计算机网络第二章 网络应用

Posted 2021-01-05 zhangyushuqing

五．P2P应用

1. 原理与文件分发

（1）纯P2P架构

　　·无服务器

　　·任意端系统之间直接通信

　　·节点阶段性接入Internet

　　·节点可能更换IP地址

（2）文件分发：C/S vs P2P

 

　　·C/S结构：T = max{ T1, T2 } = max{ NF/us, F/min(di) }

　　　　- 服务器串行发送N个副本：T1 = NF/us

　　　　- 客户机i下载：T2 = F/di

　　·P2P结构：T = max{ T1, T2, T3 } = max{ F/us, F/min(di), NF/(us + ∑ui) }

　　　　- 服务器必须发送一个副本：T1 = F/us

　　　　- 客户机i下载：T2 = F/di

　　　　- 最快可能上传速率：us + ∑ui

　　　　- 总共需要下载NF比特：T3 = NF/(us + ∑ui)

 

2. BitTorrent协议

 

（1）Alice向tracker查询torrent的节点列表，和列表中的节点建立TCP连接

（2）文件划分为256KB的chunk

（3）节点加入torrent时无chunk，需向tracker注册以获得节点清单，与某些邻居建立连接，逐渐积累chunk

（4）下载的同时，节点需要向其他节点上传chunk

（5）节点动态地加入或离开，获得完整的文件后，可能离开或留下

（6）获取chunk

　　·给定任一时刻，不同节点持有文件地不同chunk集合

　　·Alice定期查询每个邻居所持有地chunk列表

　　·节点发送请求，请求获取缺失的chunk

　　　　- 稀缺优先：如某一chunk只有很少节点持有，那么先请求这一chunk

（7）发送chunk：tit - for - tat

　　·Alice向4个正在向Alice发送chunk、并且速率最快的邻居发送chunk，每10秒重新评估top 4

　　·每30秒随机选择一个其他节点，向其发送chunk，新选择的节点可能加入top 4

3. 索引技术

（1）搜索信息

　　·P2P系统的索引：信息到节点位置（IP地址 + 端口号）的映射

　　·文件共享：如电驴

　　　　- 利用索引动态跟踪节点所共享的文件位置

　　　　- 节点需要告诉索引它拥有哪些文件

　　　　- 节点搜索索引从而获知能够得到哪些文件

　　·即时消息：如QQ

　　　　- 索引负责将用户名映射到位置

　　　　- 当用户开启IM应用时，需要通知索引它的位置

　　　　- 节点检索索引，确定用户的IP地址

（2）集中式索引

　　·Napster

　　　　- Alice加入时通知中央服务器IP地址和查找内容

　　　　- 中央服务器通知Alice，Bob持有所需文件

　　　　- Alice和Bob建立连接传输文件

　　·问题：单点失效问题、性能瓶颈、版权问题

（3）洪泛式查询

　　·完全分布式架构，每个节点对且仅对其共享的文件进行索引

　　·Gnutella

　　　　- 查询消息通过已有的TCP连接发送

　　　　- 收到消息的节点转发查询消息

　　　　- 如果查询命中，则利用反向路径发回查询节点

　　·覆盖网络

　　　　- 节点X与Y之间如果有TCP连接则构成一条边

　　　　- 所有活动节点和边构成覆盖网络，节点邻居一般少于10个

　　·问题：大量消耗网络带宽，导致网络拥塞

（4）层次式覆盖网络：介于集中式与洪泛式之间

　　·每个节点是超级节点或普通节点

　　·普通节点仅与超级节点连接，超级节点进行互相连接

 

　　·超级节点负责跟踪子节点的内容

　　·Skype

　　　　- 文件传输本质为P2P结构，节点对之间直接通信

　　　　- 索引分布在超级节点上，负责维护用户名与IP地址间的映射

　　　　- 采用私有应用层协议