【正文】 ntel 發(fā)布了 . Net 基礎(chǔ)架構(gòu)之上的 Accelerator Kit (P2P加速工具包 ) 和 P2P 安全 API軟件包，從而使得微軟 . NET 開發(fā)人員能夠迅速地建立 P2P安全 Web應(yīng)用程序。Microsoft 公司成立了 Pastry 項目組，主要負責(zé) P2P計算技術(shù)的研究工作，目前開發(fā)了基于Pastry 的多種應(yīng)用，包括 SCRIBE、 PAST、 SQUIRREL 等。 P2PWG 成立之后，對 P2P 計算中的術(shù)語進行了統(tǒng)一，也形成相關(guān)的草案，但是在標(biāo)準(zhǔn)化工作方面工作進展緩慢。一些新的搜索方法不斷的涌現(xiàn)，但是，在資源搜索效率和準(zhǔn)確定位方面還有很大的改善空間，以及基于 P2P 技術(shù)的搜索引擎要達到現(xiàn)在集中式的搜索引擎 Google，百度這樣廣泛使用還需要一段長時間的努力。但是每個結(jié)點僅有少量路由狀態(tài)的代價是發(fā)現(xiàn)算法的高延時，因為每一次查找需要聯(lián)系多個結(jié)點，在穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)中這種思路是不必要的。 另一方面，網(wǎng)絡(luò)波動的程度嚴重影響搜索算法的效率。一方面，實際網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點之間體現(xiàn)出較大的差異，即異質(zhì)性。首先每個 Peer 給本節(jié)點的資源做索引，并且紀(jì)錄相鄰節(jié)點的資源信息，當(dāng)查詢到達的時候，可以查 詢路由表直接定位到資源的位置，而不需要再次轉(zhuǎn)發(fā)查詢信息?，F(xiàn)在意大利的一些研究人員在移動 Agent 結(jié)合 P2P方面做了一些 前沿的研究，其中的一些想法，就是通過在 P2P 軟件中嵌入 Agent 的運行時環(huán)境。如果請求者同意繼續(xù)漫步，則又開始隨機選擇下一步漫步的節(jié)點，否則中止搜索。跟 Flooding 搜索方法給 TTL賦一個較大的值不同，這種方法在初始階段，給 TTL 一個很小的值，如果在 TTL減為 0，還沒有搜索到資源，則給 TTL重新賦更高的值。 圖 3Flooding 方法示意圖 ? ModifiedBFS 方法 這種方法是在寬度優(yōu)先方法 Flooding上面作了一定修改。由于這種搜索策略是首先遍歷自己的鄰接點，然后再向下傳播，所以又稱為寬度 優(yōu)先搜索方法（ BFS）。 ? Flooding 搜索方法 在最初的 Gnutella協(xié)議中，使用的是 Flooding方法，在網(wǎng)絡(luò)中，每個節(jié)點都不知道其他節(jié)點的資源。盲目搜索通過在網(wǎng)絡(luò)中傳播查詢信息并且把這些信息不斷擴散給每個節(jié)點。 圖 2 Gnutella 重疊網(wǎng)絡(luò)的 Small World 現(xiàn)象 因 此， P2P搜索算法中如何縮短路徑長度的問題變成了如何找到這些 “短鏈 ”的問題。度較高的結(jié)點同其他結(jié)點的聯(lián)系比較多，通過它找到待查信息的概率較高。最新的研究從提高搜索算法的可靠性和 尋找隨機圖中的最短路徑兩個方面展開。因此， DHT 可以提供精確匹配查詢，但是支持語義是非常困難的。 2. 語義查詢和 DHT 的矛盾 現(xiàn)有 DHT 算法由于采用分布式散列函數(shù)，所以只適合于準(zhǔn)確的查找，如果要支持目前Web 上搜索引擎具有的多關(guān)鍵字查找的功能，還要引入新的方法。同時，研究分析了 O(d)的度和 O(d)的直徑的算法是不可能的。但是，對確定性結(jié)構(gòu)的認識又限制了搜索算法效率的提升。 比較標(biāo)準(zhǔn)／拓撲結(jié)構(gòu) 中心化拓撲 全分布式非結(jié)構(gòu)化拓撲 全分布式結(jié)構(gòu)化拓撲 半分布式拓撲 可擴展性 差 差 好 中 可靠性 差 好 好 中 可維護性 最好 最好 好 中 發(fā)現(xiàn)算法效率 最高 中 高 中 復(fù)雜查詢 支持 支持 不支持 支持 P2P 搜索技術(shù)的研究與挑戰(zhàn) 隨著 P2P應(yīng)用的蓬勃發(fā)展，作為 P2P應(yīng)用中核心問題的搜索技術(shù)備受關(guān)注。之所以它如此的成功，是因為它結(jié)合了 Napster 和 Gnutella 共同的優(yōu)點。采用這種結(jié)構(gòu)的最典 型的案例就是 KaZaa。 DHT 這類結(jié)構(gòu)最大的問題是 DHT的維護機制較為復(fù)雜，尤其是結(jié)點頻繁加入退出造成的網(wǎng)絡(luò)波動（ Churn）會極大增加 DHT的維護代價。 CAN 采用的散列函數(shù)通過對 (key, value) 對中的 key 進行散列運算，得到笛卡爾空間中的一個點，并將 (key, value) 對存儲在擁有該點所在區(qū)域的結(jié) 點內(nèi)。因此， Chord的主要貢獻是提出了一個分布式查找協(xié)議，該協(xié)議可將指定的關(guān)鍵字 (Key) 映射到對應(yīng)的結(jié)點 (Node) 。 圖 3Pastry 的消息路由 Chord [10]項目誕生于美國的麻省理工學(xué)院。最近， Tapestry為適應(yīng) P2P 網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)特性，作了很多改進，增加了額外的機制實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)的軟狀態(tài)（ soft state），并提供了自組織、魯棒性、可擴展性和動態(tài)適應(yīng)性，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)高負載且有失效結(jié)點時候性能有限降低，消除了對全局信息的依賴、根結(jié)點易失效和彈性差的問題。 OceanStore是以 Tapestry 為路由和查找基礎(chǔ)設(shè)施的 P2P 平臺。 Tapestry [7]提供了一個分布式容錯查找和路由基礎(chǔ)平臺，在此平臺基礎(chǔ)之上，可以開發(fā)各種 P2P 應(yīng)用 (OceanStore[8]即是此平臺上的一個應(yīng)用 )。分布式散列表起源于 SDDS（ Scalable Distribute Data Structures） [6]研究， Gribble等實現(xiàn)了一個高度可擴展，容錯的 SDDS 集群。 全分布式結(jié)構(gòu)化拓撲 的 P2P 網(wǎng)絡(luò)主要是采用分布式散列表（ Distributed Hash Table, 簡寫成 DHT）技術(shù)來組織網(wǎng)絡(luò)中的結(jié)點。所以，后來許多研究人員在Flooding 的基礎(chǔ)上作了許多改進，例如采用 Random work [4]、 Dynamic Query[5]等方法。為了控制搜索消息不至于永遠這樣傳遞下去，一般通過 TTL (Time To Live)的減值來控制查詢的深度。 圖 2Gnutella 的拓撲結(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)，因為它沒有中央索引服務(wù)器，每臺機器在 Gnutella 網(wǎng)絡(luò)中是真正的對等關(guān)系，既是客戶機同時又是服務(wù)器，所以被稱為對等機 (Servent， Server+Client 的組合 )。 全分布式非結(jié)構(gòu)化拓撲的 P2P 網(wǎng)絡(luò)是在重疊網(wǎng)絡(luò)（ Overlay Network） (見標(biāo)注 1)采用了隨機圖的組織方式，結(jié)點度數(shù)服從 Powerlaw 規(guī)律（冪次法則） [2]，從而能夠較快發(fā)現(xiàn)目的結(jié)點，面對網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)變化體現(xiàn)了較好的容錯能力，因此具有較好的可用性。 ? 隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴大，對中央索引服務(wù)器進行維護和更新的費用將急劇增加，所需成本較高。它的工作原理如圖 1 所示。 其中， 中心化拓撲 最大的優(yōu)點是 維護簡單，資源發(fā)現(xiàn)效率高。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)用都是運行在集中式的服務(wù)器系統(tǒng)上。 圖 3 Sourcefe 的工程下載排名 目前， P2P 計算技術(shù)正不斷應(yīng)用到軍事領(lǐng)域，商業(yè)領(lǐng)域，政府信息，通訊等領(lǐng)域。如圖 3 所示，在全球最大的開源網(wǎng)站 Sourcefe[2]的下載排名中，前十名中有七個項目是基于 P2P 技術(shù)。 與傳統(tǒng)的分布式系統(tǒng)相比， P2P 技術(shù)具有無可比擬的優(yōu)勢。此外，目前解決 Inter 隱私問題主要采用中繼轉(zhuǎn)發(fā)的技術(shù)方法，從而將通信的參與者隱藏在眾多的網(wǎng)絡(luò)實體之中。采用 P2P架構(gòu)可以有效地利用互聯(lián)網(wǎng)中散布的大量普通結(jié)點，將計算任務(wù)或存儲資料分布到所有結(jié)點上。 P2P 網(wǎng)絡(luò)一般在部分結(jié)點失效時能夠自動調(diào)整整體拓撲，保持其它結(jié)點的連通性。理論上其可擴展性幾乎可以認為是無限的。每個結(jié)點既充當(dāng)服務(wù)器，為其他結(jié)點提供服務(wù)，同時也享用其他結(jié)點提供的服務(wù)。 客觀地說，這種計算模式并不是什么新技術(shù)，自從上個世紀(jì) 70 年代網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生以來就存在了 ,只不過當(dāng)時的網(wǎng)絡(luò)帶寬和傳播速度限制了這種計算模式的發(fā)展。因此，從字面上， P2P 可以理解為對等互聯(lián)網(wǎng)。 “Peer”在英語里有 “對等者 ”和 “伙伴 ”的意義。在此網(wǎng)絡(luò)中的參與者既是資源（服務(wù)和內(nèi)容）提供者（ Server），又是資源獲取者（ Client）。 從計算模式上來說， P2P 打破 了傳統(tǒng)的 Client/Server (C/S)模式，在網(wǎng)絡(luò)中的每個結(jié)點的地位都是對等的。 ? 可擴展性 ：在 P2P 網(wǎng)絡(luò)中，隨著用戶的加入，不僅服務(wù)的需求增加了，系統(tǒng)整體的資源和服務(wù)能力也在同步地擴充，始終 能比較容易地滿足用戶的需要。由于服務(wù)是分散在各個結(jié)點之間進行的，部分結(jié)點或網(wǎng)絡(luò)遭到破壞對其它部分的影響很小。隨著硬件技術(shù)的發(fā)展，個人計算機的計算和存儲能力以及網(wǎng)絡(luò)帶寬等性能依照摩爾定理高速增長。 ? 隱私保護 : 在 P2P 網(wǎng)絡(luò)中，由于信息的傳輸分散在各節(jié)點之間進行而無需經(jīng)過某個集 中環(huán)節(jié)，用戶的隱私信息被竊聽和泄漏的可能性大大縮小。 ? 負載均衡 : P2P 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下由于每個節(jié)點既是服務(wù)器又是客戶機，減少了對傳統(tǒng) C/S 結(jié)構(gòu)服務(wù)器計算能力、存儲能力的要求，同時因為資源分布在多個節(jié)點，更好的實現(xiàn)了整 個網(wǎng)絡(luò)的負載均衡。據(jù)統(tǒng)計，自2020年以來，大量 P2P軟件的用戶使用數(shù)量從幾十萬、幾百萬到上千萬急劇增加，給 Inter帶寬帶來巨大沖擊。令人矚目的是，微軟公司在新一代操作系統(tǒng) Windows Vista 中也加入了 P2P 技術(shù)以用來加強協(xié)作和應(yīng)用程序之間的通訊 [3]。目前互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)中廣泛使用集中式、層次式等拓撲結(jié)構(gòu)。根據(jù)結(jié)構(gòu)關(guān)系可以將 P2P 系統(tǒng)細分為四種拓撲形式： ? 中心化拓撲 （ Centralized Topology）； ? 全分布式非結(jié)構(gòu)化拓撲 （ Decentralized Unstructured Topology）； ? 全分布式結(jié)構(gòu)化拓撲 （ Decentralized Structured Topology，也稱作 DHT 網(wǎng)絡(luò)）； ?