1、什么是p2p

P2P是一種技術，但更多的是一種思想，有著改變整個互聯網基礎的潛能的思想。

（1）p2p的概念

P2P是peer-to-peer的縮寫，peer在英語里有“（地位、能力等）同等者”、“同事”和“伙伴”等意義。這樣一來，P2P也就可以理解為“伙伴對伙伴”的意思，或稱為對等聯網。目前人們認為其在加強網絡上人的交流、文件交換、分布計算等方面大有前途。

簡單的說，P2P直接將人們聯系起來，讓人們通過互聯網直接交互。P2P使得網絡上的溝通變得容易、更直接共享和交互，真正地消除中間商。P2P就是人可以直接連接到其他用戶的計算機、交換文件，而不是像過去那樣連接到服務器去瀏覽與下載。P2P另一個重要特點是改變互聯網現在的以大網站為中心的狀態、重返“非中心化”，并把權力交還給用戶。 P2P看起來似乎很新，但是正如B2C、B2B是將現實世界中很平常的東西移植到互聯網上一樣，P2P并不是什么新東西。在現實生活中我們每天都按照 P2P模式面對面地或者通過電話交流和溝通。

即使從網絡看，P2P也不是新概念，P2P是互聯網整體架構的基礎。互聯網最基本的協議 TCP/IP并沒有客戶機和服務器的概念，所有的設備都是通訊的平等的一端。在十年之前，所有的互聯網上的系統都同時具有服務器和客戶機的功能。當然，后來發展的那些架構在TCP/IP之上的軟件的確采用了客戶機/服務器的結構：瀏覽器和Web服務器，郵件客戶端和郵件服務器。但是，對于服務器來說，它們之間仍然是對等聯網的。以email為例，互聯網上并沒有一個巨大的、唯一的郵件服務器來處理所有的email，而是對等聯網的郵件服務器相互協作把 email傳送到相應的服務器上去。另外用戶之間email則一直對等的聯絡渠道。當然但是過去的5年里，互聯網的發展至少從表面上遠離了P2P，互聯網上絕大部分的節點也不能和其他節點直接地交流。Napster正是喚醒了深藏在互聯網背后的對等聯網。Napster的文件共享功能在局域網中共享目錄也是再平常不過的事情。但是Napster的成功促使人們認識到把這種“對等聯網”拓展到整個互聯網范圍的可能性。當然，在許多人的眼中，Napster并不是純粹的P2P，它仍然需要一個處于中心協調機制。

事實上，網絡上現有的許多服務可以歸入P2P的行列。即時訊息系統譬如ICQ、AOL Instant Messenger、Yahoo Pager、微軟的MSN Messenger以及國內的OICQ是最流行的P2P應用。它們允許用戶互相溝通和交換信息、交換文件。用戶之間的信息交流不是直接的，需要有位于中心的服務器來協調。但這些系統并沒有諸如搜索這種對于大量信息共享非常重要的功能，這個特征的缺乏可能正是為什么即時訊息出現很久但是并沒有能夠產生如Napster這樣的影響的原因之一。

另外一個可以歸入P2P是拍賣網站譬如 eBay，人們在總結eBay的模式的時候用了C2C，是不是和P2P有一點類似？eBay就是一個將人們聯系的和交易物品的社區，用戶可以方便的搜索其他用戶叫賣的商品。eBay提供了一些使得交易得以順利進行的服務，但是交易是直接在用戶之間進行的。如果將“交易”的概念推廣，C2C就是P2P的一個特例，這里人們互相交換的是商品。

但如果仔細深究的話，Napster和即時訊息在賦予用戶之間直接交流的能力、eBay使用戶可以直接交易的同時，卻破壞了服務器端的那種自互聯網出現之初就存在的對等聯網思想，因為它們都需要有一個位于中心的服務器來協調，而不是分布在世界上不同地方的、對等聯網的許多服務器。這也正是諸如Gnutella和Freenet不斷的宣稱它們創造了“純粹”的P2P，完全沒有中心服務器的P2P服務。

     計算機網絡發展演化過程是在集中和分布之間擺動。早期的計算機使用模式是眾多用戶共享大型計算機，以后發展了個人計算機，從集中走向分布。在互聯網上存在類似情況，開始采用客戶機（瀏覽器）－服務器方式，使用網站上集中的服務器。進一步發展將走向分布式，集中的服務器將變成分布的，每一個用戶終端既是客戶機又是服務器，這就是對等連接peer to peer（簡稱P2P）模式。

    近年來，互聯網上P2P業務發展迅速，已經成為寬帶互聯網業務的主流。P2P技術將各個用戶互相結合成一個網絡，共享其中的帶寬，共同處理其中的信息。與傳統的客戶機——服務器模式不同，P2P工作方式中，每一個客戶終端既是客戶機又是服務器。以共享下載文件為例，下載同一個文件的眾多用戶中的每一個用戶終端只需要下載文件的一個片段，然后互相交換，最終每個用戶都能得到完整的文件。

    第一代P2P網絡采用中央控制網絡體系結構（如圖1所示）。早期的Napster就采用這種結構。它采用快速搜索算法，排隊響應時間短，使用簡單的協議能夠提供高性能和彈性，缺點是容易中斷服務。

圖1 第一代P2P網絡采用中央控制網絡體系結構

    第二代P2P 采用分散分布網絡體系結構（如圖2所示）。不再使用中央服務器，消除了中央服務器帶來的問題。沒有中央控制點，不會因為一點故障導致全部癱瘓，是真正的分布式網絡。由于每次搜索都要在全網進行，造成大量網絡流量，使得其搜索速度慢，排隊響應時間長。用戶PC性能及其與網絡連接方式決定網絡彈性和性能。這種模式具有自組織（ ad-hoc） 行為, 降低了擁有者的成本，提供可擴展性。特別適合在自組織（ ad-hoc）網上的應用，如即時通信等。

圖2  第二代P2P 采用分散分布網絡體系結構

    第三代P2P 采用混合網絡體系結構（如圖3所示）。這種模式綜合第一代和第二代的優點，用分布的超級結點取代中央檢索服務器。采用分層次的快速搜索改進了搜索性能，縮短了排隊響應時間，每次排隊產生的流量低于第二代分布網絡。超級智能結點的布設提供高性能和彈性。沒有中央控制點，不會因為一點故障導致全部癱瘓。

圖3  第三代P2P 采用混合網絡體系結構 

    內容被分布存儲在分布的存儲器和客戶終端中。通過快速檢索系統可以快速發現內容分布存儲的位置。目前常用的P2P 軟件有BT, edonky和Gnutella等，這些軟件采用“快速追蹤”技術構成P2P網絡，有著許多傳統客戶機－服務器網絡所沒有的優點。技術上不但可以大大的減少文件搜尋的時間，更重要的是可以不用昂貴的中央控制硬件設備(服務器等)。這種P2P網絡使用終端本身電腦的處理能力，網絡處理能力隨著終端使用者人數增長而增加。

    第四代P2P目前正在發展中。主要發展技術有動態口選擇和雙向下載。動態口選擇：目前P2P使用固定的口，但是一些公司已經開始引入協議可以動態選擇傳輸口，一般來說，口的數目在1024－4000之間。甚至P2P流可以用原來用于HTTP(SMTP)的口80（25）來傳輸以便隱藏。這將使得識別跨運營商網絡的P2P流，掌握其流量變得更困難。雙向下載：eD和BT等公司進一步發展引入雙向流下載。可以多路并行下載和上載一個文件或多路并行下載一個文件的一部分。而目前傳統的體系結構要求目標在完全下載后才能開始上載。這將大大加快文件分發速度。

    以上演化的四代P2P系統都屬于“無組織的P2P重疊網”，在互聯網得到快速發展，目前寬帶用戶流量中一半以上是這種P2P流。

    而學術界目前在研究的是“有組織的P2P重疊網”。包括Tapestry 、Chord 、Pastry和CAN 等。正在研究的新一代的P2P應用包括多播、網絡存儲等都運行在這種有組織P2P重疊網上。

2.P2P應用

    目前應用主要有三大類，如圖4所示。

圖4 P2P應用和智能結點重疊網

(1).P2P內容共享

    包括共享文件下載BT，edonkey Gnutella、搜索和檢索Bearshare、內容分發、網絡存儲和對等廣播Peercasting等。網絡存儲充分發揮互聯網無所不在的優勢，移動電話、PDA、筆記本電腦、臺式機、電視機、各種家電和傳感器等可以通過各種有線或無線接入連接網絡取得服務。

(2).P2P通信協作包括協同工作、互聯網電話、即時通信S和移動通信

    P2P即時通信系統 IM采用對等連接模式P2P，消息格式使用 XML具有效的報到管理，可以提供異步、并行、可靠和近似實時通信。支持移動報到管理和移動即時通信。使用IETF 標準保證互通互用。

(3).P2P協同計算包括協作計算、網格和數據內容網格

    網格GRID和 P2P協作的基本概念非常相似都是資源共享，但是使用技術不同。網格的目的是利用網絡資源進行大規模高性能計算，其利用的網絡資源包括超級計算機、集群、專門設備、大規模數據庫等。網格需要制定組織級的協議用于資源共享，安全和性能是關鍵問題。采用基于PKI + X.509證書的鑒權和可編程中間件用于高性能計算。而P2P協作利用的網絡資源是個人計算機和存儲的數字內容等，對資源進行分散控制，允許匿名接入。主要優點是可測量性。

    采用P2P 和Grid融合產生數據內容網格，用P2P技術建立數據網格是最有吸引力和實際的方法。綜合P2P技術建立內容網格，在網格中數據、內容是自動分布的，用戶可以接入最近的數據。

    視頻內容網格，以分布式存儲提供視頻點播業務。

(4).P2P將開創網絡媒體新時代

    電視視頻節目除現場直播以外，都是事先錄制好存儲在服務器中的。點播是一種工作模式，但是它占用網絡資源太多。P2P為網絡電視媒體提供了一個新的工作模式，用戶可以先用P2P方式下載內容存儲在自己的計算機中，再回放觀看。

3. P2P需要IPv6

    目前的IPv4互聯網由于IP地址不夠，大量采用專用地址和網絡地址變換器NAT ，其結果是隱藏了誰是信息的發送者的信息。而P2P 要求能夠識別發送者，使用“實名制”才能建立誠信安全的網絡社會。只有IPv6 能夠做到這點。建立IPv6網將為發展P2P應用提供安全、可靠和廉價的網絡運行環境。

    在IPv6 網上運行p2p不再需要使用NAT能夠控制功能和邏輯，可以簡化網絡設計。對于運營商而言不再需要考慮NAT及其軟件之間的兼容性，在遠端不需要服務器將使設計、可以降低運營負擔。

    總之，運行和成本與使用IPv4和NAT時相比要低。

    在IPv6網實現 P2P VPN （如圖5所示）

圖5 IPv6網上的P2P VPN

    適用于各種通信模式: 客戶機－服務器、對等連接P2P、移動安全即時通信、即時連接、保證端到端的安全。IPsec策略服務器按需要為對接每一方提供策略文件，設置非常簡便：只需要在 web上注冊 。

4.應對Peer to Peer業務挑戰

    P2P已經成為寬帶的殺手級應用。P2P應用圍繞IP音頻和視頻文件共享快速發展。目前P2P應用占寬帶流量50－60%（白天）到90%（晚上），企業用戶的40%。

    如何識別和控制P2P流，如何版權保護和制止色情內容流通成為企業網絡管理員和接入運營商的煩惱。目前正開展各種方法的研究，例如在運營商網絡服務器中緩沖P2P流以減少外出流量等。