卿桐

摘要：客戶/服務器模式是因特網(wǎng)的基本模式，是傳統(tǒng)因特網(wǎng)得以快速發(fā)展和廣泛應用的主要動力。近年來隨著網(wǎng)絡通信技術的快速發(fā)展，因特網(wǎng)迅速普及，同時網(wǎng)絡中PC機性能也顯著提高，客戶/服務器模式的局限性已經(jīng)越來越明顯，而以服務器的瓶頸問題最為突出。作為分布式計算技術的實現(xiàn)形式之一的對等網(wǎng)絡技術，因其自組織特點，不存在客戶/服務器模式的服務器瓶頸問題，能滿足網(wǎng)絡用戶之間的直接交互需求，實現(xiàn)一個自由良好的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境。對等網(wǎng)絡技術有望解決傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)面臨的困惑，有著廣泛的應用前景，同時也面臨著諸多挑戰(zhàn)。

關鍵詞：因特網(wǎng)；C/S模式；對等網(wǎng)絡；分布式技術

中圖分類號：TP393 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）22-0009-02

1 傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展瓶頸

網(wǎng)絡技術的高速發(fā)展把我們帶入了一個信息爆炸時代，如今，互聯(lián)網(wǎng)絡已經(jīng)成為了我們工作、生活中的重要組成部分?？蛻?服務器（C/S）模式是傳統(tǒng)因特網(wǎng)的基本模式，它是一種基于中心控制機制的網(wǎng)絡模型，如圖1所示。在C/S網(wǎng)絡模式中，高性能服務器是網(wǎng)絡的核心。服務器需要及時響應客戶端的各類請求，同時還要承擔網(wǎng)絡通信與網(wǎng)絡安全等諸多重任。在過去的許多年里，C/S模式對互聯(lián)網(wǎng)絡的快速發(fā)展起了很大的推動作用，大量的網(wǎng)絡協(xié)議諸如HTTP、FTP、WWW等都是基于C/S模式構(gòu)建的。然而近年來隨著網(wǎng)絡應用的迅速普及，因特網(wǎng)規(guī)模急速放大，同時作為客戶端的PC機及其他設備性能也顯著提高，服務器的負擔越來越重以至于無法承受，甚至會出現(xiàn)服務器過于繁忙而無法保持網(wǎng)絡正常通信的情況。同時，客戶端性能大幅提高，客戶端有大量的閑置資源，因此也需要某種機制來將這些閑置的客戶端資源加以充分的利用。所以，傳統(tǒng)C/S模式已經(jīng)不再適應網(wǎng)絡的發(fā)展現(xiàn)狀甚至已經(jīng)阻礙網(wǎng)絡的進一步發(fā)展，尋求技術突破成為網(wǎng)絡發(fā)展的當務之急。

2 對等網(wǎng)絡及其優(yōu)勢

分布式網(wǎng)絡技術是有望解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡瓶頸提高網(wǎng)絡效用的的方法之一。作為分布式技術實現(xiàn)形式之一的對等網(wǎng)絡（P2P）技術，因其自組織特點，不存在C/S模式的服務器瓶頸問題，網(wǎng)絡用戶之間的直接交互需求也能得到滿足，因此可實現(xiàn)一個自由良好的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境，是現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)的重要候選技術之一。如圖2所示。

早在20世紀70年代，對等網(wǎng)絡技術已開始使用于局域網(wǎng)內(nèi)的文件共享應用，但因當時硬件軟件水平不高，PC機的整體性能低下，對等網(wǎng)絡技術的發(fā)展被制約。到了90年代中后期，隨著網(wǎng)絡通信技術的發(fā)展和PC機性能的提高，對等網(wǎng)絡技術再次受到人們的重視并快速發(fā)展。目前，對等網(wǎng)絡技術應用廣泛，已經(jīng)涉及到協(xié)同工作、網(wǎng)絡游戲、即時通訊、文件共享、對等計算、搜索引擎等各個領域。研究表明，Internet通信總量中對等網(wǎng)絡應用的通信流量所占比重越來越大，對等網(wǎng)絡技術及其應用已經(jīng)受到網(wǎng)絡通信領域的普遍關注。

對等網(wǎng)絡是建立在傳統(tǒng)Internet基礎上的一種分布式覆蓋網(wǎng)絡（Overlay Network），充分利用網(wǎng)絡系統(tǒng)中的各種可能的端系統(tǒng)進行大規(guī)模的協(xié)作工作與資源共享，因其優(yōu)越的應用性能而受到業(yè)界和學術界的普遍關注。21世紀初，對等網(wǎng)絡技術被財富雜志列為影響Internet未來的四大技術之一，并被列為下一代網(wǎng)絡體系結(jié)構(gòu)的四項關鍵技術之一。在業(yè)界，由Sony、Intel、HP等公司發(fā)起組織了對等網(wǎng)絡工作組P2PWG，主要研究對等網(wǎng)絡技術的底層標準化；微軟公司也成立了Pastry工作組。學術界也高度重視對等網(wǎng)絡技術的研究與開發(fā)，ICSI的CAN、伯克利的Tapestry、麻省理工學院的Chord等都是對等網(wǎng)絡技術方面的著名科研項目。

3 對等網(wǎng)絡技術的主要應用

對等網(wǎng)絡技術的優(yōu)越性能使其獲得廣泛關注并在各領域迅速推廣應用，目前，對等網(wǎng)絡技術已經(jīng)覆蓋了商業(yè)、軍事、通訊以及個人應用等諸多領域，主要應用有：

（1）文件共享

文件共享是對等網(wǎng)絡技術最初的主要應用之一。20世紀末，在文件共享需求的推動下Napster首次通過對等網(wǎng)絡模式建立了一個自由的文件共享體系，實現(xiàn)了在互聯(lián)網(wǎng)上對MP3文件的自由共享，其優(yōu)越性開始引起人們的廣泛關注。對等網(wǎng)絡文件共享系統(tǒng)大致可分為三種形式：第一種是以Napster為代表的集中式系統(tǒng)，也稱“中心文件目錄/分布式文件系統(tǒng)”；第二種是完全的對等系統(tǒng)，該類系統(tǒng)不需要服務器，網(wǎng)絡節(jié)點接近于絕對的自由。但是由于沒有中間服務器，該類系統(tǒng)很難實現(xiàn)身份認證、流量管理、安全管理、計費等管理功能。該類系統(tǒng)的典型應用有Gnutella與Freenet。第三種系統(tǒng)則綜合了兩者的優(yōu)點，設置了中間服務器，同時采用分布式文件目錄。

（2）多媒體傳輸

多媒體傳輸對網(wǎng)絡帶寬與穩(wěn)定性要求較高，C/S模式中的服務器存在性能和出口帶寬的限制，因此傳統(tǒng)網(wǎng)絡無法滿足多媒體傳輸系統(tǒng)的可擴展性需求。而采用對等網(wǎng)絡技術，用戶節(jié)點之間可進行直接的數(shù)據(jù)交換，因此傳輸所需要的大量帶寬被分散到不同網(wǎng)絡鏈路中，很好地滿足了多媒體傳輸系統(tǒng)對網(wǎng)絡帶寬的需求。基于對等網(wǎng)絡技術的流媒體分發(fā)系統(tǒng)的實施部署不需要改變Internet網(wǎng)絡層協(xié)議，并具有CDN技術的低延時、IP組播的可擴展等特點，具有巨大的發(fā)展前景。目前典型的流媒體分發(fā)系統(tǒng)有ppstream、ppLive等。

（3）分布式數(shù)據(jù)存儲

分布式數(shù)據(jù)存儲技術是以存儲數(shù)據(jù)的可用性、持久性、安全性為目標，并且通常致力于海量數(shù)據(jù)存儲等相關領域。分布式數(shù)據(jù)存儲技術包含了文件共享的功能，但其目的與文件共享不同。在文件共享系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)的傳輸率是非常重要的性能指標，而分布式數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)是以數(shù)據(jù)的安全存儲為最終目的。在分布式數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中，每個數(shù)據(jù)對象通常都帶有自身的鑒別與認證信息，系統(tǒng)用戶進行數(shù)據(jù)存取時，都遵循事先設定的規(guī)則和權限來進行。同時，為了達到存儲數(shù)據(jù)的可用性、持久性與安全性，分片、復制以及混存等方法在分布式數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)通常被使用。目前，有代表性的分布式存儲系統(tǒng)有CFS 、OceanStore等，這些分布式存儲系統(tǒng)都是面向全球用戶的。