p2p網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1、P2P網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)2008年10月14日星期二08:03來(lái)源鏈接來(lái)源鏈接：heiyuchuanxiaarchive2006111581271.html拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指分布式系統(tǒng)中各個(gè)計(jì)算單元之間的物理或邏輯的互聯(lián)關(guān)系，結(jié)點(diǎn)之間的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一直是確定系統(tǒng)類型的重要依據(jù)。目前互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中廣泛使用集中式、層次式等拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。Inter本身是世界上最大的非集中式的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，但是九十年代所建立的一些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)卻是完全的集中式的系統(tǒng)，許多Web應(yīng)用都是運(yùn)

2、行在集中式的服務(wù)器系統(tǒng)上。集中式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)系統(tǒng)目前面臨著過(guò)量存儲(chǔ)負(fù)載、DOS（DenialofService，拒絕服務(wù)）攻擊，網(wǎng)絡(luò)帶寬限制等一些難以解決的問(wèn)題。PeertoPeer(簡(jiǎn)稱P2P)系統(tǒng)主要采用非集中式的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，一般來(lái)說(shuō)不存在上述這些難題。根據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系可以將P2P系統(tǒng)細(xì)分為四種拓?fù)湫问剑?中心化拓?fù)渲行幕負(fù)洌–entralizedTopology）；?全分布式非結(jié)構(gòu)化拓?fù)淙植际椒墙Y(jié)構(gòu)化拓?fù)洌―ecentralizedUn

3、structuredTopology）；?全分布式結(jié)構(gòu)化拓?fù)淙植际浇Y(jié)構(gòu)化拓?fù)洌―ecentralizedStructuredTopology，也稱作DHT網(wǎng)絡(luò)）；?半分布式拓?fù)浒敕植际酵負(fù)洌≒artiallyDecentralizedTopology）。其中，中心化拓?fù)渲行幕負(fù)渥畲蟮膬?yōu)點(diǎn)是維護(hù)簡(jiǎn)單，資源發(fā)現(xiàn)效率高。由于資源的發(fā)現(xiàn)依賴中心化的目錄系統(tǒng)，發(fā)現(xiàn)算法靈活高效并能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜查詢。最大的問(wèn)題與傳統(tǒng)客戶機(jī)服務(wù)器結(jié)構(gòu)類似，容易造成單

4、點(diǎn)故障，訪問(wèn)的“熱點(diǎn)”現(xiàn)象和版權(quán)糾紛等相關(guān)問(wèn)題，這是第一代P2P網(wǎng)絡(luò)采用的結(jié)構(gòu)模式，經(jīng)典案例就是著名的MP3共享軟件Napster[1].Napster是最早出現(xiàn)的P2P系統(tǒng)之一，并在短期內(nèi)迅速成長(zhǎng)起來(lái)。它實(shí)質(zhì)上并非是純粹的P2P系統(tǒng)，而是通過(guò)一個(gè)中央索引服務(wù)器保存所有Napster用戶上傳的音樂(lè)文件索引和存放位置的信息。它的工作原理如圖1所示。當(dāng)某個(gè)用戶需要某個(gè)音樂(lè)文件時(shí)，首先連接到Napster中央索引服務(wù)器，在服務(wù)器上進(jìn)行檢索，服

5、務(wù)器返回存有該文件的用戶信息，再由請(qǐng)求者直接連到文件的所有者傳輸文件。Napster首先實(shí)現(xiàn)了文件查詢與文件傳輸?shù)姆蛛x，有效地節(jié)省了中央服務(wù)器的帶寬消耗，減少了系統(tǒng)的文件傳輸延時(shí)。圖2Gnutella的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和文件檢索方法Gnutella和Napster最大的區(qū)別在于Gnutella是更加純粹的P2P系統(tǒng)，因?yàn)樗鼪](méi)有中央索引服務(wù)器，每臺(tái)機(jī)器在Gnutella網(wǎng)絡(luò)中是真正的對(duì)等關(guān)系，既是客戶機(jī)同時(shí)又是服務(wù)器，所以被稱為對(duì)等機(jī)(Serve

6、nt，ServerClient的組合)。在文件檢索方面，它與Napster也不相同。在Gnutella網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展初期，它主要采用基于完全隨機(jī)圖的Flooding搜索算法。圖2顯示了Flooding的工作流程：當(dāng)一臺(tái)計(jì)算機(jī)要下載一個(gè)文件，它首先以文件名或者關(guān)鍵字生成一個(gè)查詢，并把這個(gè)查詢發(fā)送給與它相連的所有計(jì)算機(jī)，這些計(jì)算機(jī)如果存在這個(gè)文件，則與查詢的機(jī)器建立連接，如果不存在這個(gè)文件，則繼續(xù)在自己相鄰的計(jì)算機(jī)之間轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)查詢，直到找到文件

7、為止。為了控制搜索消息不至于永遠(yuǎn)這樣傳遞下去，一般通過(guò)TTL(TimeToLive)的減值來(lái)控制查詢的深度。但是，隨著聯(lián)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)的不斷增多，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，通過(guò)這種Flooding方式定位對(duì)等點(diǎn)的方法將造成網(wǎng)絡(luò)流量急劇增加，從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中部分低帶寬節(jié)點(diǎn)因網(wǎng)絡(luò)資源過(guò)載而失效。所以在初期的Gnutella網(wǎng)絡(luò)中，存在比較嚴(yán)重的分區(qū)，斷鏈現(xiàn)象。也就是說(shuō)，一個(gè)查詢?cè)L問(wèn)只能在網(wǎng)絡(luò)的很小一部分進(jìn)行，因此網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性不好。所以，后來(lái)許多研究人員在F

8、looding的基礎(chǔ)上作了許多改進(jìn)，例如采用Romwk[4]、DynamicQuery[5]等方法。由于非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)將重疊網(wǎng)絡(luò)認(rèn)為是一個(gè)完全隨機(jī)圖，結(jié)點(diǎn)之間的鏈路沒(méi)有遵循某些預(yù)先定義的拓?fù)鋪?lái)構(gòu)建。這些系統(tǒng)一般不提供性能保證，但容錯(cuò)性好，支持復(fù)雜的查詢，并受結(jié)點(diǎn)頻繁加入和退出系統(tǒng)的影響小。但是查詢的結(jié)果可能不完全，查詢速度較慢，采用Flooding查詢的系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬的消耗非常大，并由此帶來(lái)可擴(kuò)展性差等問(wèn)題。全分布式結(jié)構(gòu)化拓?fù)淙植际浇Y(jié)構(gòu)