13-P2P 协议

本人在“极客时间”上购买了一套“趣谈网络协议”的课程，本文为该课程第17讲（第17讲 P2P协议）的课程笔记。

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1.下载文件的方式

1）通过HTTP进行下载。只要文件稍微大点，下载的速度就奇慢无比。
2）通过FTP，也即文件传输协议。FTP 采用两个 TCP 连接来传输一个文件。

• 控制连接：服务器以被动的方式，打开众所周知用于 FTP 的端口 21，客户端则主动发起连接。该连接将命令从客户端传给服务器，并传回服务器的应答。常用的命令有：list——获取文件目录；reter——取一个文件；store——存一个文件。
• 数据连接：每当一个文件在客户端与服务器之间传输时，就创建一个数据连接。
• FTP 的两种工作模式
  每传输一个文件，都要建立一个全新的数据连接。FTP 有两种工作模式，分别是主动模式（PORT）和被动模式（PASV），这些都是站在 FTP 服务器的角度来说的。
  • 主动模式下，客户端随机打开一个大于 1024 的端口 N，向服务器的命令端口 21 发起连接，同时开放 N+1 端口监听，并向服务器发出 “port N+1” 命令，由服务器从自己的数据端口 20，主动连接到客户端指定的数据端口 N+1。
  • 被动模式下，当开启一个 FTP 连接时，客户端打开两个任意的本地端口 N（大于 1024）和 N+1。第一个端口连接服务器的 21 端口，提交 PASV 命令。然后，服务器会开启一个任意的端口 P（大于 1024），返回“227 entering passive mode”消息，里面有 FTP 服务器开放的用来进行数据传输的端口。客户端收到消息取得端口号之后，会通过 N+1 号端口连接服务器的端口 P，然后在两个端口之间进行数据传输。

3）无论是 HTTP 的方式，还是 FTP 的方式，都有一个比较大的缺点，就是难以解决单一服务器的带宽压力， 因为它们使用的都是传统的客户端服务器的方式。

2. P2P 协议是什么？

1）P2P就是peer-to-peer。资源开始并不集中地存储在某些设备上，而是分散地存储在多台设备上。

2）种子（.torrent）文件

• .torrent 文件由两部分组成，分别是：announce（tracker URL）和文件信息。

• 文件信息里面有这些内容。
  • info 区：这里指定的是该种子有几个文件、文件有多长、目录结构，以及目录和文件的名字。
  • Name 字段：指定顶层目录名字。
  • 每个段的大小：BitTorrent（简称 BT）协议把一个文件分成很多个小段，然后分段下载。
  • 段哈希值：将整个种子中，每个段的 SHA-1 哈希值拼在一起。

• 这种工作方式有一个弊端，一旦 tracker 服务器出现故障或者线路遭到屏蔽，BT 工具就无法正常工作了。

3）去中心化网络（DHT）

• 每个加入这个 DHT 网络的人，都要负责存储这个网络里的资源信息和其他成员的联系信息，相当于所有人一起构成了一个庞大的分布式存储数据库。
• 有一种著名的 DHT 协议，叫Kademlia 协议。

4）DHT 网络中的朋友圈是怎么维护的？

• DHT 网络的朋友圈也是一样，远近都有，并且按距离分层。

3.总结

• 下载一个文件可以使用 HTTP 或 FTP，这两种都是集中下载的方式，而 P2P 则换了一种思路，采取非中心化下载的方式；
• P2P 也是有两种，一种是依赖于 tracker 的，也即元数据集中，文件数据分散；另一种是基于分布式的哈希算法，元数据和文件数据全部分散。