對等計算分析

第12卷第1期重慶科技學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版)2010年2月對等計算分析付興兵(長(cháng)江師范學(xué)院,重慶408100)摘要:P2P 是一個(gè)Internet應用程序,它允許-組Intemet用戶(hù)相互通信,從對等機上直接訪(fǎng)問(wèn)和下載文件.也使用戶(hù)共享計算機資源以構建分布式計算環(huán)境。P2P系統由大量的結點(diǎn)組成,這些結點(diǎn)可不斷地進(jìn)入和離開(kāi)。比較了P2P和CIS,給出了P2P體系結構,介紹了P2P的特征,闡述了P2P的主要研究方向。關(guān)鍵詞:P2P; CIS; P2P特征; P2P體系結構中圍分類(lèi)號:TP301文獻標識碼:A文章編號:1673-1980(2010)01-0153- -04自1999年Napster出現以來(lái),P2P 網(wǎng)絡(luò )經(jīng)歷了結構如圖 1所示。巨大的發(fā)展。有關(guān)調查表明,P2P業(yè)務(wù)已占據了互聯(lián)對等體網(wǎng)業(yè)務(wù)總量的60%-80%。對等網(wǎng)是指以分散方式使用分布式資源執行關(guān)鍵功能的--類(lèi)系統和應用程序。資源包括計算功能數據、網(wǎng)絡(luò )帶寬等。關(guān)鍵功能指分客戶(hù).服務(wù)器布式計算、數據和內容共享、通信和協(xié)作,或平臺服務(wù)。分散指應用算法、數據.元數據。在P2P系統中,對等C體協(xié)作以獲得想要的服務(wù),服務(wù)可以是分布式計算、文圈1C/S與P2P的網(wǎng)絡(luò )結構對比件共享、分布式存儲、通信或實(shí)時(shí)媒體流。典型的P2P對等網(wǎng)絡(luò )是一種分布式網(wǎng)絡(luò )，其中的對等體共系統駐留在Intermet或ad hoc網(wǎng)絡(luò )的邊緣。享他們所擁有的一部分資源，這些共享資源需要由對等網(wǎng)具有3個(gè)特性:自組織、對稱(chēng)通信和分布網(wǎng)絡(luò )提供服務(wù)和內容。P2P 模型減少了對服務(wù)器的式控制。P2P網(wǎng)絡(luò )的自組織性是自適應節點(diǎn)的到達、依賴(lài)性,一些P2P模型,對等體間共享文件,不需借離去和失效。對稱(chēng)性是指對等體既可是客戶(hù)機也可助服務(wù)器,在它們間可直接進(jìn)行。不像客戶(hù)/服務(wù)器是服務(wù)器。分布式控制是指對等網(wǎng)沒(méi)有集中式目錄(C/S)模型,P2P系統對網(wǎng)絡(luò )問(wèn)題更具有容錯性,沒(méi)有或控制節點(diǎn),對等體間可直接通信"。單點(diǎn)失效故障。在C/S模型中,當太多的用戶(hù)登錄下通常,一次用戶(hù)會(huì )話(huà)從搜索一個(gè)特定文件開(kāi)始,載文件時(shí),服務(wù)器會(huì )成為瓶頸。在P2P模型中,在對若能搜索到,將返回擁有這個(gè)文件的對等體列表,用等體間太多的請求會(huì )使網(wǎng)絡(luò )管理員過(guò)于繁忙，對網(wǎng)戶(hù)接著(zhù)從單個(gè)或多個(gè)對等體下載這個(gè)文件,一旦檢絡(luò )自身會(huì )造成負擔。使用P2P模型,公司可使用集索到這個(gè)文件，此對等體將把它提供給別的對等體,體的計算機資源，而不使用服務(wù)器和昂貴的存儲設直到移除此文件或變得離線(xiàn)。第- -個(gè)成功的文件共享備。P2P模型與CIS模型最顯著(zhù)的區別在于網(wǎng)絡(luò )中程序是Napster,它在1999年以MP3格式共享音樂(lè )文的對等體既可以獲取其他對等體的資源或服務(wù),同件。最近的P2P文件共享程序不僅分配MP3和音頻文時(shí)又是資源或服務(wù)的提供者,即對等體既是客戶(hù)機,件,也分配圖像、軟件、電子圖書(shū)和其他的文檔。又是服務(wù)器。CIS模型中,服務(wù)器是資源的提供者,客戶(hù)是資源的獲取者。P2P體系結構則可以使客戶(hù)1P2P與C/S的比較機分擔網(wǎng)絡(luò )中心的任務(wù)，上百萬(wàn)個(gè)Intermet用戶(hù)組客戶(hù)/服務(wù)器模型(CIS)的網(wǎng)絡(luò )結構與P2P網(wǎng)絡(luò )合得中國煤化工可一個(gè)中心服務(wù)器收稿日期:2009-08-18MYHCNMHG基金項目:重慶市教委科學(xué)技術(shù)研究項目(KJ08131);重慶市教委自然科學(xué)基金項目(KJ091309)作者簡(jiǎn)介:付興兵.男,四川瀘縣人,講師,碩士,研究方向為分布式系統、信息安全。.153.付興兵:對等計算分析與研究的處理能力。表來(lái)協(xié)助請求進(jìn)人的對等體,這樣建立連接和進(jìn)行一般P2P網(wǎng)絡(luò )中每一個(gè)對等體所擁有的權利通信仍是對等體的工作。這種模型超越純對等體,通和義務(wù)都是對等的,包括通信、服務(wù)和資源消費。比過(guò)提供已連接對等體列表，它會(huì )增加找到網(wǎng)絡(luò ).上大如在Web應用流量占網(wǎng)絡(luò )流量主體時(shí)，由于Web量對等體的機會(huì )。為下載資源,對等體需接近每個(gè)連流量的高度非對稱(chēng)性(用戶(hù)鏈路的上行流量要遠遠接的對等體,張貼請求,這使得整個(gè)過(guò)程較耗時(shí)。低于其下行流量),大部分用戶(hù)接人方式如ADSL、2.3具有簡(jiǎn)單發(fā)現和查找服務(wù)器功能的P2P模型Cablemodem等都設計為上行帶寬遠低于其下行帶寬。如果違反這種設計，將會(huì )導致延時(shí)、網(wǎng)絡(luò )擁塞等。對等體B而在P2P應用中,由于所有主機都是對等的,因此對等體A其流量具有很強的對稱(chēng)性。P2P 應用上行流量與下行流量的比率接近于1:12。2P2P體系結構▲人對等體C服務(wù)器P2P網(wǎng)絡(luò )的拓撲結構會(huì )隨著(zhù)對等體加人和離開(kāi)網(wǎng)絡(luò )而動(dòng)態(tài)自適應地改變，維護連接、可用性和性圖3簡(jiǎn)單發(fā)現服務(wù)器P2P模型能。P2P主要有以下3種體系結構3。此種模型中,服務(wù)器提供連接對等體列表,同時(shí)2.1 純P2P模型也列出這些對等體可提供的資源。這種模型集成了純P2P模型(如圖2所示)不依賴(lài)于任何中央純P2P和具有簡(jiǎn)單發(fā)現服務(wù)器功能的P2P模型的服務(wù)器,對等體動(dòng)態(tài)查找在網(wǎng)絡(luò ).上的其他在線(xiàn)對等特性,以增加服務(wù)器的功能。體。整個(gè)通信過(guò)程在在線(xiàn)的對等體間進(jìn)行而不需要由于不再需要單獨訪(fǎng)問(wèn)每個(gè)對等體，這種模型任何服務(wù)器的支持。對等體間可直接上傳、下載文減少了對等體的負荷。服務(wù)器在兩個(gè)對等體間發(fā)起件,進(jìn)行在線(xiàn)活動(dòng),發(fā)送請求,接收響應等。這種模通信。兩個(gè)連接好的對等體之間可進(jìn)行各種活動(dòng)。型允許用戶(hù)建立自己的規則和網(wǎng)絡(luò )環(huán)境。它完全解決了要通過(guò)服務(wù)器或ISP來(lái)利用Intemet的閑難。3 P2P 系統特征.對等體P2P系統具有如下特征:(1)Ad-hoc特性。對等體加人和離開(kāi)系統,不受任何實(shí)體的直接控制,因此,活躍對等體的數量和位置以及他們所構成的網(wǎng)絡(luò )拓撲都是高度動(dòng)態(tài)的,這種ad-hoe特性要求P2P系統是自組織的。(2)對等體功能有限和缺乏可靠性。對等體不具備太多的功能,且經(jīng)常失效。對等網(wǎng)的分布.式特性使其很難保證可靠性。對等體的不可靠性圖2純P2P 模型表明容錯和自適應性技術(shù)應是P2P協(xié)議的完整.純P2P模型具有如下優(yōu)點(diǎn):(1)具有即插即用的部分。特性,只要接入Intermet,就可使用P2P系統;(2)不(3)對等體自私性。P2P系統中的主機由自治對僅在Internet 中能有效工作，在LAN或intranet中等體所擁有和操作。對等體會(huì )最大化自身的利益。對也能很好的工作。這種模型的缺點(diǎn)是:由于沒(méi)有中等體決定是否共享數據、離開(kāi)系統和轉發(fā)查詢(xún)。這些央服務(wù)器管理注冊進(jìn)人網(wǎng)絡(luò )的對等體,需要用戶(hù)親決策并不總和系統的性能目標相- -致,這種沖突會(huì )自定位其他的對等體。危及整個(gè)系統的性能。因此,在設計P2P協(xié)議時(shí)應2.2具有簡(jiǎn)單發(fā)現服務(wù)器功能的P2P模型號慮|中國煤化工此種模型(如圖3所示)為實(shí)施管理,要制定服{HC N M H G載均衡技術(shù)監視務(wù)器邊界,但其作用只限于為即將進(jìn)人的對等體提流量,它們需安為特定的信息項日建立輪廓,接著(zhù)把供已連接對等體的名字。服務(wù)器提供連接對等體列內容重新分配給單個(gè)節點(diǎn)以減輕他們的負載。154+付興兵:對等計算分析與研究.(5)基于內容的尋址。在P2P網(wǎng)絡(luò )中，存儲特定(3)安全項目的節點(diǎn)的特定地址對用戶(hù)是透明的,用戶(hù)為特安全是P2P網(wǎng)絡(luò )中面臨的最大挑戰之一,P2P定的內容而查詢(xún)網(wǎng)絡(luò ),網(wǎng)絡(luò )把請求轉發(fā)給存有此內的一個(gè)好處是它既允許節點(diǎn)充當客戶(hù)又允許節點(diǎn)充容的特定節點(diǎn)。尋址能達到語(yǔ)義網(wǎng)絡(luò )中的一個(gè)較高當服務(wù)器。然而,把標準的客戶(hù)設備轉換成服務(wù)器對的級別,因為用戶(hù)能指定一個(gè)內容標識符,而不是一-網(wǎng)絡(luò )造成了許多風(fēng)險。只有可信的或認證了的資源個(gè)物理位置。這種標識符對應于存儲這種內容的才能訪(fǎng)問(wèn)給定節點(diǎn)提供的服務(wù)。一個(gè)惡意的對等體P2P集合。把內容分割到P2P網(wǎng)絡(luò )上的特定分組,可會(huì )強迫許多對等體下載文件或相互發(fā)送請求，這會(huì )建立更加細粒度的信息儲存庫和使得資源標識符更阻寒網(wǎng)絡(luò )，影響內部用戶(hù)的響應時(shí)間和導致分布式加均勻。拒絕服務(wù)攻擊。在P2P系統中新的安全需要如下:多密鑰加密。文件共享系統需要保護共享對象,4P2P研究方向安全方案可采用基于一個(gè)公鑰、多個(gè)私鑰的非對稱(chēng)(1)搜索加密機制。P2P體系結構提供了利用大量Intermet主機資沙盒。分布式計算P2P系統需要在對等機上執行源的機會(huì )。這種體系結構的主要挑戰是以分散方.-些代碼,需要防止對等機受惡意代碼的攻擊,也要防式有效定位在這些主機之間分布的信息。對等體止代碼受惡意對等機的攻擊?？刹捎冒踩卣魅缟澈?、的組群管理包括對社區中別的對等體的發(fā)現及這.安全語(yǔ)言Java等來(lái)防止敏感數據泄漏給惡意方。些對等體的定位和路由。許多因素影響發(fā)現算法數字產(chǎn)權管理。P2P文件共享使文件復制容易,的設計。比如,移動(dòng)無(wú)線(xiàn)設備基于通信范圍發(fā)現別這也需要保護作者的知識產(chǎn)權，可采用數字水印或的對等體，為桌面主機構建的協(xié)議使用集中式目隱寫(xiě)術(shù)來(lái)保護音頻、視頻文件，隱藏版權信息。錄方法。定位和路由算法通常會(huì )優(yōu)化從一個(gè)對等信譽(yù)和義務(wù)。在P2P系統中,信譽(yù)是建立在信體到另一個(gè)對等體傳遞消息的路徑。P2P 路由算任基礎之.上的，需要采用措施來(lái)測量一個(gè)對等體有法分為無(wú)結構和有結構兩類(lèi)。無(wú)結構路由算法成.“多好”或“用處多大”。比如,一個(gè)用戶(hù)共享很多感興本較高，或找不到可利用的內容。在有結構網(wǎng)絡(luò )趣的文件,他的信譽(yù)度就高?？驼?free- -rider)是 指中,預先定義一個(gè)規則的結構,網(wǎng)絡(luò )一直維護著(zhù)這不給別的對等體提供文件,而從P2P系統中下載文種結構。有結構路由算法能保證在有限跳數內定件的用戶(hù),因此,他的信譽(yù)度較低。為防止這種不合位目標機。P2P系統經(jīng)常呈現“攪拌性",對等體不作行為,需要設計一些義務(wù)機制。停地到達和離去。防火墻。P2P 應用程序本質(zhì)上要求在對等體間P2P搜索是由一個(gè)根本的索引和沿那個(gè)索引進(jìn)直接建立連接。然而,在公司環(huán)境中,內部網(wǎng)絡(luò )和外行傳播的查詢(xún)組成。索引由本地索引、集中索引和部網(wǎng)絡(luò )是隔離了的,這樣會(huì )減少對應用程序的訪(fǎng)問(wèn)。.分布式索引組成。分布式索引是最主要的索引,它例如,大多數防火墻會(huì )阻止對內部主機的連接,這會(huì )支持關(guān)鍵字查找和信息檢索。P2P 搜索機制可借助使得防火墻內部的主機不會(huì )被外部主機訪(fǎng)問(wèn)。再如，數據庫搜索機制。Gnutella 使用本地數據索引，家庭用戶(hù)經(jīng)常使用IP偽裝或網(wǎng)絡(luò )地址轉換NAT來(lái)Napster使用集中式索引，Freenet 使用分布式索引。在幾臺主機之間共享連接,這會(huì )導致相同的不可訪(fǎng)Google是一個(gè)分布式的、非集中式的文件共享系統。問(wèn)問(wèn)題。(2)存儲.(4)應用P2P數據存儲是數據所有者對等體把數據副本常見(jiàn)的P2P網(wǎng)絡(luò )應用有:存儲在其認為可信的第三方持有者對等體上,并可文件共享:Neonet、eDonkey和bitrrent等專(zhuān)注按需讀取其上的數據,這樣可增強數據的可用性、容.的都是共享文件。錯性和減少存儲維護成本。驗證對等體周期性地檢網(wǎng)絡(luò )電話(huà):SKYPE專(zhuān)注于網(wǎng)絡(luò )電話(huà)，這種高效查存儲的數據副本。對等體基于由聲譽(yù)而建立的信絡(luò )電話(huà)，但同時(shí)也任關(guān)系進(jìn)行相互交互。對等體的聲譽(yù)度越高,它越給傳IY片中國煤化工陸。C NMH Gr9 P2P視頻點(diǎn)播可靠和可信。常見(jiàn)的P2P商業(yè)存儲系統有AllMy-Data .Ubistorage和Wuala 等。系統是一款極其優(yōu)秀的局域網(wǎng)和Internet 的P2P點(diǎn)●155.付興兵:對等計算分析與研究播軟件系統，采用最先進(jìn)的P2P內核,完美實(shí)現鍵功能的一類(lèi)系統和應用程序,具有自組織、對稱(chēng)通P2P視頻點(diǎn)播功能,P2P流媒體技術(shù)節省了大量信和分布式控制等特點(diǎn)。此文比較了P2P和CIS,給帶寬。PPLive是一款用于Intermet上大規模視頻直出了P2P體系結構，介紹了P2P的特征，闡述了播的共享軟件,本軟件使用網(wǎng)狀拓撲,有效解決了P2P的主要研究方向。當前網(wǎng)絡(luò )視頻點(diǎn)播服務(wù)的負載和帶寬有限問(wèn)題,實(shí)現用戶(hù)越多,播放越流暢的特性整體服務(wù)質(zhì)量參考文獻大大提高。[1] Roussopoulos M, Baker M ,Rosenthal D,et al. P2P of Not大規模多玩家在線(xiàn)游戲:使用P2P技術(shù)建模P2P [C] in: The 3rd Intermational Workshop on Peer-to-PeerSystems ,2004.網(wǎng)絡(luò )游戲體系結構。此種伸縮性強的體系結構能支持大量的并發(fā)用戶(hù)，能容忍玩家數量的急[2] Naimul Basher ,Aniket Mahant, Anirban Mahanti,et al. AComparative Analysis of Web and Peer to Peer Traffic [C]//劇增加。www 2008 1 Refereed Track: Performance and Scalability.5結論ACM,2008.[3] CacheL ogic. Understanding the Impact of P2P: ArchitetureP2P網(wǎng)絡(luò )指以分散方式使用分布式資源執行關(guān)and Protocols[C].Research study , 2006.Analysis and Research on Peer to Peer ComputingFU Xing- bing(Yangtze Normal University ,Chongqing 408100)Abstract:P2P is an Internet application, which allows communication with each other between Internet users.Files can be accessed directly and downloaded from peer.P2P makes users share computer resources to constructdistributed computing environments.P2P consists of a large amount of nodes which can continuously enter anddepart.This paper compares P2P with C/S , presents P2P architectures , introduces the features of P2P ,andelucidates the main research interests of P2P, which shows a direction towards the researchers.Key words:P2P;C/S;features of P2P ;P2P architecture;P2P research interests中國煤化工MYHCNMHG.156.