計算機網(wǎng)絡P2P技術的應用及優(yōu)化

程亮

（東北石油大學，黑龍江 大慶 163318）

計算機網(wǎng)絡P2P技術的應用及優(yōu)化

程亮

（東北石油大學，黑龍江 大慶 163318）

計算機網(wǎng)絡的發(fā)展速度十分迅猛，不斷更新的網(wǎng)絡技術也給人類提供了更加便捷的網(wǎng)絡體驗.計算機網(wǎng)絡P2P技術打破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡"客戶端/服務器"運行模式，用更加便捷的方式優(yōu)化了網(wǎng)絡資源的存放，讓過于集中的資源得以更加高效的共享，為數(shù)據(jù)等點傳遞提供了可能.本文將針對計算機網(wǎng)絡技術的發(fā)展和P2P技術的應用展開討論，嘗試分析P2P技術的優(yōu)化策略.

計算機網(wǎng)絡；P2P技術；應用；優(yōu)化

事實上，P2P網(wǎng)絡技術早在上個世紀就已經(jīng)流行起來，主要應用在局域網(wǎng)范圍內的文件共享.但是因為早期計算機設備的限制和局域網(wǎng)的地域局限性，P2P網(wǎng)絡共享技術很難普及到所有連接到互聯(lián)網(wǎng)的計算機，并沒有為所有的網(wǎng)絡用戶提供共享服務，傳統(tǒng)所運用的還是以服務器為中心的C/S（Client/Server）模式，也就是客戶端/服務器傳輸模式.隨著互聯(lián)網(wǎng)的普及和計算機的廣泛應用，人們對于網(wǎng)絡的應用也越來越深入，隨著信息時代的到來，對于更加廣泛的信息獲取也提出了更高的要求.世界范圍內大量的網(wǎng)絡用戶希望能夠參與到整個互聯(lián)網(wǎng)信息共享的交互網(wǎng)絡中，以便更快更準確的獲得所需要的信息，計算機設備性能的提升和網(wǎng)絡共享程度的加深為這種網(wǎng)絡模式提供了可能.初進入21世紀的網(wǎng)絡世界，用于共享MP3音樂資源的美國網(wǎng)站Napster將P2P技術帶入普通用戶的生活，收到了世界范圍的廣泛關注.

1 P2 P的基本概念和特點

1.1 P2P的基本概念

P2P的定義是通過網(wǎng)絡進行設備間的直接交換完成資源的共享，也成為網(wǎng)絡對等點分享技術.根據(jù)網(wǎng)絡聯(lián)盟的進一步完善提出了更加科學的定義：P2P是一種系統(tǒng)，由若干接入計算機網(wǎng)絡的對等用戶計算機協(xié)同，系統(tǒng)不依存于中央集中式服務器設備，每個對等點計算機直接參與與其他對等點計算機的交互活動，而不是通過服務器，系統(tǒng)中的每個對等點計算機即是傳統(tǒng)模式中的“客戶端”，也充當一定“服務器”的功能，每個對等點計算機要意識到整個虛擬聯(lián)系的存在.

P2P系統(tǒng)是一種用于互聯(lián)網(wǎng)中不直接連接的多臺對等點之間，不經(jīng)過中間設備和服務交換設備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的系統(tǒng).該系統(tǒng)最大的特點就是允許參與到數(shù)據(jù)交換的對等點計算機直接訪問其他對等點計算機，在Internet中實現(xiàn)突破地域的計算機連接.在這樣的直接訪問環(huán)境中，可共享資源被分散在用戶計算機中，需要時通過網(wǎng)絡允許其他用戶的存取.而傳統(tǒng)的C/S模式中，可共享資源一般存放在中央服務器中，每個用戶通過連接到服務器實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存取.P2P系統(tǒng)為用戶免除連接服務器的麻煩，直接連接資源目標計算機實現(xiàn)文件交換，這讓Internet用戶有了更加便捷的溝通體驗.傳統(tǒng)的客戶端/服務器（Client/Server）模式和瀏覽器/服務器（Browser/Server）模式中，運行重點在于資源中繼節(jié)點，信息通過該節(jié)點進行分發(fā)和整合，P2P技術還有一個明顯的特點就是不需要中繼節(jié)點的支持也可以完成信息交換和整合，每個對等點計算機都是信息的提供者，同時也是信息的獲取者，網(wǎng)絡用戶的多態(tài)性也決定了通訊速度的提高. 1.2 P2P的基本特點

分散性.P2P主要是通過對等點計算機之間的相互通訊實現(xiàn)資源共享，每個對等點計算機上都存有可能被需要的信息和資源，這就是典型的P2P資源分散化.傳統(tǒng)的資源存放普遍具有集中性，中央服務器變成必要的中繼節(jié)點，不經(jīng)復雜化了整個信息交流程序，也一定程度上降低了信息的共享度.所以P2P技術信息分散的特點，簡化了信息共享的流程，豐富了網(wǎng)絡環(huán)境下的可共享資源，具有更好的使用意義.

擴展性.傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)共享模式，無論是C/S模式還是B/S模式，中繼點服務器很大程度上限制了對于共享資源連接用戶的數(shù)量，服務器的負載能力有限更是限制了用戶獲取資源時的效率，再嚴重的化導致服務器崩潰，信息共享徹底被中斷.為了滿足更多網(wǎng)絡用戶對于資源共享的要求，服務器設備的優(yōu)化，也提高了用戶獲取資源的成本，所以群體性共享技術就展現(xiàn)了其優(yōu)點.P2P網(wǎng)絡中，服務器更多的是完成資源信息的同步調取，協(xié)調整個網(wǎng)絡信息流，這樣的服務器和信息交換模式，滿足了廣大網(wǎng)絡用戶對于資源共享的需求，對于服務器依賴程度的降低，也為服務器功能的增加提供了可能.廣義的P2P網(wǎng)絡可以說是沒有接入限制，這也就是信息共享的無限擴展性.

強壯性.在網(wǎng)絡資源共享的過程中，網(wǎng)絡擁堵、節(jié)點連接失敗、服務器中斷服務等問題的出現(xiàn)，造成了共享環(huán)節(jié)的間斷，面對目前網(wǎng)絡使用量劇增的情況顯然是不理想的.傳統(tǒng)的網(wǎng)絡共享模式中，中央服務器是整個共享網(wǎng)絡的核心，也是干擾和問題最容易出現(xiàn)的環(huán)節(jié)，而作為中繼節(jié)點的服務器一旦出現(xiàn)問題，對于每個連接服務器的用戶都將產生或多或少的影響.P2P系統(tǒng)因為其資源分散，對于中央服務器的依賴績效，整個P2P共享網(wǎng)絡是多點對多點的模式，所以一個節(jié)點出現(xiàn)了問題，影響范圍小，受影響的節(jié)點還可以通過其他健康節(jié)點得到彌補.在整個P2P網(wǎng)絡中如果一個對等點計算機offline，連接到該用戶的其他用戶仍然可以通過其他節(jié)點完成資源的后續(xù)存取.實際上P2P系統(tǒng)中更多的使用節(jié)點自動連接，節(jié)點的參與度對整個系統(tǒng)的影響降到了最低，這就是P2P網(wǎng)絡的強壯性.

2 P2 P技術的網(wǎng)絡應用

2.1 文件共享

P2P技術使用最主要的就是滿足網(wǎng)絡用戶能夠在任意對等計算機節(jié)點上獲取多媒體信息，文件能夠直接在已連接的計算機之間傳遞，而不需要中繼服務器的交互，大大縮短了信息共享的時間.Internet為用戶提供的下載服務引發(fā)了P2P技術的普遍使用，在傳統(tǒng)的WEB共享模式中，服務器的參與成為網(wǎng)絡共享的一大限制，對于文件的共享主要是通過資源提供用戶將資源上傳到制定的服務器，需求用戶在通過連接到服務器獲取該資源，網(wǎng)絡共享模式，讓可共享資源得到更大的擴展，用戶對于資源的獲取途徑也更多，當然，多資源的共同傳輸機制也大大提升了用戶獲取資源的速度.

2.2 分布式計算

分布式計算是在“云技術”基礎上的一種全新的網(wǎng)絡技術應用.21世紀初期，一項名為seti@home的項目實現(xiàn)了通過位于世界各地兩百萬臺電腦組成的“云計算”陣列，共同運算與分析天文方面的數(shù)據(jù).兩年內，該計算機陣列運算量已超過單臺電腦運算量的1.5萬倍，而且不少數(shù)據(jù)挖掘項目也開始重視起分布式計算.分布式計算主要是通過連接在Internet的多臺計算機，分塊運算某一問題，將結果匯總更快的得到運算結果.

2.3 遠程協(xié)助

P2P網(wǎng)絡技術允許連接到Internet的兩臺計算機之間直接進行信息交換，這也就為遠程協(xié)助提供了可能.傳統(tǒng)的連接模式中，都需要借助中間服務器為兩臺計算機提供信息中轉，如果通過該模式實現(xiàn)遠程控制，那么操作效率將會相當?shù)牡拖?P2P技術將兩臺計算機進行直接連接，提供一個高速的，安全的操作環(huán)境，交互速度完全能夠滿足同步操作或同步遙控.最大的應用在于企業(yè)內部的聯(lián)合工作，在工作網(wǎng)絡內，“合作伙伴”模式的多臺電腦可以實現(xiàn)同步或異步的工作操作，為大型工作提供了協(xié)同環(huán)境.

3 P2 P網(wǎng)絡優(yōu)化分析

3.1 物理與邏輯劃分優(yōu)化

P2P系統(tǒng)的正常運作，建立在隨機的節(jié)點連接過程智商，隨機的連接很好的滿足了P2P網(wǎng)絡共享的要求，有效簡化整個網(wǎng)絡拓撲，具有更好的應用性，與此同時，隨機連接也造成了網(wǎng)絡物理與邏輯拓撲的不匹配.

P2P網(wǎng)絡中對等點計算機的連接被抽象成鄰居關系，而這個鄰居關系又因為物理關系和邏輯關系分為物理鄰居和邏輯鄰居.邏輯鄰居在物理層面上相隔較遠，也就是在地域上有較長的網(wǎng)絡延遲；物理鄰居相對的就是指物理層面上相隔較近的，在網(wǎng)絡拓撲上延遲較小的兩個節(jié)點.在數(shù)據(jù)共享過程中，數(shù)據(jù)同步協(xié)調工作也能根據(jù)不同的鄰居關系實現(xiàn)不同的同步算法，從而優(yōu)化整個網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸效率.

3.2 物理關系與探路者算法

物理鄰居在P2P應用中有更加高效的使用體驗，建立起物理鄰居關系顯得更為重要，首先要讓用戶參與到共享網(wǎng)絡中時獲取足夠多的節(jié)點信息，再通過節(jié)點優(yōu)化選擇建立更加穩(wěn)固的共享連接，從而來提升共享效率.探路者算法主要是通過從參與階段出發(fā)，用數(shù)據(jù)包的方式讓其他節(jié)點進行轉發(fā)，每個節(jié)點對于數(shù)據(jù)包的轉發(fā)都會記錄在該數(shù)據(jù)包中，那么只要網(wǎng)絡中每個節(jié)點周期發(fā)送數(shù)據(jù)包，經(jīng)過一段時間便能夠統(tǒng)計出相關節(jié)點的主要信息.數(shù)據(jù)包遍歷整個節(jié)點網(wǎng)絡之后，優(yōu)選出最適合作為鄰居的節(jié)點進行連接，這樣保證多數(shù)節(jié)點處于穩(wěn)定連接的狀態(tài)，優(yōu)化用戶的整體使用. 3.3退避機制

網(wǎng)絡匹配讓有鄰居關系的節(jié)點產生連接，但同一個節(jié)點如果同時處于多個連接的提供者，就很容易產生信息調度失去同步性，因而需要在邏輯關系中設立一種優(yōu)先作用的協(xié)議，讓信息從單節(jié)點向多節(jié)點傳輸時能夠優(yōu)先使用拷貝進入臨近的鄰居節(jié)點.通報/退避機制在短時內能夠實現(xiàn)節(jié)點間信息沖突的協(xié)商，在數(shù)據(jù)傳輸發(fā)生擁塞時能夠很好的協(xié)調.

通報/退避機制，某節(jié)點在想鄰居請求數(shù)據(jù)交換式，會讓具有優(yōu)先性的鄰居處于等待狀態(tài)，因為數(shù)據(jù)傳輸?shù)难舆t，該機制很好的確保不會產生獲取沖突，然后再進行節(jié)點間的數(shù)據(jù)交換.

4 結語

P2P系統(tǒng)的使用為Internet用戶提供了更加高效的信息交換體驗，也為“云技術”提供了計算機陣列的高速連接. P2P具有良好的發(fā)展前景，其應用和優(yōu)化應當?shù)玫骄W(wǎng)絡建設者的重視，爭取建立一個和諧高效的網(wǎng)絡環(huán)境.

〔1〕王學龍,張璟.P2P關鍵技術研究綜述[J].計算機應用研究，2010(03).

〔2〕劉軼彤.P2P網(wǎng)絡技術[J].高等職業(yè)教育(天津職業(yè)大學學報)，2009(02).

〔3〕李如平.基于P2P網(wǎng)絡的流媒體直播技術研究[J].銅陵學院學報，2010(01).

〔4〕計成超.基于P2P的統(tǒng)一身份認證系統(tǒng)模型的研究[J].滁州學院學報，2009(04).

〔5〕王楊,王汝傳,徐小龍,嚴遠亭.資源共享P2P網(wǎng)絡的進化博弈激勵模型[J].計算機工程，2011(11).

〔6〕劉玉.P2P系統(tǒng)中一種新的分化準入機制研究[J].科技創(chuàng)新導報，2009(01).

〔7〕王廣輝,劉繼承,王志學.基于層次信任模型的P2P文件污染防治[J].計算機安全，2010(02).

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