理解P2P系统

现在的互联网大多是以B /S 或C /S 机构的应用模式为主的，这样的应用必须在网络内设置一个服务器，信息通过服务器才可以传递。信息或是先集中上传到服务器保存，然后再分别下载（如网站）；或是信息按服务器上专有规则（软件）处理后才可在网络上传递流动（如邮件）。

C/S构架是一种典型的两层构架，全称是Client/Server，起客户端包含一个或多个在电脑上运行的程序，而服务器有两种，一种是数据库服务器端，客户通过数据库连接访问服务器端的数据，另一种是Socket服务器端，客户端的程序通过 Socket 与服务器端程序通信。

B/S架构的全称是Browser/Server， Browser 指的是Web浏览器，极少数事物逻辑在前端实现，但主要事物逻辑在服务器端实现。Browser客户端、WebApp服务端和DB端构成所谓的三层架构。B/S架构系统无需特别安装，只要有Web浏览器即可。

在以上方式下，一切都是以服务器为核心，以它的正常运转为前提。像现在很多流行的聊天软件也是在这种模式下为大家服务的。但随着P2P技术的日益流行，大家都意识到点对点的通讯更能体现网络应用的原始意义。特别是在局域网内，更加需要一种廉价、效率更高的软件（不需要依赖于服务器的支持，软件本身就兼具了服务器和客户端的功能）。

P2P（peer-to-peer）也称对等网络技术，是一种网络结构的思想。它与B/S、C/S构架本质的区别是它的整个网络结构中不存在中心服务器（去中心化）。每一个节点Peer的逻辑地位相等，兼具客户端和服务器的双重特性，在下载的同时，要继续上传资源以提供下载服务给其他人。找不到Server，因为每一台都是Server，所以P2P构架就是一种“人人为我，我为人人”的资源共享思想。

P2P的服务器系统能力随着用户数量的增加而增加，人越多速度越快，突破了原始系统中服务器的瓶颈，因为每一个Peer都分担了服务能力，单一Peer故障不会造成系统崩溃。但是这样的共享系统，对硬盘的损伤比较大（因为在写的同时还要读），还有对内存占用比较多，影响整机的速度。

除外，另一点就是P2P技术破坏了传统的网络业务访问模型，传统访问模型中，用户只有部分时间活跃（当其访问服务器的时候），而且用户占用的宽带随其活跃程度而变化，使用的上下行宽带通常是不对等的。而在P2P技术中，用户在访问时段内永远活跃，稳定地占用相等的上下带宽。为此，基础运营商不得不为飞速上升地的网络贷款需求而大规模地扩容。更要命的是此时的带宽无法带来合理的收入。（这也是P2P技术与基础网络运营商之间日益凸显的矛盾——由于无法通过改变结算方式解决带宽需求和业务收入之间的矛盾）

那么为了减轻P2P技术给核心贷款带来的压力，我们采用了一种P2P 流量优化技术——P2P 缓存系统。通过在网络边缘缓存P2P 内容，过滤掉传输重复的 P2P 内容，P2P 缓存系统需要完成捕捉网络流量、P2P 协议分析以及内容缓存等操作，并且还需要为后续的P2P 访问提供代理服务。

P2P缓存原理：Peer A 请求下载片段内容X，下载请求由A所归属的Internet路由转发给P2P缓存设备。由于是初次下载，缓存设备发现该内容片段并没有被缓存过，于是将下载请求转发给互联网上的Peer C， Peer A最终通过访问Peer C获得片段X，而且将X缓存下来。当Peer B再次发起下载X请求时，请求还是先转到缓存设备，发下有 X 了，于是Peer B对X的下载直接由缓存设备提供。

目前一共有三种P2P系统存在，第一种是采用带有中继服务器的这种模式，其拓扑网络图如下：

（一）中继服务器（引导服务器）

中继服务器相当于一个中间人，他存储了各个Client的IP地址和端口号的一张表，引导实现Peer  to  Peer的通信。不管实现通信的两个 Peer 是在内网还是外网，他们都需要通过在中继服务器查找地址，建立通信，这样就会加重中继服务器的负担，虽然比起C/S、B/S得到服务端，需要直接提供资源的负担要小得多。

（二）不含中继服务器

存在缺陷，因为实现通信的两方必须知道互相的IP地址和端口号。这如果是在同一个内网内，还是可以实现的，然而如果不是在同一内网下，就需要“穿透内网”技术，又叫“NAT穿透”。

为什么需要这个NAT穿透技术呢？　　　其实它是由于网络地址转换造成的。目前，互联网面临两大问题：IP地址根本不够我们用的；无限的增加IP地址会使路由表不断增长，给存储、查询等带来麻烦。于是就有了网络地址转换技术。一个端路由器可以虚拟出一些临时IP地址，提供给链接到该路由器上的客户端们，这样就可以通过有限个IP，扩展到更多的用户；并且通过局域网内路由器的地址虚拟方式，隐藏了内网上某个客户端的真实IP，提高了网络安全性。

虽然一个路由器虚拟出的连接到不同客户端的ＩＰ地址都是不同的，但是世界上千千万万个路由器，可能虚拟出相同的IP地址，所以这些IP地址不能唯一的表示一个真实的客户端。这也是为什么　我们不能轻易的实现跨局域网的端到端的查找，因为我们根本不知道某一个Peer的真实IP地址，也就没法找到它。

除非我们通过穿透内网技术，那么如何实现呢？　　端口映射：我们将某个Client想要提供的某个服务和它的路由器的一个端口进行绑定，这样在访问时，只需要知道该路由的IP地址和该服务的端口号就可以了。不必要找到该路由器下面的具体客户端。

（三）折中妥协

同样需要一个中继服务器，只不过在第一次为Client A和ClientB建立连接的时候就去判断，这两个Peer是否在同一内网内。如果是，就不再需要通过中继服务器查询IP地址了，在内网内直接通过唯一的虚拟IP实现端到端访问；如果不是，则之后还是继续通过中继服务器建立连接，但这足以减轻Server负担。