P2P网络的特点及运行环境分析

2018-12-06邱宜干

中国管理信息化 2018年9期

关键词：介质服务器传输

邱宜干

（东莞理工学院经济与管理学院，广东东莞 523808）

0 引言

P2P，即 Peer－to－Peer的简写。 Peer在英语里有“对等者、伙伴、对端”的意义，因此，从字面上分析，“P2P网络”可以翻译为“对等网络”。

1 P2P网络的定义分析

对等网络，即对等计算机网络，是一种在对等者（Peer）之间分配任务和工作负载的分布式应用架构，是对等计算模型在应用层形成的一种组网或网络形式。

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），这些共享资源通过网络提供服务和内容，能被其他对等节点（Peer）直接访问而无须经过中间实体。在此网络中的参与者既是资源、服务和内容的提供者（Server），同时又是资源、服务和内容的获取者（Client）。

在P2P网络环境中，彼此连接的多台计算机之间都处于对等的地位，各台计算机有相同的功能，无主从之分，一台计算机既可作为服务器，设定共享资源供网络中其他计算机所使用，又可以作为工作站，整个网络一般来说不依赖专用的中心服务器，也没有专用的工作站。网络中的每一台计算机既能充当网络服务的请求者，又对其他计算机的请求做出响应，提供资源、服务和内容。通常这些资源和服务包括：信息的共享和交换、计算资源（如CPU计算能力共享）、存储共享（如缓存和磁盘空间的使用）、网络共享、打印机共享等。

2 P2P网络的特点分析

P2P网络与目前网络中占据主导地位的Client/Server结构（也就是WWW所采用的结构方式）的一个本质区别是，整个网络结构中不存在中心节点（或中心服务器）。在P2P网络中，每一个节点（Peer）大都同时具有信息消费、信息提供和信息通信等三方面的功能。从计算模式上来说，P2P打破了传统的Client/Server（C/S）模式，在网络中每个节点的地位都是对等的。每个节点既充当服务器，为其他节点提供服务，同时也享用其他节点提供的服务。

P2P网络的特点体现在以下几个方面：

（1）非中心化。网络中的资源和服务分散在所有节点上，信息的传输和服务的实现都直接在节点之间进行，可以无须中间环节和服务器的介入，避免了可能出现的瓶颈。

（2）可扩展性。在P2P网络中，随着用户的加入，不仅服务的需求增加了，系统整体的资源和服务能力也在同步地扩充，始终能比较容易地满足用户的需要。理论上，其可扩展性几乎可以认为是无限的。例如在传统的通过FTP的文件下载方式中，当下载用户增加之后，下载速度会变得越来越慢，然而P2P网络正好相反，加入的用户越多，P2P网络中提供的资源就越多，下载的速度反而越快。

（3）健壮性。P2P架构天生具有耐攻击、高容错的优点。由于服务是分散在各个节点之间进行的，部分节点或网络遭到破坏对其他部分的影响很小。P2P网络一般在部分节点失效时能够自动调整整体拓扑，保持其他节点的连通性。P2P网络通常都是以自组织的方式建立起来的，并允许节点自由地加入和离开。

（4）高性价比。性能优势是P2P网络被广泛关注的一个重要原因。随着硬件技术的发展，个人计算机的计算和存储能力以及网络带宽等性能依照摩尔定律高速增长。采用P2P架构可以有效地利用互联网中散布的大量普通节点，将计算任务或存储资料分布到所有节点上。利用其中闲置的计算能力或存储空间，达到高性能计算和海量存储的目的。目前，P2P网络的应用多在学术研究方面，一旦技术成熟，能够在工业领域推广，则可以为许多企业节省购买大型服务器的成本。

（5）隐私保护。在P2P网络中，由于信息的传输分散在各节点之间进行而无须经过某个集中环节，用户的隐私信息被窃听和泄露的可能性大大缩小。目前解决Internet隐私问题主要采用中继转发的技术方法，将通信的参与者隐藏在众多的网络实体之中。而在P2P中，所有参与者都可以提供中继转发的功能，因而大大提高了匿名通信的灵活性和可靠性，能够为用户提供更好的隐私保护。

（6）负载均衡。P2P网络由于每个节点既是服务器又是客户机，减少了对传统C/S结构服务器计算能力、存储能力的要求，同时因为资源分布在多个节点，更好地实现了整个网络的负载均衡。它将传统方式下的服务器负担分配到网络中的每一节点上，每一节点都将承担有限的存储与计算任务，加入网络中的节点越多，节点贡献的资源也就越多，其服务质量也就越高。

3 P2P网络的运行环境分析

由于对等网络不需要专门的服务器来做网络支持，也不需要其他的组件来提高网络的性能，因而组网成本较低，适用于人员少、组网简单的场景，故常用于网络较小的中小型企业或家庭中。

3.1 确定网络的拓扑结构

计算机网络拓扑结构是指网络中各个站点相互连接的形式，在局域网中明确一点儿讲就是文件服务器、工作站和电缆等的连接形式。计算机网络的最主要的拓扑结构有总线型拓扑、环形拓扑、树形拓扑、星形拓扑、混合型拓扑以及网状拓扑。其中环形拓扑、星形拓扑、总线型拓扑是三个最基本的拓扑结构。

在局域网中，使用最多的是星形结构。P2P网络主要采用非集中式的拓扑结构，包括中心化拓扑、全分布式非结构化拓扑、全分布式结构化拓扑、半分布式拓扑。

3.2 选择合适的传输介质

网络传输介质是指在网络中传输信息的载体，常用的传输介质分为有线传输介质和无线传输介质两大类。不同的传输介质，其特性也各不相同，它们不同的特性对网络中数据通信质量和通信速度有较大影响。

有线传输介质是指在两个通信设备之间实现的物理连接部分，它能将信号从一方传输到另一方，有线传输介质主要有双绞线、同轴电缆和光纤。双绞线和同轴电缆传输电信号，光纤传输光信号。无线传输的介质有无线电波、红外线、微波、卫星和激光。在局域网中，通常只使用无线电波和红外线作为传输介质。

P2P网络可根据需要灵活选择合适的传输介质。

3.3 根据传输介质的类型、网络的运行速度、网络的覆盖范围等选择网络连接设备

网络连接设备是把网络中的通信线路连接起来的各种设备的总称，这些设备包括中继器、集线器、交换机和路由器等。中继器不具备检查和纠正错误信号的功能，它只是转发信号。集线器实际上是一个拥有多个网络接口的中继器，不具备信号的定向传送能力。在局域网中可以用交换机来代替集线器，其数据交换速度比集线器快得多。路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读”懂对方的数据，实现不同网络或网段间的互联互通，从而构成一个更大的网络。

3.4 硬件连接

硬件（英文名Hardware）是计算机硬件的简称（中国大陆及香港地区用语，台湾地区称硬体），是指计算机系统中由电子、机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。这些物理装置按系统结构的要求构成一个有机整体，为计算机软件运行提供物质基础。

从外观上来看，微机由主机箱和外部设备组成。主机箱内主要包括CPU、内存、主板、硬盘驱动器、光盘驱动器、各种扩展卡、连接线、电源等，外部设备包括鼠标、键盘等。

3.5 网络软件的安装、配置

软件（英文名Software，中国大陆及香港地区用语，台湾地区称软体）是一系列按照特定顺序组织的计算机数据和指令的集合。一般来讲软件被划分为系统软件、应用软件和介于这两者之间的中间软件。

P2P网络应用软件有：文件内容共享和下载软件Napster、Gnutella、eDonkey、eMule、Maze、BT 等，计算能力和存储共享软件SETI＠home、Avaki、Popular Power、Netbatch、Farsite 等，协同处理与服务共享平台软件JXTA、Magi、Groove等，即时通信工具软件ICQ、QQ、Yahoo Messenger、MSN Messenger等，通信与信息共享软件Skype、Crowds、Onion Routing等，网络电视和网络游戏软件沸点、PPStream、PPLive、QQLive、SopCast等。