[计算机网络]P2P文件分发介绍

文章目录

• P2P体系结构的自扩展性
• BitTorrent协议
• 参考资料

考虑一个场景:从单一服务器向大量主机(称为对等方)分发一个大文件.
两种处理方式
客户-服务器文件分发:服务器需要向每个对等方发送该文件的一个副本
P2P文件分发:当服务器上传了文件的一个副本后，各个对等点下载该文件的一部分，然后协助服务器上传自己拥有的文件部分

P2P体系结构的自扩展性

对前面提到的文件分发场景进行简单的定量分析，考虑在两种体系结构下的分发时间(分发时间)

分发时间
所有N个对等方得到该文件的副本所需要的时间
客户-服务器体系结构分析
考虑两个时间

1. 服务器需要向每个对等方传输该文件，即需要上传NF比特数据，得到$\frac{核磁共振}{{使用}_S}$
2. 考虑所有对等点的下载文件时间，即需要下载速率最小的对等点下载F比特数据，得到$\frac{F}{D_{最小}}$其中$D_{最小}=最小(D_1，D_{2.}，..。，D_N)$
   则最终的最小分发时间为
   
   对足够大的N，客户-服务器分发时间由Nf/u确定.则该分发时间随着对等方的数量N线性增加
   P2P体系结构分析
   考虑3个时间
3. 服务器需要将待传输的文件上传到P2P网络中，得到$\frac{F}{{使用}_S}$
4. 各个对等点在整个过程中都会下载至少F比特数据，得到$\frac{F}{D_{最小}}$其中$D_{最小}=最小(D_1，D_{2.}，..。，D_N)$
5. 整体分析这个P2P网络，网络中通过一个服务器加所有对等点总共交付NF比特数据，得到NF/(${使用}_S+{使用}_1+{使用}_{2.}+..。+{使用}_N$)、其中${使用}_{TOT一个L}={使用}_S+{使用}_1+{使用}_{2.}+..。+{使用}_N$
   得到最终的最小分发时间
   
   P2P体系结构的自扩展性
   假设：F/u=1小时，${使用}_S$=10U，$D_{最小}\ge {使用}_S$
   

CS体系结构的文件分发时间随着对等点数量的增加呈线性增长，而P2P体系结构由于对等方既下载文件块又上传文件块，其文件分发时间对于任意N总小于1小时

分析:由于$D_{最小}$≥${使用}_S$、则F/$D_{最小}$小于F/$使用$；对于$D_{P2.P}$的最后一项，分子为NF，分母为Nu+${使用}_S$必然会得到一个小于F/U的结果

BitTorrent协议

一个用于文件分发的P2P协议
BitTorrent基础介绍
洪流(Torrent)：参与一个特定文件分发的所有对等方的集合
在一个Torrent中的对等方之间文件传输单位为等长度的文件块(块)
追踪器(Tracker)：每个Torrent都有的节点，追踪当前仍在Tracker中的对等点。追踪实现方式为:当一个对等方加入某洪流时，它向追踪器注册自己，并周期性地通知追踪器它仍在该洪流中
实例说明

邻近对等方
一个新的对等方alice加入Torrent向Tracker注册，Tracker随机选择了50个对等方，将这些对等方的IP地址发给alice，alice则尝试与这些对等方建立tcp连接，成功建立tcp连接的对等方称为alice的“邻近对等方.
文件分发准备
Alice周期性地通过tcp连接询问每个邻近对等方它们所具有的块列表.爱丽丝最终将得到其所有邻近对等方所有的块列表，为其请求她没有的块做准备。
在任何给定的时刻，alice将具有块的子集并知道它的邻居具有哪些块
请求哪些块
最稀缺优先(最稀有的第一名)：向邻近对等方请求副本最少的块，一定程度上实现均衡每个块在洪流中的副本数量
响应哪些请求
爱丽丝：对换算法根据当前能够以最高速率向她提供数据的邻居(疏通)，给出其优先权。
爱丽丝持续地测量接收到比特的速率，并确定以最高速率流入的4个邻居作为备选相应集，这四个对等方称为疏通(已解锁)。疏通集每过10s则重新计算并修改。另外，每过30s，Alice将随机选择另一个邻居向其发送Chunk。除了这5个对等方，其他的邻近对等方都被阻塞，无法与爱丽丝进行数据传输
对等方能够以趋向于找到彼此的协调的速率上载
随机选择邻居允许新的对等方得到块，避免纯速率匹配将数据传输局限在很小范围内

参考资料

1. 詹姆斯·F·黑石&凯斯·W·罗斯计算机网络：一种自上而下的方法(第7版)中文版

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