基于P2P的區(qū)域教學(xué)資源共享設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

符天

摘要：隨著廣大的網(wǎng)絡(luò)終端節(jié)點(diǎn)的計(jì)算和存儲(chǔ)能力以及連接帶寬的增長(zhǎng)，P2P結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的存儲(chǔ)與計(jì)算能力、靈活性等特點(diǎn)，將其應(yīng)用于區(qū)域教學(xué)資源共享將有利于提高各高校資源利用率，降低各高校對(duì)資源的投入成本尤其是避免了資源的重復(fù)建設(shè)。該文正是為了解決區(qū)域內(nèi)各高校資源方便地實(shí)現(xiàn)共享的問(wèn)題，在對(duì)現(xiàn)有P2P技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用特性進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種基于P2P的區(qū)域教學(xué)資源共享系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：接口規(guī)則；P2P；視圖；泛式搜索

中圖分類號(hào)：TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1009-3044(2012)16-3895-04

Design Based on the Research of Existing P2P Technology Resource Sharing System

FU Tian1,2

(1.Tianjin University of Science and Technology, College of Electronic Information and Automation, Tianjin 300222, China; 2.Hainan College of Software Technology，Qionghai 571400, China)

Abstract: Along with the growth in calculation speed and storage capacity of the network terminal node and in connection of bandwidth, the network of P2P structure, which has characterizes as huge storage capacity and strong computing power, flexibility and so on, can be ap plied to the regional teaching resources sharing to improve the rate of resource utilization in university, and can reduce the cost of resource input of university especially can avoid the repetition of resources construction. This paper aims at solving the problem of sharing regional university resources conveniently, bases on the research of existing P2P technology and network application characteristics to design a re gional teaching resource sharing system.

Key words: Interface rules；P2P；View；Universal Search

隨著信息化建設(shè)的推進(jìn)，各高校內(nèi)部教學(xué)資源相繼建成，并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)對(duì)外發(fā)布，但由于資源平臺(tái)、身份認(rèn)證、通信機(jī)制等因素的差異，從而導(dǎo)致其他高校只能獲取到相當(dāng)少的共享，尤其是隨著多媒體技術(shù)與數(shù)字資源的發(fā)展，各高校對(duì)區(qū)域內(nèi)教學(xué)資源共享有著越來(lái)越迫切的需求。當(dāng)前，各高校為了滿足對(duì)教學(xué)資源的需求，往往選擇投入巨資購(gòu)買或建設(shè)所需資源，而忽略了其他高校已存在的巨大資源，從而導(dǎo)致了不必要的資源浪費(fèi)。

P2P(Peer-to-Peer）即對(duì)等計(jì)算。通常稱之為P2P協(xié)議，但是事實(shí)上P2P并不是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，沒(méi)有必須遵守的接口規(guī)則，而是一種網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式。P2P打破了傳統(tǒng)的Client/Server(C/S)模式，在P2P網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)結(jié)點(diǎn)的地位都是對(duì)等的。每個(gè)結(jié)點(diǎn)即充當(dāng)服務(wù)器，為其他結(jié)點(diǎn)提供服務(wù)，同時(shí)也享用其他結(jié)點(diǎn)提供的服務(wù)。

該文設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一種基于P2P傳輸?shù)馁Y源共享平臺(tái)，該平臺(tái)采用集中目錄式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，統(tǒng)一記錄區(qū)域內(nèi)共享的資源信息，并向已注冊(cè)該平臺(tái)的用戶提供一個(gè)全局的共享資源視圖，從而方便地實(shí)現(xiàn)資源的檢索和下載。本系統(tǒng)采用了c#作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，采用VS2005作為開(kāi)發(fā)平臺(tái)。

1常見(jiàn)P2P平臺(tái)

隨著P2P技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的P2P應(yīng)用系統(tǒng)被提出并得到實(shí)踐的檢驗(yàn)，其中主要包括非常典型的BearShare、PKTown、Any See等系統(tǒng)。

BearShare是基于Gnutella網(wǎng)絡(luò)的P2P文件共享系統(tǒng)，它的最大特征就是純粹的P2P系統(tǒng)，沒(méi)有索引服務(wù)器，它采用了基于完全隨機(jī)圖的洪泛 (Flooding)發(fā)現(xiàn)和隨機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)(Random Walke0機(jī)制。為了控制搜索消息的傳輸，通過(guò)TTL(Timelb Live)的減值來(lái)實(shí)現(xiàn)。在Gnutella分布式對(duì)等網(wǎng)絡(luò)模型N中，每一個(gè)聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)在功能上都是對(duì)等的，既是客戶機(jī)同時(shí)又是服務(wù)器，所以被稱為對(duì)等機(jī)(Ser vent，Server+Client)的組合。BearShare存在的缺陷即隨著聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的不斷增多，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，通過(guò)這種泛洪方式定位對(duì)等節(jié)點(diǎn)的方法將造成網(wǎng)絡(luò)流量急劇增加，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中部分低帶寬節(jié)點(diǎn)因網(wǎng)絡(luò)資源過(guò)載而失效。也就是說(shuō)，一個(gè)查詢?cè)L問(wèn)只能在網(wǎng)絡(luò)的很小一部分進(jìn)行，因此網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性不好。

AnySee是華中科技大學(xué)集群與網(wǎng)格計(jì)算湖北省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室共同研發(fā)的P2P流媒體共享平臺(tái)。最新的AnySee了采用網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)一定數(shù)量的鄰居成員，并從中選出最合適的“伙伴”節(jié)點(diǎn)與之交換數(shù)據(jù)?；锇榈臄?shù)量既有上限又有下限，在不滿足

下限時(shí)，節(jié)點(diǎn)會(huì)不斷尋找新的合適節(jié)點(diǎn)加入伙伴列表；在達(dá)到下限時(shí)，節(jié)點(diǎn)停止主動(dòng)尋找伙伴的過(guò)程，但可以接受其他節(jié)點(diǎn)將其加入伙伴列表的請(qǐng)求；在達(dá)到上限時(shí)，節(jié)點(diǎn)不再和新的節(jié)點(diǎn)建立伙伴關(guān)系。

2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)及工作流程

2.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

本平臺(tái)主要用于區(qū)域內(nèi)各高校資源共享，而在高校網(wǎng)中終端用戶都相對(duì)比較集中，這就要求該平臺(tái)要具有良好的信息管理及快速的資源定位特性，因此設(shè)計(jì)該平臺(tái)時(shí)采用集中目錄式P2P結(jié)構(gòu)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模繼續(xù)擴(kuò)大時(shí)，在結(jié)構(gòu)中可適當(dāng)?shù)卦黾又行姆?wù)器實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡及提高系統(tǒng)的健壯性。在平臺(tái)中服務(wù)器主要負(fù)責(zé)提供共享資源視圖和資源定位服務(wù)。網(wǎng)絡(luò)上所有的P2P接入點(diǎn)的共享資源都集中記錄在服務(wù)器中。當(dāng)終端用戶需要查詢和定位資源時(shí)，向服務(wù)器發(fā)出定位請(qǐng)求，服務(wù)器根據(jù)請(qǐng)求查詢共享資源目錄索引，再將結(jié)果返回給請(qǐng)求接點(diǎn)。平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如下圖所示。

2.2工作流程

當(dāng)用戶需下載資源時(shí)，首先登陸資源共享平臺(tái)然后給本地資源管理節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)查詢請(qǐng)求，服務(wù)器收到用戶請(qǐng)求后將在資源存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)中檢索匹配資源并返回資源擁有者的相關(guān)信息，然后用戶與資源擁有者建立P2P通信連接實(shí)現(xiàn)資源傳輸，如在本地資源存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)中找不到所需資源時(shí)，資源管理節(jié)點(diǎn)服務(wù)器將代替用戶向其他資源管理節(jié)點(diǎn)的資源管理節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)申請(qǐng)請(qǐng)求，其他服務(wù)器收到請(qǐng)求之后，對(duì)本地資源存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行檢索并返回相關(guān)信息。

2.3關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

在整個(gè)工作的流程過(guò)程中資源管理節(jié)點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)資源共享的關(guān)鍵。它的主要功能是提供著普通節(jié)點(diǎn)的注冊(cè)、登陸、身份審核、退出及對(duì)普通節(jié)點(diǎn)共享資源的提取并實(shí)時(shí)將資源擁有者與資源存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)所提供的共享資源進(jìn)行整合，更新資源共享列表，以方便其他用戶下載并提高下載速度。因此如果資源管理節(jié)點(diǎn)工作不能正常將影響到整個(gè)平臺(tái)的運(yùn)行，所以務(wù)必要保證資源管理節(jié)點(diǎn)的持續(xù)正常運(yùn)行。平臺(tái)業(yè)務(wù)流程圖如圖2所示。

2.4客戶端認(rèn)證通信

首先，客戶端將登陸及相關(guān)操作請(qǐng)求報(bào)文通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。服務(wù)端從網(wǎng)絡(luò)中收到請(qǐng)求報(bào)文，并對(duì)所收到報(bào)文進(jìn)行解析，根據(jù)不同的報(bào)文請(qǐng)求進(jìn)行相應(yīng)的邏輯運(yùn)算或?qū)?shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行讀寫操作。然后服務(wù)端根據(jù)客戶端請(qǐng)求將相應(yīng)的運(yùn)行結(jié)果通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去?？蛻舳藦木W(wǎng)絡(luò)中獲得響應(yīng)報(bào)文，并對(duì)報(bào)文進(jìn)行解析獲得提交請(qǐng)求得到的結(jié)果?？蛻舳嗽诟鶕?jù)所得到的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的操作。關(guān)鍵函數(shù)代碼如下：

public viod authenticate( )

{

connectionDB( );

String sql = "select pwd from users where username = "" + username.text + "", " ;

sqlDataAapter myCommand = new SqlDataAapter (sql, conn);

sqlCommand cmd = new SqlCommand(sql, conn);

sqlDatareader dr = cmd.ExecuteReader( );

If (dr.read( ))

if(dr["pwd"].tostring( ) == pwd.text) else

Msg.text = "密碼錯(cuò)誤"; else

Msg.text = "用戶名不存在";

}

圖2流程圖

2.5客戶搜索共享資源

當(dāng)客戶端檢索共享資源時(shí)調(diào)用查詢函數(shù)public DataSet query( )實(shí)現(xiàn)對(duì)共享資源搜索并將結(jié)果寫入到client.xml中，這樣客戶端再通過(guò)解析返回的client.xml得到資源擁有端IP地址，為實(shí)現(xiàn)資源下載建立通信連接。關(guān)鍵函數(shù)代碼如下：

public DataSet query(string sql )

{

{

Conn = new SqlConnection(strConn);

Conn.Open( );

String sql = " select ip from share where username in ( select username from user where status = 1 )" ; DataSet ds = new DataSet( );

sqlDataAdapter myCommand = new SqlDataAapter (sql, conn);

myCommand.Fill(ds,“share”);

ds.WriteXml("client.xml");

}

catch (Exception e)

{

}

return Dataset;

}

2.6客戶端與客戶端通信

其中一個(gè)對(duì)等客戶端用戶，根據(jù)服務(wù)端所提供資源擁有者信息與其他客戶端進(jìn)行通信。首先將請(qǐng)求報(bào)文通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)送出去。被請(qǐng)求的對(duì)等客戶端開(kāi)辟線程處理從網(wǎng)絡(luò)中收到請(qǐng)求報(bào)文，并對(duì)所收到報(bào)文進(jìn)行解析，根據(jù)不同的請(qǐng)求進(jìn)行處理并將計(jì)算結(jié)果以響應(yīng)報(bào)文發(fā)出去。發(fā)出請(qǐng)求客戶端從網(wǎng)絡(luò)中獲得響應(yīng)報(bào)文，并對(duì)報(bào)文進(jìn)行解析獲得提交請(qǐng)求得到的結(jié)果。客戶端在根據(jù)所得到的結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)的操作。關(guān)鍵通信函數(shù)代碼如下：

private void ProcP2pMsg(Packet p,IPEndPoint remoteEP)

P2pPurchHolePacket ReqMsg = (P2pPurchHolePacket) p;

PeerEntity cluser =userList.Single(c -> c.username == ReqMsg.clientname); PeerEntity user = userList.Single(c -> c.username == ReqMsg.username); cluser.P2paddress = cluser.RemoteEndPoint;

if(NAT.AddPortMapping(cluser.P2paddress.Port, ProtocolType.Udp, "portmap"))

{

P2PPurchHoleAckPacket trashMsg = new P2PPurchHoleAckPacket(purchReqMsg.UserName, ReqMsg.clientname);

byte[] buffer = UtilityHelper.Serialize(trashMsg); Send(buffer, buffer.Length, user.RemoteEndPoint);

}

}

2.7平臺(tái)運(yùn)行情況

使用該平臺(tái)可以方便區(qū)域內(nèi)用戶交流技術(shù)，共享本地計(jì)算機(jī)的資源。用戶無(wú)須將所有區(qū)域內(nèi)教育資料全部保存在本地電腦上，通過(guò)本平臺(tái)可以快速地在區(qū)域內(nèi)獲取相關(guān)資源。圖3為軟件下載資源界面。

3結(jié)束語(yǔ)

隨著internet和P2P技術(shù)的快速發(fā)展及廣泛應(yīng)用，P2P技術(shù)實(shí)現(xiàn)了節(jié)點(diǎn)間信息資源的高效傳輸與共享。也使得P2P技術(shù)在數(shù)據(jù)共享方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

基于P2P技術(shù)的教學(xué)資源共享平臺(tái)采用了集中目錄拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的P2P網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，充分發(fā)揮了客戶端/服務(wù)器結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)與P2P傳輸技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從而大大的提高了網(wǎng)絡(luò)的使用效率與網(wǎng)絡(luò)可靠性。在實(shí)際測(cè)試中該平臺(tái)在小型網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行良好，但在大型網(wǎng)絡(luò)中仍存在許多弊端還需進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

[1]張書(shū)欽,蘆東聽(tīng).P2P文件共享網(wǎng)絡(luò)中信任管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].計(jì)算機(jī)工程, 2005(14):81-85.

[2]田濤,周婭,黃桂敏.P2P應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)平臺(tái)研究[J].網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用, 2006(20):156-160.

[3]苗坤,張毅,左娟.基于JxtA的P2P文件共享系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用, 2009(2):37-39.

[4]賈磊,張新有,李娜.基于JXTA模塊的P2P應(yīng)用研究[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展,2009,19(5):238-241.

[5] Ripeanum. Peer-to-Peer architecture case study: Gnutella network[C]//Proceedings of Peer-to-Peer Computing, Aug 27-29,2001, Sky ways,Sweden. Los Alamitos, CA, USA: IEEE Computer Society, 2001:99-101.

[6] Liaoxiaofei,JIN Hai, LIU Yunhao, et al. AnySee: peer-to-peer living streaming [C]//Proceedings of 25th IEEE International Conference on Computer Communications (Infocom06), Apr 23-29, 2006, Barcelona, Spain. Piscataway, NJ, USA: IEEE, 2006: 1-10.