P2P原理与技术.ppt

1、2022/10/22,李之棠 HUST 1,P2P原理与技术,Firewall,因特网洲际主干,洲际主干,ISP,消费者用户,第三方内容,Web 服务器,应用服务器,因特网主干,地区网络,企业网提供商,ISP,专业提供商,本地 ISP,T1,社团用户,社团网络,数据库,Slide source:,Slide source:,消费者用户,Peer,Peer,Peer,Peer,李之棠华中科技大学计算机学院CERNET华中地区网络中心,2022/10/22,李之棠 HUST 2,P2P原理与技术,概述分类构件与算法关键技术特性P2P分析与比较研究与未来,2022/10/22,李之棠 HUST 3,

2、1.1 什么是P2P,P2P：Peer-to-Peer对等(网络，计算);端到端以非集中方式使用分布式资源来完成关键任务的一类系统和应用资源包括计算能力、数据（存储和内容）、网络带宽和场景（计算机、人和其它资源）关键任务可能是分布式计算、数据/内容共享，通信和协同、或平台服务典型位置：因特网边界或ad-hoc网内,2022/10/22,李之棠 HUST 4,Sarnoff law：效益规模是O(n)：网络是广播媒介，任1发送者（设备）和多个(n-1)接收者（设备）。,Metcalfe law：效益规模是O(n2)网络是全互连媒介，任何1个设备可与其它n-1个交互，同时存在n(n-1)=n2-n

3、个并发执行的事务,Reed law：效益规模是O(2n)：网络是群组媒介。网络可建立Cn2+Cn3+Cnn-1+Cnn=2n-n-1 个小组,网络服务规模三法则,2022/10/22,李之棠 HUST 5,P2P的效果,巨大的扩展力通过低成本交互来聚合资源，导致整体大于部分之和。低成本的所有权和共享使用现存的基础设施、削减和分布成本匿名和隐私允许对等端在其数据和资源上很大的自治控制,2022/10/22,李之棠 HUST 6,P2P Network,Linux,NAT,TCP/IP,Bluetooth,HTTP,Firewall,TCP/IP,TCP/IP,Application,XP,P2P

4、的网络基本构成,2022/10/22,李之棠 HUST 7,P2P 今天的影响,P2P文件共享产生的流量可能是今天因特网最大的单项流量,Source:www.internet2.edu,July 04,Source:Eurpoean Tier I ISP Feb 04,BT,HTTP,eDonkey,Internet2 traffic statistics,Eurpoean traffic by Protocol,2022/10/22,李之棠 HUST 8,不同共享P2P的下载率和使用率,2022/10/22,李之棠 HUST 9,Deflection capabilitiesResponsi

5、veness,全系统仿真由许多子系统仿真构成,Lift CapabilitiesDrag CapabilitiesResponsiveness,Thrust performanceReverse Thrust performanceResponsivenessFuel Consumption,Braking performanceSteering capabilitiesTractionDampening capabilities,Crew Capabilities-accuracy-perception-stamina-re-action times-SOPs,引擎模块,机身模块,翅膀模块,

6、起落架装置模块,水平尾翼模块,分布式 P2P 仿真,2022/10/22,李之棠 HUST 10,Foldinghome/蛋白质折叠和药物设计,虚拟超级计算机 peer-to-peer technology 产生空前大量的计算能力使医疗研究者能加速治疗方法的改进和药物的设计加快癌研究的新发现,http:/www.stanford.edu/group/pandegroup/Cosm/http:/,2022/10/22,李之棠 HUST 11,1.2 P2P的定义,Intel 工作组：通过在系统之间直接交换来共享计算机资源和服务的一种应用模式A.Weytsel:在因特网周边以非客户地位使用的设备R

7、.l.Granham:通过3个关键条件定义具有服务器质量的可运行计算机具有独立于DNS的寻址系统具有与可变连接合作的能力C.Shirky:利用因特网边界的存储/CPU/内容/现场等资源的一种应访问这些非集中资源意味着运行在不稳定连接和不可预知IP地址环境下，P2P节点必须运行在DNS系统外边具备有效或全部的自治,2022/10/22,李之棠 HUST 12,Kindberg:独立生存的的系统D.J.Milojicic:给对等组提供或从对等组获得共享对等端向组给出某些资源，并从组获得某些资源Napster:把音乐供给组内其他人，并从其他人获得音乐捐赠计算资源用于外星生命的搜索或战胜癌症，获得帮助

8、其他人的满足另一种应用模式选择：相对集中式、和C/S模式纯P2P：没有服务器的概念，所有成员都是对等端并不是全新的概念早期分布式系统：如UUCP和交换网络电话通信计算机网络中的通信、网络游戏中的诸玩家自助餐，志愿组活动,2022/10/22,李之棠 HUST 13,1.3 P2P 与 C/S,二者在结构和构成上有很大区别管理能力、构态能力、功能（查找或发现）、组织(分层与网孔)、元素（DNS）和协议(IP)但又无明显边界都能运行在不同的（Internet/Intranet）平台上都能服务传统或新的应用：eBusiness eServuices,2022/10/22,李之棠 HUST 14,有管

9、理自组织,预构-Ad-hoc,查找发现,分层Mesh,静态移动,依赖服务器独立生存,以IP为中心不以IP为中心,基于DNS客户命名,RPC异步,.NET,JXTA,C/S模式,P2P模式,CORBA,CORBA,Gnutella,Napster,eBusiness,Web apps,eServices,Distr.apps,Ad-hoc NW,Clusters,Internet Intranet,WANs,Grids,P2P与C/S,2022/10/22,李之棠 HUST 15,1.4 P2P 相关背景,一般计算和因特网特殊计算的历史演进：因特网边界计算：如SETIhome和其它分布式计算系统

10、内容共享的社会方面：如Napster音乐和其他文件/内容共享系统计算机、网络通信技术的进步和改进大型机桌面PC 便携机手持设备（手机）使通信和协同变得更方便P2P软件结构：如JXTA，.NET开发的P2P算法：如Gnutella，FreeNet,2022/10/22,李之棠 HUST 16,1.5 P2P之目标：满足应用需要,共享/削减成本：Napster 共享文件空间，SETIhome聚合未用资源改进可扩展性/可靠性：对缺乏很强中心授权的自治对等端这点尤为重要资源聚合与互操作能力增加自治匿名/隐私：自治的理念和结果。用户不希望任何人或ISP知道其包含在系统中动态性;资源动态进入或离开系统实现

11、Ad-hoc通信和协同，动态的理念和结果,2022/10/22,李之棠 HUST 17,P2P解决方案,2022/10/22,李之棠 HUST 18,2 P2P分类,所有的计算机系统可分为集中式和分布式两类分布式可进一步划分为C/S和P2P模式C/S模式可划分为扁平：所有的客户端仅仅和单个服务器（含重复服务器）通信，如传统的中间件分层：提高可扩展性，某层的服务器又作为更高层的客户端：如DNS服务器和文件系统,2022/10/22,李之棠 HUST 19,纯P2P系统：如Gnutella 和 Freenet混合P2P系统：首先从服务器获得元数据或索引信息，如存储某些信息的对等端的标识符，或安全信

12、誉的验证，以后P2P通信直接和对等端进行，典型系统有：Napster,Groove,Aimster,Magi,Softwax,iMesh 以及华中科技大学的5Q;Anysee某些有SuperPeers的中间形式：如Kazaa，超级Peers拥有其他Peers没有的信息，它们常常在不能发现时查找这些超级Peers,混合P2P的资源寻找过程,2022/10/22,李之棠 HUST 20,2.1 P2P系统的分类,SETIhomeAvbaki,Entropia,NapsterGnutellaFreenetPubliusFree Haven,MagiGrooveJabber,JXTA.NET.NETM

13、yServices,2022/10/22,李之棠 HUST 21,P2P 多维视图,2022/10/22,李之棠 HUST 22,2.2 P2P 应用分类,2022/10/22,李之棠 HUST 23,可并行化P2P应用,计算密集型：把一个大的任务分解成许多可在大量独立对等端省并行执行的子任务。基本思想是：利用连接在因特网上的诸多计算机的空闲周期来解那些需要大量计算的不同问题。通常是那些使用不同参数的相同计算任务:如外星生命搜索 SETIhome，密码破解，风险预测，市场和信誉评估，人口统计分析构件化应用：还没有广泛认着为P2P应用在许多对等端上运行不同的构件如Workflow,JavaBea

14、n,Web Services,2022/10/22,李之棠 HUST 24,内容和文件管理,集中应用信息存储信息查询（来自网络上各种Peers）大众模式：内容交换2001年：Napster和Gnutella让Peers搜速和下载文件当前重点是提供可靠性：用户下载文件时的智能选择，重复DB协同过虑和挖掘开始出现,2022/10/22,李之棠 HUST 25,协同,什么是协同应用？允许用户实时协同不依赖中心服务器去搜集和转发消息应用实例实时消息：Yahoo!、AOL和Jabber已在各种计算机用户之间广泛使用同行共享：Buzzpad,分布式Power Point异地同时互动评审、编辑同一信息P2P

15、游戏：NetZ 1.0,Scour Exchange,Cybiko游戏运行在所有Peer的计算机上，更新也分布在所有Peer端，不需要中心服务器,2022/10/22,李之棠 HUST 26,P2P 平台环境,P2P平台由Internet、Intranet和Ad-hoc网构成从拨号线到宽带都可支持P2P当前结构多是个人家庭主机、单位桌面机和个人移动计算机（便携和手持）历史与现状早期P2P系统多用家庭机进行内容共享，Napster,Gnutella Aimster分布式计算多基于桌面机，SETIhomeAd-hoc手持网络最近可用，专于协同计算，如Endeavors,Technologies M

16、agi。发展：更大的场景单位桌面机支持内容共享、IDC与手持机资源聚合、NGI/Inernet2 支持P2P系统和应用,2022/10/22,李之棠 HUST 27,2.3 P2P 市场分类,2022/10/22,李之棠 HUST 28,消费空间个人：音乐和内容共享，及时消息，email 和游戏团体：Napster Gnutella方式：内容交换和通信企业空间单个应用：生物、金融、传统IT解决方案（B2B）联合应用：Data Synapse/Information Architects WorldStreet公用空间信息共享数字版权管理娱乐CenterSpan,AIM,Scour音乐和视频交付都在宽带上使用了P2P技术,2022/10/22,李之棠 HUST 29,P2P 市场与 P2P应用,2022/10/22,李之棠 HUST 30,3 构件与算法,P2P结构抽象：由许多构件组成（非正式划分）,2022/10/22,李之棠 HUST 31,3.1 基础设施构件,通信P2P模式覆盖广泛的通信方式是通过高速稳定链路连接到因特网的桌面机可是小型无线设备PDA甚至通过无线媒质连接到Ad-h