基于Gnutella协议的P2P文件共享系统的研究

的消息格式和一组管理节点之间信息交换的 规则。 侧 ｇ犷 仁 门Ｊ ‘夕 抓网络中的在线节点． ｎ 消息用来响应 一ｎ ‘ ￣ ’ ｎ 刁 ‘ 如 ａ ｖ． ． Ｐ” 俏息；ｉ 和Ｐ ｖ 们忌用米Ｍｒ ．箔直甲 Ｐ ｂ ｕａ ｉ ａ ｇ Ｐ刃 ｏ －一 ｎ ｇ ， ｎ 央分 － ， － 曰日 ｎ 奋 Ｊ ｕ ｕ ’ ｏ ， ｝ ｒ 一 ｉ ’ 二 ： 切 一 ｇ 节点和网 络上其它节点的连接， 适应动态的网络环境。 以
由 ｎｅ ｌ的搜索请求消息是以广播的方式进行复制的， 整个网络上的负载量比 于Ｇｕｌ ｔａ 所以 较大， 导 致了系统的响应时间比较长， 系统的扩展性受到限制。因此我们考虑对消息的路由 机制进行改进。 如前所述， 节点在加人网络时采用主节点缓存服务的方法。采用主节点缓存的方法加人系统使 网 络上所有在线节点组成了 一个具有“ 能力原则，ｐ ｅ一ａ） ＂ ｒ ｌ 特点的网络。所谓“ （ ｏ ｗ ｗ 能力原则” 网络是
样的网 是 络中 有效的。 要高连 度” 节点能够正常 只 接“ 的 处理“ 人” 搜索 引 的 请求（ｕｙ， 络就会保 Ｑｅ）网 ｒ
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在此操作之后， 如果１ ． １ ７ 每个消息包转发给其它直接相连的 节点之前， 节点把消息中的７ ． ， １ 减１ ７ Ｄ 变 ， 为。包将不在被转发。 每个消息包都有一个 Ｉ 如果节点收到的包的 Ｉ 号与以前收到的某个 Ｄ号， 包的Ｉ Ｄ号相同， 表明节点已 经处理过该包， 将不再对其进行转发。
指网 有 些节 有 高的 接“ ， 许多的 点 较 连 度” 在 节 缓 务中， 络中 一 点 很 连 度” 而 节 有 低的 接“ 。 主 点 存服 节
点都是通过一些主节点连人网 络中的， 主节点有比 较好的系统性能并且有较高的“ 知名度”因此比 ， 其 它的节点有优先连接权， 成为网 络中 连接“ 高的节点， 度” 其它的节点则成为连接“ 低的节点。 度” 在具有这样特点网络中， 我们可以采用一种新的搜索策略： 每个节点在本地存储中 保存所有第一 级和第二级邻居的共享文件， 并且当 有新的节点加人时， 按照节点之间的 邻居层次关系更新所有相关
。 ｑ
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吨） 连接彼此通信， 的 在节点 之间没有固 层次结构和模式。 定的 所有的连接工 作在ＴＰＩ协议上， Ｃ／ Ｐ
通信以 包” 单位进行。通常情况下Ｇｕｌ 的包与ＴＰＩ的包格式上非常接近。与ＴＰＩ的包 为 ｎｅ ｔｌ ａ Ｃ／ Ｐ Ｃ／ Ｐ 类似， ｅ 包有一个生存周期‘ｉ Ｔ Ｌｅ简称ＴＬｏ 以 Ｇｕｌ ｎｔａ ｌ Ｔ ｅ ｉ ， ｍ ｏ ｖ Ｔ） ＴＬ 某个数值开始， Ｔ 包每经过一个节点 ＴＬ １ Ｔ 减 。一旦刀 变为。包就不在向前转发， １ ， 这有助于防 止包在网络中 无限循环下去。 在Ｇｕｌ 用户首 中， ｎｅ ｔａ ｌ 先需要连接到网络上， 然后就可以向网络上的其它终端节点提交搜索请 一般情况下， 搜索请求为带文件类型后缀的 文件名。搜索请求沿着与请求节点直接相连的节点 求。 如果搜索请求到达的节点含有与请求相匹配的文件， 则该节点发出响应， 其响应结果（ 含 向前转发。 结果， 搜索 有相关文件信息） 沿着请求到来的原路径回 到源节点。不管节点是否含有与请求相匹配的 请求都会继续向前转发。当 请求节点接收到响应结果后， Ｈ Ｔ 协议直接从文件所在的节点下 采用 ＴＰ
术。
对等（Ｅ Ｒ ＰＥ － 的辅助来完 两个用户终 一代热门技
Ｎｐｅ ａ ｔ是最早开 ｓｒ 发出的一 ２文件 种ＰＰ 共享软件， 它依靠一个中 央服务 器存储一个ｍ ｍ文件（ 一
种音频类型文件） 列表， 的 而实际的Ｍ ３ Ｐ 文件存放在每个用户的终端上， 服务器提供的服务是允许用
当一个节点从网 络掉线或连接数小于用户指定的 最小连接数时， 利用这个路由 表中的 缓存信息， 就可 以与网 络中的 其他节点重新建立连接。
Ｐ ｇ 息用 应Ｐ 消 接收 ｉ 消 节点， 该＂６ 息以 播的 式转发给 来响 ｉｇ 息。 到Ｐｇ 息的 ｏ消 ｎ ｎ ｎ 先将 ＂消 广 方 其 所有“ 节 与 邻居” 点（ 该节点直接相连的 节点） ， 然后用、１ ８ 消息响应， ｎ消息含有本机的Ｉ地址， Ｐｇ ｏ Ｐ 、堪 息将沿着Ｐｇ 消 ｉ 消息来的 ｎ 路径原路返回， 保证转发该Ｐｇ 息的 以 ｉ 消 节点可以 ｎ 看到相应的Ｐ ｇ ｏ ｎ 消息． 将该Ｐ ｇ 返回 ｏ 消息 给发出ｐｇ ｎ ｉ 消息的 ｎ 节点。 ｉ 和Ｐ ｇ Ｐｇ ｏ 息 连接管 息， 消 属于 ｎ ｎ 理消 用来维护节点和网络 上其它节点的 连接， 适应动态的网 以
载文件。
３ 协议实现的细节 ． ２
（） １ 连接 在ＰＰ ２ 文件共享系统中， 一个终端节点如果想要共享其它节点的 文件， 首先要找到已 在系统中运 ， 以便初始连接， 进行通信。Ｇｕｌ 节点是通过主节点缓存服务的方 ｎｅ ｔａ ｌ 法， 经存在于网 和已 络上的另一个节点建立连接， 己连接到网络中。主节点缓存服务是指系统将 把自 ｋｆ较高的用户的主 机作为ＰＰ Ｚ 文件共享系统的主节点， Ｉ地址和运行 ＰＰ 将其 Ｐ ２ 文件共享系统的端
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基于
协议的ＰＰ ２ 文件共享系统的研究
胡 博 赵 栋 （ 航天科技集团 公司７ 所 １ ０７ １ ０ ０ ３） ０
鉴
摘要 ＰＰ ２ 模式实现文件共享的优点， 然后对基于 Ｇｕｌ 协议的ＰＰ ｎｅ ｔａ ｌ ２ 文件共享的实现原理 先介绍了利用
： 前众多的Ｉｅ ｅ 在当 ｎｍ ｔ ｔ 技术中， 基于ＰＰ ２ 模式的文件共享成为一个新的技术热点。 本文首
进行了 述， 阐 最后对 Ｇｕｌ 协议的不足提出了 ｎｅ ｔａ ｌ 两点改进建议。 关健词： ｎｅ 文件共享 Ｇｕｌ ＰＰ ｔａ ｌ ２
１ 引言 ．
｝Ｉ｝＇蒸｝ Ｔ鬓藻Ｉ｝唠 Ｏ｝｝２ＧＩ｝ ａ＇ （ ｊｎ｝ ｝Ｇ １ＪＣｔ１ －｝ ＥＬ ｅ｝ Ｐ７Ｊ｝ ｅｆ Ｅ，｝ｐ｝ｔ １｝ Ｉ｝｝｝ ｝ Ｇ ｝ｉ ｒ ７ ＇１＇ ｎ ｝｝ ｏｆ ｝ Ｒｒ ｓ ，｝ Ｐ ＇ ｝ Ｐｔ ｉ Ｍ ｘ Ｊ ｝
户搜索存在于服务器上文件列表， 以找到自己需要的文件。而文件的传递发牛在两个用户终端之间 无需服务器的辅助。
２ 文件共享系统。 比Ｎｓｅ更进一步，ｎｔａ ａｔ ｐｒ ＧｕＵ 采用了一种完全分布式的概念构造了一个纯 ＰＰ ｅ 文件的 传递也发生在两个用户终端之间。Ｇｕｌ 能 ｎｅ ｔａ ｌ Ｇｕ ｇ 无需服务器的辅助可以实现文件定位， ｎｔ ａ ｅ 够对对任何类型文件共享。 人们对其涉及的技术也做了 较深人地研究， 如系统的 扩展性、 消息的 表示
络环境。
当 点需要 络上 从网 搜索相 节 关文件时， 需要利用Ｑｅ 消 Ｑｅ 消息 ｕ 息。 ｕｙ 用来存放节点需要搜索 ｙ ｒ ｒ 的 文件的相 关信息， 广播的 式发送给 以 方 所有的“ 节点。 邻居” 网络中的 节点如 其它 果接收 到了Ｑｅ ｕ ｙ ｒ 消 首 息， 先将该Ｑｅ 消 广 ｕ ｒ 息以 播的方式转发给其所有“ ｙ 邻居” 然后在本地共享文件库中 节点， 查找 Ｑｅ 消 求的 ｕｙ 息请 文件， 存在， ｒ 如果 则用ＱｅＨ 消息响应。 ｕ Ｈ 消 ｕ ｉ ｙ ｒｔ Ｑｅ ｉ 息含有 ｙ ｒｔ 本机的Ｉ地址和响 Ｐ 应 文件的 文件名和相 路径，ｕ Ｈ 消 应的 Ｑｅ ｉ 息将沿着伽ｅ 消 ｙ ｒｔ ｒ 息来的 ｙ 路径原路返回， 保证所有转发该 以 伽ｅ 消息的 ｒ ｙ 节点可以 相应的ＱｅＨ 消息， 该伽ｅ曰 消息 给 看到 ｕ ｉ ｙ ｒｔ 将 ｒ ｔ 返回 发出Ｑｅ 消息的节 ｙ ｕ ｙ ｒ 点口
ｉ 消 Ｐｇ 息用 来发现网 的 节点。 ｎ 络中 在线 终端节 点进人系统 后就可以 送消 和 发 息， 其它节点 通信。
为了避免其它节点的动态退出使该节点成为系 统的“ 孤岛”在加人网 ， 络后， 个节点可以 每 通过周期的
向 节点发 ｉ 消 来发现网 邻居 送Ｐｇ 息， ｎ 络的其它参与者， 并把获得的 信息在一个节点信息表中 缓存。
节 的 点中 文件级存。当 搜索请求消息（ ｒ 到来时， 有 伽ｅ ） ｙ 节点将在本地共享库和缓存中寻找匹配文 件， 将Ｑｅ 转发给“ 并只 ｕ ｙ ｒ 邻居节点” 连接“ 最高的 中 度” 节点， 而不是将该伽ｅ 消息广 ｙ ｒ 播。Ｌ ａ ａＡ ｄ ．
Ａａｉ和Ｒｎ Ｍ Ｌｋ ｅ ｄ ｃ ａａ ． ｏ 等人经过理论证明 ， ｍ ｎ ｕ ｅ 采用这样的 方法可以大大节省带宽， 实现系统的可扩 展性， 也可较高效的 找到目 的文件。 搜索算法的 修改将给每个节点增加额外的操作和存储： 即跟踪并保存“ 邻居节点” 的文件信息。 但由于计算和存储资源的代价要远远小于带宽的代价， 因此这种折衷是合理的。选择连接“ 最高 度” 的节点作为搜索请求消息转发的 节点， 是由于连接数是由 节点用户自 行选择的， 因此有高连接“ 的 度” 节点往往具有高的 带宽用以处理搜索请求（ｕｙ． Ｑｅ ） ｒ 总的来说， 采用主节点缓存的ＰＰ ２ 文件共享系统由 于具有“ 能力原则” 特点， 使得上述的 算法在这
方法等。
２ 利用ＰＰ ． Ｚ 棋式实现文件共享的优点
需维护个人硬盘上的资 在ＰＰ ２ 模式下， 共享的 文件存放在终端用户的个人的主机上， 个用户只 每 源 ， 增加了节点在网络中的价 使得文件的索引和维护变得简单的多。共享文件存储在用户主机上， 值 而且可以向 其它节点提供共享信息。随着网络内节点数 ， 使得节点不仅可以 从其他节点获取信息， 下载某个文件的节点可以 将该文件再共享给 的增加， 供共享的内 容的数量和范围也随之增长。另外， 由于增加了整个系统的连接 其它的节点， 这种方式使得有较高请求率的文件可以得到很快的传播。 数量， 充分利用了网 边缘” 络“ 的带宽， 平衡了系统的资源， 低了网络拥塞的可能性。 降 简而言之， 文件共享系统使用户资源共享最大化的同时， 较低的 ＰＰ ２ 以 代价实现了资源的高效利
口 号写入一个配Ｉ文件中。 这样， 在系统初始化的过程中， 点先读取该配置文件的信息以 节 获取主节点的Ｉ地址和端口 Ｐ 号， 然后试图逐一和这些主节点进行初始化连接， 直到连接数达到系统的缺省值或用户的 指定值（ 连接数 目 最大值和最小值由用户决定） 的 。 （） ２ 搜索
节 进 络 就 以 络中 其 节 进 通 Ｇｕｌ协 定 一 用乎 据 点 人网 后， 可 和网 的 它 点 行 信。 ｎｅ 议 义了 组 数 通信 ｔａ ｌ
Ｐ 请求文件的 节点接收到伽ｅＨ 消息后， ｙ ｔ ｒｉ 解析该消息， 得到目 标节点的 Ｉ地址和请求文件所在 的路径。源节点和目 标节点直接建立 Ｈ ｆ 连接， ＴＰ 下载文件。
（） ３ 下载
４ 对 Ｇ ｉｌ ｔ ｌ 的改进 ｎｔ ａ ｅ
４１ 改进系统扩展性的 ． 研究
用。
Leabharlann Baidu
３ 基于Ｇｕｌ 协议的ＰＰ ． ｎｔｅ ｅ ２ 文件共享系统
３ １ 极述 ．
Ｇｕｌ 协议是利用ＰＰ ｎｔａ ｅ ｌ ２ 模式实现完全分布式信息共享的 技术。利用Ｇｕｌ 协议构造的文件共 ｎｅ ｔａ ｌ 享系统集一个小型的 搜索引攀和文件服务系统于一体， 体现了 分布式和协作的思想。 遵循 Ｇｕｌ ｎｅａ ｔｌ 协议的节点组成的网络并不存在真正的拓扑结构， 它是一个在应用层以自己的路由机制形成的虚拟 网 每个节点通过至少一个其它的节点与网络相连， 络： 节点之间以“ 引人” ｉｏｉ） 外出”ｏｇ （ｃ ｎ 和“ ｎｍ ｇ （ ｔ－ ｕｏ