu)點(diǎn).P2P網(wǎng)絡(luò)中，服務(wù)器更多的是完成資源信息的同步調(diào)取，協(xié)調(diào)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)信息流，這樣的服務(wù)器和信息交換模式，滿足了廣大網(wǎng)絡(luò)用戶對(duì)于資源共享的需求，對(duì)于服務(wù)器依賴程度的降低，也為服務(wù)器功能的增加提供了可能.廣義的P2P網(wǎng)絡(luò)可以說是沒有接入限制，這也就是信息共享的無限擴(kuò)展性.

強(qiáng)壯性.在網(wǎng)絡(luò)資源共享的過程中，網(wǎng)絡(luò)擁堵、節(jié)點(diǎn)連接失敗、服務(wù)器中斷服務(wù)等問題的出現(xiàn)，造成了共享環(huán)節(jié)的間斷，面對(duì)目前網(wǎng)絡(luò)使用量劇增的情況顯然是不理想的.傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)共享模式中，中央服務(wù)器是整個(gè)共享網(wǎng)絡(luò)的核心，也是干擾和問題最容易出現(xiàn)的環(huán)節(jié)，而作為中繼節(jié)點(diǎn)的服務(wù)器一旦出現(xiàn)問題，對(duì)于每個(gè)連接服務(wù)器的用戶都將產(chǎn)生或多或少的影響.P2P系統(tǒng)因?yàn)槠滟Y源分散，對(duì)于中央服務(wù)器的依賴績效，整個(gè)P2P共享網(wǎng)絡(luò)是多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的模式，所以一個(gè)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)了問題，影響范圍小，受影響的節(jié)點(diǎn)還可以通過其他健康節(jié)點(diǎn)得到彌補(bǔ).在整個(gè)P2P網(wǎng)絡(luò)中如果一個(gè)對(duì)等點(diǎn)計(jì)算機(jī)offline，連接到該用戶的其他用戶仍然可以通過其他節(jié)點(diǎn)完成資源的后續(xù)存取.實(shí)際上P2P系統(tǒng)中更多的使用節(jié)點(diǎn)自動(dòng)連接，節(jié)點(diǎn)的參與度對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響降到了最低，這就是P2P網(wǎng)絡(luò)的強(qiáng)壯性.

2 P2 P技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用

2.1 文件共享

P2P技術(shù)使用最主要的就是滿足網(wǎng)絡(luò)用戶能夠在任意對(duì)等計(jì)算機(jī)節(jié)點(diǎn)上獲取多媒體信息，文件能夠直接在已連接的計(jì)算機(jī)之間傳遞，而不需要中繼服務(wù)器的交互，大大縮短了信息共享的時(shí)間.Internet為用戶提供的下載服務(wù)引發(fā)了P2P技術(shù)的普遍使用，在傳統(tǒng)的WEB共享模式中，服務(wù)器的參與成為網(wǎng)絡(luò)共享的一大限制，對(duì)于文件的共享主要是通過資源提供用戶將資源上傳到制定的服務(wù)器，需求用戶在通過連接到服務(wù)器獲取該資源，網(wǎng)絡(luò)共享模式，讓可共享資源得到更大的擴(kuò)展，用戶對(duì)于資源的獲取途徑也更多，當(dāng)然，多資源的共同傳輸機(jī)制也大大提升了用戶獲取資源的速度.

2.2 分布式計(jì)算

分布式計(jì)算是在“云技術(shù)”基礎(chǔ)上的一種全新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用.21世紀(jì)初期，一項(xiàng)名為seti@home的項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)了通過位于世界各地兩百萬臺(tái)電腦組成的“云計(jì)算”陣列，共同運(yùn)算與分析天文方面的數(shù)據(jù).兩年內(nèi)，該計(jì)算機(jī)陣列運(yùn)算量已超過單臺(tái)電腦運(yùn)算量的1.5萬倍，而且不少數(shù)據(jù)挖掘項(xiàng)目也開始重視起分布式計(jì)算.分布式計(jì)算主要是通過連接在Internet的多臺(tái)計(jì)算機(jī)，分塊運(yùn)算某一問題，將結(jié)果匯總更快的得到運(yùn)算結(jié)果.

2.3 遠(yuǎn)程協(xié)助

P2P網(wǎng)絡(luò)技術(shù)允許連接到Internet的兩臺(tái)計(jì)算機(jī)之間直接進(jìn)行信息交換，這也就為遠(yuǎn)程協(xié)助提供了可能.傳統(tǒng)的連接模式中，都需要借助中間服務(wù)器為兩臺(tái)計(jì)算機(jī)提供信息中轉(zhuǎn)，如果通過該模式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，那么操作效率將會(huì)相當(dāng)?shù)牡拖?P2P技術(shù)將兩臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行直接連接，提供一個(gè)高速的，安全的操作環(huán)境，交互速度完全能夠滿足同步操作或同步遙控.最大的應(yīng)用在于企業(yè)內(nèi)部的聯(lián)合工作，在工作網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，“合作伙伴”模式的多臺(tái)電腦可以實(shí)現(xiàn)同步或異步的工作操作，為大型工作提供了協(xié)同環(huán)境.

3 P2 P網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化分析

3.1 物理與邏輯劃分優(yōu)化

P2P系統(tǒng)的正常運(yùn)作，建立在隨機(jī)的節(jié)點(diǎn)連接過程智商，隨機(jī)的連接很好的滿足了P2P網(wǎng)絡(luò)共享的要求，有效簡化整個(gè)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，具有更好的?yīng)用性，與此同時(shí)，隨機(jī)連接也造成了網(wǎng)絡(luò)物理與邏輯拓?fù)涞牟黄ヅ?

P2P網(wǎng)絡(luò)中對(duì)等點(diǎn)計(jì)算機(jī)的連接被抽象成鄰居關(guān)系，而這個(gè)鄰居關(guān)系又因?yàn)槲锢黻P(guān)系和邏輯關(guān)系分為物理鄰居和邏輯鄰居.邏輯鄰居在物理層面上相隔較遠(yuǎn)，也就是在地域上有較長的網(wǎng)絡(luò)延遲；物理鄰居相對(duì)的就是指物理層面上相隔較近的，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渖涎舆t較小的兩個(gè)節(jié)點(diǎn).在數(shù)據(jù)共享過程中，數(shù)據(jù)同步協(xié)調(diào)工作也能根據(jù)不同的鄰居關(guān)系實(shí)現(xiàn)不同的同步算法，從而優(yōu)化整個(gè)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸效率.

3.2 物理關(guān)系與探路者算法

物理鄰居在P2P應(yīng)用中有更加高效的使用體驗(yàn)，建立起物理鄰居關(guān)系顯得更為重要，首先要讓用戶參與到共享網(wǎng)絡(luò)中時(shí)獲取足夠多的節(jié)點(diǎn)信息，再通過節(jié)點(diǎn)優(yōu)化選擇建立更加穩(wěn)固的共享連接，從而來提升共享效率.探路者算法主要是通過從參與階段出發(fā)，用數(shù)據(jù)包的方式讓其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)于數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)都會(huì)記錄在該數(shù)據(jù)包中，那么只要網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)周期發(fā)送數(shù)據(jù)包，經(jīng)過一段時(shí)間便能夠統(tǒng)計(jì)出相關(guān)節(jié)點(diǎn)的主要信息.數(shù)據(jù)包遍歷整個(gè)節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)之后，優(yōu)選出最適合作為鄰居的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，這樣保證多數(shù)節(jié)點(diǎn)處于穩(wěn)定連接的狀態(tài)，優(yōu)化用戶的整體使用. 3.3退避機(jī)制

網(wǎng)絡(luò)匹配讓有鄰居關(guān)系的節(jié)點(diǎn)產(chǎn)生連接，但同一個(gè)節(jié)點(diǎn)如果同時(shí)處于多個(gè)連接的提供者，就很容易產(chǎn)生信息調(diào)度失去同步性，因而需要在邏輯關(guān)系中設(shè)立一種優(yōu)先作用的協(xié)議，讓信息從單節(jié)點(diǎn)向多節(jié)點(diǎn)傳輸時(shí)能夠優(yōu)先使用拷貝進(jìn)入臨近的鄰居節(jié)點(diǎn).通報(bào)/退避機(jī)制在短時(shí)內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)點(diǎn)間信息沖突的協(xié)商，在數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生擁塞時(shí)能夠很好的協(xié)調(diào).

通報(bào)/退避機(jī)制，某節(jié)點(diǎn)在想鄰居請(qǐng)求數(shù)據(jù)交換式，會(huì)讓具有優(yōu)先性的鄰居處于等待狀態(tài)，因?yàn)閿?shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t，該機(jī)制很好的確保不會(huì)產(chǎn)生獲取沖突，然后再進(jìn)行節(jié)點(diǎn)間的數(shù)據(jù)交換.

4 結(jié)語

P2P系統(tǒng)的使用為Internet用戶提供了更加高效的信息交換體驗(yàn)，也為“云技術(shù)”提供了計(jì)算機(jī)陣列的高速連接. P2P具有良好的發(fā)展前景，其應(yīng)用和優(yōu)化應(yīng)當(dāng)?shù)玫骄W(wǎng)絡(luò)建設(shè)者的重視，爭取建立一個(gè)和諧高效的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境.

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1673-260X（2014）09-0022-02