P2P技术和运用

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文章目录1. P2P技术 1.1 P2P技术优势2. P2P网络结构 2.1 组建P2P网络要解决的3个基本问题:2.2 P2P网络类型:2.3 集中式P2P网络 2.3.1 集中式P2P网络的特点2.3.2 集中式P2P优缺点 2.3.2.1 优点2.3.2.2 缺点2.4 分布式非结构化P2P网络 — Gnutella 2.4.1 洪泛算法:2.4.2 Gnutella:2.4.3 Pure P2P特点:2.5 结构化P2P网络 2.5.1 DHT的基本概念 2.5.1.1 DHT的特点2.5.1.2 DHT应用举例 — Chord协议1. P2P技术1.1 P2P技术优势可靠性好扩展性好性价比高2. P2P网络结构2.1 组建P2P网络要解决的3个基本问题:如何存储共享的信息资源如何让其他对等节点找到信息资源如何保证对等网络系统的可扩展性与性能2.2 P2P网络类型:集中式P2P网络(centralized P2P network )分布式P2P网络(distributed P2P network ) 非结构化P2P网络(unstructured P2P network)结构化P2P网络(structure P2P network)混合式P2P网络(hybrid P2P network)2.3 集中式P2P网络2.3.1 集中式P2P网络的特点 节点只向中心目录服务器查询资源的位置, 而获取资源是向其他节点进行的.

P2P网络中所有的节点都与中心目录服务器建立连接关系, 形成星形拓扑结构.

所有节点的资源索引信息保存在中心目录服务器的资源索引表中, 使得中心目录服务器拥有全网的资源索引信息.

资源索引信息包括 <文件名, 关键字, 节点, IP地址, 端口号>

2.3.2 集中式P2P优缺点2.3.2.1 优点快速完整的查找中央管理/认证授权易于引导接入网络2.3.2.2 缺点单点故障, 容易形成瓶颈, 易于被攻击中央服务器控制所有对等方2.4 分布式非结构化P2P网络 – Gnutella 非结构化P2P也叫纯P2P网络(Pure P2P)

在Gnutella中, 当一个节点需要查询某一个共享文件时, 将进行内容路由, 将请求消息通过随机形成的网络拓扑结构用洪泛法发送出去, 使得全网节点都能够收到与查询索引消息.

2.4.1 洪泛算法:当一个节点接收到一个请求后, 向所有的邻居转发该请求每个消息包含一个最大TTL和一个hop counter转发节点在转发消息时, 会短暂缓存消息缓存用于防止消息循环2.4.2 Gnutella: 五种报文类型:

PingPongQueryQueryHitPush2.4.3 Pure P2P特点:去中心化 没有中央控制管理可以移去任何节点而不影响系统功能非结构化 覆盖网络随机生成, 没有任何结构不可靠的查询(不保证有查询结果)系统面临的安全性问题较多2.5 结构化P2P网络 网络节点拓扑相对稳定

逻辑地址通过hash函数获得

通过分布式散列表DHT路由

解决方案: Chord, CAN, Pastry, Tapestry （P2P四大算法）

分布式结构化P2P网络由多个小的节点集群(swarm)组成, 每个集群都有一个跟踪器(tracker). 分布式结构化P2P网络中的关键问题是如何找到存放所需文件的节点. 解决办法是建立索引表, 这张索引表具有的特征是分布式的, 能够根据节点与共享资源的变化动态更新.

要满足要求, 索引表在设计中要解决3个基本问题:

每个节点只需要保留少量的有关的其他节点的信息每个节点能够很快地查找索引表中的表项信息每个节点允许多个节点并发访问索引表的表项信息2.5.1 DHT的基本概念2.5.1.1 DHT的特点节点标识符:节点标识符用来标识节点. 节点标识符空间可以是由范围在 0 ~ ( 2 16 2^{16} 216-1)的整数值组成, 也即0 ~ 65535

节点标志符与关键字可以通过对一个节点的名字(一般以IP地址作为节点名字)进行散列, 来计算获取唯一的节点标识符. 如 p = H a s h ( I P ) p=Hash(IP) p=Hash(IP)

可以通过对一个共享文件内容进行散列计算来获取唯一的关键字, 如 k = H a s h ( v ) k=Hash(v) k=Hash(v)

关键字映射散列表可以将 k k k映射成整数, 通常可以在更小的值的集合上获得离散分布.

系统中每一个节点存储一张散列表, 负责保存某一个范围的关键字, 在对 < k e y , v a l u e > 进行查询之后, 系统将返回一个保存具有关键字的对象的节点标识符, 如IP地址.

2.5.1.2 DHT应用举例 – Chord协议机制: 每个共享资源都产生一个key

对节点IP地址做hash

为了启动新的P2P用户群, 一个节点需要用一对新的 ( k e y , v a l u e ) (key, value) (key,value)插入到指针表

任何一个节点都不需要知道网络中其他全部节点的信息

在一个包含N个节点的网络中，每个节点只需要维护到达 O ( l o g 2 N ) O(log_2N) O(log2​N)个节点的路由信息

当新的节点加入或离开时，节点仅更新路由信息

Chord协议的具体实现方式：使用SHA-1生成一个长度为160b的关键字key值空间关键字值从小到大顺序排列，首尾项链，在逻辑上形成闭合的Chord环。每个value（散列运算后的节点）都将被映射到Chord环上。Chord环结构如图所示：

Chord环上每个节点称为标识符(如N1 ~ N56等)节点标识符都含有一个映射到该value的key(如K10映射到N14)节点周期性的检查直接前驱节点、直接后继节点的状态，以保证指针表的正确性节点和关键字都被映射到同一个整数空间，并且在对 2 m 2^m 2m取模后顺序排列在环上. 对于一个标识符为k的key而言, 其由标识符不小于k的node来维护.

Chord算法在搜索时:

每个节点维护一个Finger表, 该表长度为m(Chord中为160), 该表第i项存放节点n的哈希值大于 ( n + 2 i − 1 ) % 2 m (n+2^{i-1})\% 2^m (n+2i−1)%2m 的第一个后继节点也就是说, 搜索节点的过程是按2等比步长变化的给定一个key, 按照以下过程查找对应资源位于哪个Node:

查看 H a s h ( k e y ) % 2 m Hash(key)\% 2^m Hash(key)%2m是否位于节点n和其直接后继节点n’之间, 如果是则: 直接后继节点n’为所找节点在n的Finger表中, 找到与 H a s h ( k e y ) % 2 m Hash(key)\% 2^m Hash(key)%2m距离最近, 且其哈希值小于 H a s h ( k e y ) % 2 m Hash(key)\% 2^m Hash(key)%2m的节点, 将请求转发给该节点重复上面过程, 直到找到key所在的节点No

ith successor

Successor

1

N1+ 2 0 2^0 20

N18

2

N1+ 2 1 2^1 21

N18

3

N1+ 2 2 2^2 22

N18

4

N1+ 2 3 2^3 23

N18

5

N1+ 2 4 2^4 24

N18

6

N1+ 2 5 2^5 25

N45

7

N1+ 2 6 2^6 26

N1

8

N1+ 2 7 2^7 27

N1

发布者：全栈程序员栈长，转载请注明出处：https://javaforall.cn/150738.html原文链接：https://javaforall.cn