P2P文件共享系统设计与实现文献综述

P2P文件共享系统设计与实现--文献综述

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(学号计科系XX级XX班 )

摘要：对等网(P2P)主要指计算机之间以对等方式形成的网络连接，弱化或完全取消了服务器的作用。文章首先将对P2P网络的基本概念、技术实现、主要应用进行介绍; 然后分析P2P技术与C/ S模式互联网的区别; 最后介绍了JXTA 协议。

关键字：P2P; 文件共享; C/S模式; JX-TA

1 引言

随着像Napster、Gnutella、Freenet等P2P信息共享应用系统的流行，

P2P(Peer- to—Peer，即对等网络)这种完全不同于客户/ 服务器的新一代分布式计算机模型正在受到越来越多的关注，已被《财富》杂志誉为将改变互联网未来的四大新技术之一。P2P可以简单地定义为通过直接交换信息，共享计算机资源和服务，对等计算机兼有客户机和服务器的功能，在这种网络中所有节点是对等的，这些对等节点具有共同的责任与能力并协同完成服务，它们之间通过直接互连实现信息资源、处理器资源以及存储资源的全面共享，而不需要依赖集中式服务器的支持，消除了信息孤岛和资源孤岛现象。

2 P2P网络技术的研究

2.1 P2P网络的基本概念

P2P技术主要指由硬件形成网络连接后的信息控制技术，主要代表形式是在应用层上基于P2P网络协议的客户端软件。IBM为P2P下了如下定义：P2P 系统由若干互联协作的计算机构成，且至少具有如下特征之一：系统依存于边缘化( 非中央式服务器) 设备的主动协作，每个成员直接从其他成员而不是从服务器的参与中受益; 系统中成员同时扮演服务器与客户端的角色; 系统应用的用户能够意识到彼此的存在，构成一个虚拟或实际的群体。P2P网络是互联网整体架构的基础，互联网最基本的TCP/IP协议并没有客户端和服务器的概念，在通讯过程中，所有的设备都是平等的一端。P2P技术改变了“内容”所在的位置，使

其正在从“中心”走向“边缘”，也就是说内容不再存于主要的服务器上，而是存在所有用户的PC机上。P2P使得PC重新焕发活力、不再是被动的客户端，而成为具有服务器和客户端双重特征的设备。

2.2 P2P网络的分类

关于对等网的分类，目前尚不统一，有很多争论，安P2P的定义大致可分为集中目录式对等网络、纯分布式对等网络、混合式对等网络。

2.2.1 集中目录式对等网络

图1 集中目录式对等网络

各节点之间可以直接建立连接，但网络的构建需要服务器，通过集中认证，建立索引机制。然而这里的服务器仅用于辅助对等节点之间建立连接，一旦连接成功，服务器不再起作用，对等节点之间直接进行通信。这不同于C/S模式中的服务器，也可以认为是弱化了服务器的作用。这种P2P网络模型和纯分布式P2P网络相比，易于发现网络节点、易于管理且安全性较好，但也有类似C/S模式的缺陷，如容错性差等。目前P2P技术的应用大多为这种模式，较为典型的如：Napster等。

2.2.2 纯分布式对等网络

图2 纯分布式对等网络

网络中没有服务器，链状的节点之间构成一个分散式网络。通过基于对等网协议的客户端软件搜索网络中存在的对等节点，节点之间不必通过服务器，可直接建立连接。这种P2P网络模型优点在于允许用户设定自己的规则和建立自己的网络环境; 为与Internet合作，提供近似的即插即用特性; 不仅能够在Internet下有效地工作，而且对于LAN和Internet也非常有用。存在的问题：由于没有中心管理者，网络节点难以发现; 不易管理且安全性较差。此种类型的P2P网络如：Gnutella、FreeNet等。

2.2.3 混合式对等网络

集中式P2P 有利于网络资源的快速检索，并且只要服务器能力足够强大就可以无限扩展，但是其中心化的模式容易遭到直接的攻击; 分布式P2P 解决了抗攻击问题，但是又缺乏快速搜索和可扩展性。混合式P2P 结合了集中式和分布式P2P 的优点，在设计思想和处理能力上都得到了进一步的优化。它在分布式模式的基础上，将用户节点按能力进行分类，使某些节点担任特殊的任务。这些节点共分为3种：

(1)用户节点：普通节点，它不具有任何特殊的功能。

(2)搜索节点：处理搜索请求，从它们的“孩子”节点中搜索文件列表，这些节点必须有128 kbit/s RAM的网络连接速度，建议使用高性能的处理器。

(3)索引节点：连接速度快、内存充足的节点可以作为索引节点。索引节点用于保存可以利用的搜索节点信息，并搜集状态信息，维护网络结构信息。

这种模式的关键之一是引入了索引节点，索引节点不会直接连接到有版权的资料上，它就像搜索引擎一样，只是搜索和所需资料相关的地址，至于用户到底连接下载了什么内容则和它无关。这种模式的关键之二是引入搜索节点，搜索节点管理着所属用户的文件列表。用户节点通过索引节点获得搜索节点信息，之后用户节点就与获得的搜索节点相连，每一次查询都通过该搜索节点进行。

2.3 P2P网络与C/S模式网络的区别

P2P技术与C/S模式互联网技术的根本区别在于两者的拓扑结构不同，或者说两个系统中节点的连接方式不同。分布式网络拓扑结构存在四种基本形式：集中式拓扑、环型拓扑、树型拓扑和分散式拓扑。由这四种基本的拓扑结构相互结合还可以形成各种混合式拓扑结构。部分P2P技术属于纯分散式拓扑，其余多属于带有服务器的混合式拓扑; C/S模式为集中式拓扑。

当前互联网的主要技术模式是C/S模式，要求设置拥有强大处理能力和大带宽的高性能计算机，配合高档的服务器软件，将大量的数据集中存放在服务器上，而且还要安装多样化的服务软件，在集中处理数据的同时可以对互联网上其他PC提供服务，发送或接收数据，提供处理能力及其他应用。与服务器联机并接受服务的客户端性能可以相对弱小。而P2P技术的特征之一就是弱化服务器的作用，甚至取消服务器，任意两台PC互为服务器，同时又是客户端。

C/S模式造成互联网上的信息资源和成本资源均向服务器集中，这样的模式安全性好、易于管理，而且符合一对多、强对弱的社会关系形式，所以C/S 模式是符合市场需求的。P2P方式将导致信息数量、成本资源都向互联网各点均匀分布，也就是所谓“边缘化”的趋势，而且交互性、即时性好，符合“一对一”的特点，以及彼此相当的社会关系形式，也符合市场的需求。所以这两种方式将会共存，有关P2P即将替代C/S 模式的说法是不成立的。P2P有其独特的市场空间，是现有互联网应用的补充。

3 JXTA协议的研究

3.1 JXTA的主要概念

JXTA 是SUN 公司为了构建跨平台、跨操作系统和跨编程语言的P2P 应用而提出并实现的一个P2P标准，其功能还在不断扩充和完善中。JXTA 技术提供了基础性的机制解决当前分布计算应用中面临的问题，实现新一代统一、安全、互操作以及异构的应用。JXTA通过XML格式的消息表达，提供了强大的功能使得垂直应用得以交互，这对实现系统的互操作性有了很大的帮助。

3.2 JXTA的层次结构

JXTA由三层组成，如图4所示。第一层是JXTA核心层，它包含了服务所需要的核心功能; 第二层是服务层，它提供了访问JXTA协议的接口; 第三层是应用层，它使用服务来访问JXTA网络和JXTA提供的功能。这样的设计和一个标准的操作系统比较相似，标准的操作系统包括核心操作系统、服务和应用程序。