P2P 文件共享系统设计与实现——文献综述 xxx (山东大学计算机学院 222222222) 摘 要： 对等网(P2P)主要指计算机之间以对等方式形成的网络连接， 弱化或 完全取消了服务器的作用。文章首先将对 P2P 网络的基本概念、技术实现、主 要应用进行介绍; 然后分析 P2P 技术与 C/ S 模式互联网的区别; 最后介绍了 JXTA 协议。 关键字：P2P; 文件共享; C/S 模式; JX-TA 1 引 言 随 着 像 Napster 、Gnutella 、Freenet 等 P2P 信 息 共 享 应 用 系 统 的 流 行 ， P2P(Peer- to—Peer，即对等网络)这种完全不同于客户/ 服务器的新一代分布式 计算机模型正在受到越来越多的关注， 已被《 财富》 杂志誉为将改变互联网 未来的四大新技术之一。P2P 可以简单地定义为通过直接交换信息， 共享计算 机资源和服务，对等计算机兼有客户机和服务器的功能， 在这种网络中所有节 点是对等的， 这些对等节点具有共同的责任与能力并协同完成服务， 它们之 间通过直接互连实现信息资源、处理器资源以及存储资源的全面共享， 而不需 要依赖集中式服务器的支持， 消除了信息孤岛和资源孤岛现象。 2 P2P 网络技术的研究 2.1 P2P 网络的基本概念 P2P 技术主要指由硬件形成网络连接后的信息控制技术， 主要代表形式是 在应用层上基于 P2P 网络协议的客户端软件。IBM 为 P2P 下了如下定义： P2P 系统由若干互联协作的计算机构成， 且至少具有如下特征之一： 系统依存于 边缘化 ( 非中央式服务器) 设备的主动协作，每个成员直接从其他成员而不是 从服务器的参与中受益; 系统中成员同时扮演服务器与客户端的角色; 系统应用 的用户能够意识到彼此的存在， 构成一个虚拟或实际的群体。P2P 网络是互联 网整体架构的基础， 互联网最基本的 TCP/IP 协议并没有客户端和服务器的概 念， 在通讯过程中， 所有的设备都是平等的一端。P2P 技术改变了“ 内容”所 在的位置， 使 其正在从“ 中心”走向“ 边缘”， 也就是说内容不再存于主要的服务器上， 而是存在所有用户的 PC 机上。P2P 使得 PC 重新焕发活力、不再是被动的客户 端， 而成为具有服务器和客户端双重特征的设备。 2.2 P2P 网络的分类 关于对等网的分类， 目前尚不统一， 有很多争论， 安 P2P 的定义大致可 分为集中目录式对等网络、纯分布式对等网络、混合式对等网络。 2.2.1 集中目录式对等网络 

图 1 集中目录式对等网络 各节点之间可以直接建立连接， 但网络的构建需要服务器， 通过集中认 证， 建立索引机制。然而这里的服务器仅用于辅助对等节点之间建立连接， 一旦连接成功， 服务器不再起作用， 对等节点之间直接进行通信。这不同于 C/S 模式中的服务器， 也可以认为是弱化了服务器的作用。这种 P2P 网络模型 和纯分布式 P2P 网络相比， 易于发现网络节点、易于管理且安全性较好， 但 也有类似 C/S 模式的缺陷，如容错性差等。目前 P2P 技术的应用大多为这种模 式， 较为典型的如： Napster 等。 2.2.2 纯分布式对等网络 图 2 纯分布式对等网络 网络中没有服务器， 链状的节点之间构成一个分散式网络。通过基于对等 网协议的客户端软件搜索网络中存在的对等节点， 节点之间不必通过服务器， 可直接建立连接。这种 P2P 网络模型优点在于允许用户设定自己的规则和建立 自己的网络环境; 为与 Internet 合作， 提供近似的即插即用特性; 不仅能够在 Internet 下有效地工作， 而且对于 LAN 和 Internet 也非常有用。存在的问题： 由于没有中心管理者， 网络节点难以发现; 不易管理且安全性较差。此种类型 的 P2P 网络如： Gnutella、FreeNet 等。 2.2.3 混合式对等网络 集中式 P2P 有利于网络资源的快速检索，并且只要服务器能力足够强大就 可以无限扩展， 但是其中心化的模式容易遭到直接的攻击; 分布式 P2P 解决了 抗攻击问题， 但是又缺乏快速搜索和可扩展性。混合式 P2P 结合了集中式和分 布式 P2P 的优点， 在设计思想和处理能力上都得到了进一步的优化。它在分布 式模式的基础上， 将用户节点按能力进行分类， 使某些节点担任特殊的任务。 这些节点共分为 3 种： (1)用户节点： 普通节点， 它不具有任何特殊的功能。 

(2)搜索节点： 处理搜索请求， 从它们的“ 孩子”节点中搜索文件列表， 这些节点必须有 128 kbit/s RAM 的网络连接速度， 建议使用高性能的处理器。 (3)索引节点： 连接速度快、内存充足的节点可以作为索引节点。索引节 点用于保存可以利用的搜索节点信息， 并搜集状态信息， 维护网络结构信息。 这种模式的关键之一是引入了索引节点，索引节点不会直接连接到有版权 的资料上， 它就像搜索引擎一样， 只是搜索和所需资料相关的地址， 至于用 户到底连接下载了什么内容则和它无关。这种模式的关键之二是引入搜索节点， 搜索节点管理着所属用户的文件列表。用户节点通过索引节点获得搜索节点信 息， 之后用户节点就与获得的搜索节点相连， 每一次查询都通过该搜索节点 进行。 2.3 P2P 网络与 C/S 模式网络的区别 P2P 技术与 C/S 模式互联网技术的根本区别在于两者的拓扑结构不同， 或 者说两个系统中节点的连接方式不同。分布式网络拓扑结构存在四种基本形式： 集中式拓扑、环型拓扑、树型拓扑和分散式拓扑。由这四种基本的拓扑结构相 互结合还可以形成各种混合式拓扑结构。部分 P2P 技术属于纯分散式拓扑， 其 余多属于带有服务器的混合式拓扑; C/S 模式为集中式拓扑。 当前互联网的主要技术模式是 C/S 模式，要求设置拥有强大处理能力和大 带宽的高性能计算机， 配合高档的服务器软件， 将大量的数据集中存放在服 务器上， 而且还要安装多样化的服务软件， 在集中处理数据的同时可以对互 联网上其他 PC 提供服务， 发送或接收数据，提供处理能力及其他应用。与服 务器联机并接受服务的客户端性能可以相对弱小。而 P2P 技术的特征之一就是 弱化服务器的作用， 甚至取消服务器， 任意两台 PC 互为服务器， 同时又是 客户端。 C/S 模式造成互联网上的信息资源和成本资源均向服务器集中， 这样的模 式安全性好、易于管理， 而且符合一对多、强对弱的社会关系形式， 所以 C/S 模式是符合市场需求的。P2P 方式将导致信息数量、成本资源都向互联网各 点均匀分布， 也就是所谓“ 边缘化”的趋势，而且交互性、即时性好， 符合 “ 一对一”的特点， 以及彼此相当的社会关系形式， 也符合市场的需求。所以 这两种方式将会共存， 有关 P2P 即将替代 C/S 模式的说法是不成立的。P2P 有 其独特的市场空间， 是现有互联网应用的补充。 3 JXTA 协议的研究 3.1 JXTA 的主要概念 JXTA 是 SUN 公司为了构建跨平台、跨操作系统和跨编程语言的 P2P 应用 而提出并实现的一个 P2P 标准， 其功能还在不断扩充和完善中。JXTA 技术提 供了基础性的机制解决当前分布计算应用中面临的问题， 实现新一代统一、安 全、互操作以及异构的应用。JXTA 通过 XML 格式的消息表达， 提供了强大 的功能使得垂直应用得以交互， 这对实现系统的互操作性有了很大的帮助。 3.2 JXTA 的层次结构 JXTA 由三层组成， 如图 4 所示。第一层是 JXTA 核心层， 它包含了服务 所需要的核心功能; 第二层是服务层， 它提供了访问 JXTA 协议的接口; 第三层 是应用层， 它使用服务来访问 JXTA 网络和 JXTA 提供的功能。这样的设计和 一个标准的操作系统比较相似， 标准的操作系统包括核心操作系统、服务和应 用程序。 

图 3 JXTA 的层次结构 各层的说明如下所示： 核心层(JXTACore)： 这一层封装了最根本的东西， 包括 Peer、对等组、 Peer 发现、Peer 通信、Peer 监视和相关的安全原语。 服务层(JXTA Services)： 这一层包括对于 P2P 网络不是必需的、但很通用 的功能 ，如查找、共享、索引、代码缓存和内容缓存的机制。 应用层 J(XTAA ppilcaiton)： 这一层包括了应用 JXTA 服务开发出来的完整 的 P2P 应用程序 ，例如 myJXTA ，JXTA-C AD 等应用程序。 3.3 JXTA 技术及其优势 JXTA 技术的目标就是为 P2P 计算提供一个简单、灵活的平台 ，它为上层 的 P2P 应用程序提供底层基础构架， 这个构架由一系列协议构成。JXTA 协议 不依赖任何编程语言 ，独立于操作系统平台 ，不受下层的网络传输协议限制。 JXTA 技术是为了克服现有 P2P 系统的缺陷而提出的， 那么 JXTA 技术发展的 目标同时也就是此技术的优势是： 1 互操作性 ：JXTA 技术能无缝地通过不同的 P2P 系统使网络中的对等节 点方便地找到对方 ，相互通信 ，协同工作 ，向对方提供服务。 2 平台无关性 ：JXTA 被 设计成独立于编程语言 ，如 c 或 JAVA， 独立 于系统平台 ，如 WINDOWS 和 UNIX ，独 立于 网 络 平台 ，如 TCP/ IP 和蓝牙。 3 通用性 ：JXTA 被设计成能在住任何数字设备上实现 ，包括传感器、消 费电子产品、PDA 设备、网络路由器、桌面电脑、服务器和存储设备。 4 结束语 本文就对等网的基本概念 ，对等网的技术实现、主要应用作了简要介绍 ; 从易管理性、安全性等几个方面对 P2P 技术与 C/ S 模式互联网技术进行了比较。 介绍了 JXTA 技术这一种致力丁从所有 P2P 系统中分离出这些系统的通用需求 ， 从而解决 P2P 一系统中的核心问题技术 ，分析了 JXTA 技术的体系结构、核心 协议以及优势所在。利用 JXTA 技术则可以轻松开发了一个简单的并且具有可 扩展、互操作性强及高可用性的 P2P 文件共享系统。 [1] 石磊,吴海燕,李安宁. P2P 技术及对互联网的影响.电脑知识与技术. 2005.(8). [2] 张晓刚. 基于 JXTA 技术的 P2P 应用系统的研究与开发.微型电脑应用.2006. 参考文献