浅谈P2P对等网络的现状和发展

[摘要]由于P2P网络架构灵活，具有很强的开放性，越来越多的被用到各项日常应用中，其便捷高效的方法，低廉的代价得到人们的认可。本文介绍了P2P网络的基本原理，结构化分类；阐述了P2P网络与传统网络间的区别及优缺点，论述了P2P网络在现实中的应用以及在未来的前景。

[关键词]P2P 对等网络 点对点 节点

中图分类号：F832.4 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）05-0335-01

一、对等网络原理及同传统网络之间的别

对等网络（Peer-to-Peer，简称P2P），又称点对点技术，是无中心服务器、依靠用户换信息的互联网体系。是一种分布式网络，网络的参与者共享他们所拥有的一部分硬件资源（处理能力、存储能力、网络连接能力、打印机等），这些共享资源需要由网络提供服务和内容，能被其它对等节点（Peer）直接访问而无需经过中间实体。在此网络中的参与者既是资源（服务和内容）提供者（Server），又是资源（服务和内容）获取者（Client）。与有中心服务器的中央网络系统不同，对等网络的每个用户端既是一个节点，也有服务器的功能，任何一个节点无法直接找到其他节点，必须依靠其户群进行信息交流。

二、对等网络的拓扑结构分类

1、中心化拓扑：也叫集中目录式结构，因为仍然具有中心化的特点也被称为非纯粹的P2P结构。于传统的C/S模式区别在于所有资料并非存储在服务器上，而是存贮在各个节点中。查询节点根据网络流量和延迟等信息选择合适的节点建立直接连接，而不必经过中央服务器进行。其中最典型的代表Napster。

2、无结构化拓扑结构：也被称作广播式的P2P模型。它取消了集中的中央服务器，每个用户随机接入网络，并与自己相邻的一组邻居节点通过端到端连接构成一个逻辑覆盖的网络。

3、半分布式拓扑结构：它在无结构化P2P模型基础上引入了超级节点的概念，综合了集中式P2P快速查找和纯P2P去中心化的优势。将节点按能力不同（计算能力、内存大小、连接带宽、网络滞留时间等）区分为普通节点和搜索节点两类（也有的进一步分为三类节点，其思想本质相同）。

4、结构化网络拓扑结构：所谓结构化与非结构化模型的根本区别在于每个节点所维护的邻居是否能够按照某种全局方式组织起来以利于快速查找。目前的主流方法是采用分布式哈希表（Distributed Hash Table，DHT）技术，这也是目前扩展性最好的P2P路由方式之一。由于DHT各节点并不需要维护整个网络的信息，只在节点中存储其临近的后继节点信息，因此较少的路由信息就可以有效地实现到达目标节点，同时又取消了泛洪算法。该模型有效地减少了节点信息的发送数量，从而增强了P2P网络的扩展性。同时，出于冗余度以及延时的考虑，大部分DHT，总是在节点的虚拟标识与关键字最接近的节点上复制备份冗余信息，这样也避免了单一节点失效的问题。

三、对等网络的优缺点及主要应用

P2P系统最大的特点就是用户之间直接共享资源，其核心技术就是分布式对象的定位机制，这也是提高网络可扩展性、解决网络带宽被吞噬的关键所在。迄今为止，P2P网络已经历了四代不同网络模型，各种模型各有优缺点，有的还存在着本身难以克服的缺陷，因此在目前P2P技术还远未成熟的阶段，各种网络结构依然能够共存，甚至呈现相互借鉴的形式。

对等网络的优点显而易见：1、每个参与者都会自动承担部分信息提供者的角色，并且将自身的硬件资源贡献出来，扩充业务网的整体性能。同时拥有较佳的并发处理能力，大幅度提高性能。2、不用投资大量金钱在服务器的软、硬件设备，拥有较强的可扩展性，能更有效的利用资源。有效解决了业务应用扩展过程中的硬件瓶颈和扩展问题。3、同传统的C/S模式相比，无服务器瓶颈限制，资源充分利用，并且对等网络采用分布式结构，具有较强的数据容错性；且不依赖单一节点，一点失效，不影响网络的正常运行，有较好的抗故障能力。

其缺点也很明显：（1）在没有中心节点的情况下，提供身份验证、授权、数据信息的安全传输、数字签名、加密等机制，因此架设较为复杂，除了要有开发服务器端，还要有专用的客户端，实现难度大。（2）由于对等网络采用松散的架构，数据的一致性难以控制，数据的完整、真实和保密不能保证。用在大规模的网络，资源分享紊乱、管理难以实现。（3）由于对等网络匿名访普遍存在，而且缺乏统一监管，导致共享资源鱼龙混杂，重复和垃圾信息遍布，过多的信息量可能使用户耗费更多的精力。

对等网络的主要应用：（1）ICQ类的即时通讯。（2）BT类应用，实现共享文件资源的软件。（3）视频点播和视频广播应用。（4）分布式存储应用。（5）协同计算、协同处理。（6）局域网游戏。

四、P2P网络中的信任问题

在纯分布式对等网络中，没有中心控制，具有高度的动态性、自治性和异构性，即：每个用户参与网络是随机的、自愿的，并且不同的用户有不同的能力和可靠性，由此导致不可靠的服务质量及大量欺诈行为的存在，网络的可用性差。因此，对等网络在系统安全中面临着巨大的挑战，它需要在没有中心节点的情况下，提供身份验证、授权、数据信息的安全传输、数字签名、加密等机制。还要避免大量信息传输拥塞、病毒的入侵和恶意代码攻击等问题。目前解决这一问题的有效方法是在P2P网络中建立信誉体制。

所谓信誉体制是指用户通过自己的过去经历或他人的推荐来选择符合自己要求的交互端的一种体制。此体制能激励用户提供可靠高质量的服务，节省时间和通信开销，减少交互风险和损失，促进网络的良性发展。信誉体制的安全和有效性是影响网络可用性的关键因素。信誉体制需要实现的主要功能有：（1）信誉查询的安全有效性；（2）信誉信息的即时性；（3）信誉信息的完整性；（4）信誉信息不可否认性；（5）防报复，防合谋。

五、对等网络未来的发展

技术上讲，纯P2P应用必须贯彻只有对等协议，没有服务器和客户端的概念。但这样的P2P应用和网络是少有的，大部分P2P的网络和应用包含了或者依赖一些非对等单元，如DNS。同时，真正的应用也使用了多个协议，使节点可以同时或分时做客户端，服务器，和对等节点。因此，即便是P2P得到长足发展，也可能完全替代传统的C/S模式，两者间应该是相辅相成，互为补充，共同进步的关系。

P2P技术最近几年获得了高速的发展，但到目前为止，P2P中仍有很多的关键技术问题并没有得到解决。这导致P2P至少在目前的技术水平而言只能是一种小范围不可靠的应用或是满足特定任务需求的专门应用。但未来的网络将呈现大规模分布式、全球性计算和全球性存储的特征。随着云计算，分布式存储，分布式计算，移动设备和移动网络等技术的出现和发展，从长远来看，尽管P2P技术现在还不成熟，P2P的传输方式必然成为分布式存储首选，P2P与网格技术的结合将是分布式计算技术最有吸引力的发展趋势，P2P在移动设备和移动网络覆盖区域间通讯也有明显优势。随着科技的发展，社会的进步，技术的创新，P2P技术必将打破桎梏，将我们带到一个全新的网络世界。