【導(dǎo)讀】BitTorrent協(xié)議是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)文件傳輸協(xié)議，它能夠?qū)崿F(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)文件分享的技術(shù)。節(jié)點(diǎn)下載的種子文件，下載該檔案的速度越快。本文的主要工作內(nèi)容:深入研究了。及BT的關(guān)鍵學(xué)法和策略，對(duì)軟件的系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行論述。

　　

【正文】 下載，它不能再通過(guò)下載速率來(lái)決定哪些 peer 提供上載了。目前采用的解決辦法是：優(yōu)先選擇那些從它這里得到更好下載速率的 peer，保持與它們的疏通，這樣做的理由是盡可能的利用上載帶寬，一旦某一個(gè) peer 完成下載，那么它也就成為了種子。 超級(jí)種子算法 超級(jí)種子概念不是老版本 BT 協(xié)議的一部分。 中的超級(jí)種子的概念是為幫助那些自身帶寬有限（對(duì)支持大的 Torrent 來(lái)說(shuō)）的發(fā)起者而設(shè)計(jì)的一種新的做種算法，它能使發(fā)起者減少需要上傳的數(shù)據(jù)量以便 spawn new seeds in the torrent。 當(dāng)一個(gè)做種的 Client 進(jìn)入了超級(jí)種子模式，它的行為將不同于普通的做種者，而是扮成一個(gè)不擁有任何數(shù)據(jù)的普通 Client。當(dāng)其他的 Client 和它建立連接之后，它將通知這些 Clients 自己收到了一個(gè)從未被發(fā)送過(guò)的 Piece（所有 Piece 都被發(fā)送過(guò)的情況是很找畢業(yè)設(shè)計(jì)、項(xiàng)目源碼、編程視頻，就上碼農(nóng)網(wǎng) manong365 20 罕見(jiàn)的），這就使得 Clients 只試圖下載這一個(gè) Piece（而沒(méi)有其他想法）。當(dāng) Clients 下載完這個(gè) Piece 后，超級(jí)種子不再通知他們下載其他的 Pieces 直到它看到剛剛傳送的那一個(gè) Piece 已經(jīng)被至少一個(gè)其他的 Client 提供下載。因此在那之前， Clients 都不會(huì)訪問(wèn)超級(jí)種子的其他 Pieces，這樣就節(jié)省了超級(jí)種子的帶寬。這種方法將提高做種的效率，既讓 Peers 去下載最稀有的數(shù)據(jù)（降低了傳送的多余數(shù)據(jù)量），又限制了傳送給 Peers 的對(duì) Swarm 沒(méi)有任何貢獻(xiàn)的數(shù)據(jù)量。這種算法未出現(xiàn)之前，一個(gè)種子在其他 Client 成為種子之前，可能需要上傳 150％～ 200％于 Torrent 的數(shù)據(jù)量。而現(xiàn)在，一個(gè)運(yùn)行在超級(jí)種子模式下的 Client（對(duì)一個(gè)大的 Torrent 做種），只需要上傳 105％于 Torrent 的數(shù)據(jù)量。這相當(dāng)于一個(gè)普通種子做 種效率的 150％～ 200％。但是，在通常情況下不建議使用超級(jí)種子模式。雖然它有助于稀有數(shù)據(jù)的分發(fā)（因?yàn)樗鼘?duì) Client 的下載選擇做出了限制，同時(shí)也限制了 Clients 下載已經(jīng)部分得到的數(shù)據(jù)），所以超級(jí)種子模式只適用于那些最初做種的 Server。 結(jié)束算法 當(dāng)下載將要結(jié)束時(shí)，將會(huì)趨向最后的幾個(gè) piecesections 下載減慢，為了加速下載，客戶端向所有 peers 發(fā)送請(qǐng)求下載其沒(méi)有的 piece。為了保證傳輸過(guò)多的冗余數(shù)據(jù)而到是性能下降，客戶端一旦收到 piecesections，向所有的其他 peers 發(fā)送 cancel 消息。至于什么時(shí)候啟動(dòng) END GAME 算法。規(guī)范沒(méi)有給出推薦值。 防冷落算法 偶然情況下， BT 的 peer 端可能會(huì)被它下載的所有的 peers 端阻塞。這種情況下，此 peer 端的下載速率就很低，直到優(yōu)化 unchock 算法找到更好的 peers 端。為了消除這個(gè)問(wèn)題，當(dāng)超過(guò)一分鐘一個(gè) peer 沒(méi)有從特定的 peer 得到一個(gè) piece 那么 BT 就認(rèn)為它被那個(gè) peer 冷落。并不上傳給它直到優(yōu)化 unchoke（這是對(duì)于上述的優(yōu)化 unchocke 算法的一個(gè)例外），這就常常會(huì)使多于一個(gè) peers 同時(shí)進(jìn)入優(yōu)化 unchoke 狀態(tài) 。從而使下載速率快速恢復(fù)。 最佳無(wú)阻塞算法 當(dāng)同一時(shí)刻通過(guò)多個(gè)連接發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)， TCP 擁塞控制的效果很差。這樣， Choking就允許 Peers 使用一種 titfortatish 算法來(lái)確保他們獲得一個(gè)穩(wěn)定的下載速率。下面介紹的 Choking 算法是目前 BT 客戶端中所廣泛采用的。很重要的一點(diǎn)是，所有新的算法既能用在包含他們?nèi)康木W(wǎng)絡(luò)上，也能用在只包含此算法的網(wǎng)絡(luò)上。好的 Choking 算法應(yīng)該滿足如下準(zhǔn)則： TCP 性能，它應(yīng)限制同時(shí)上傳的數(shù)量； 塞和非阻塞狀態(tài)的頻繁切換（ Fibrillation）； Peer，為它提供上載； （相對(duì)于當(dāng)前的連接）的時(shí)候，試圖啟用他們，稱作Optimistic Unchoking。 目前使用的 Choking 算法中避免 Fibrillation（抖動(dòng)）的唯一策略是：每 10 秒更新被阻塞的 Peers。酬謝（ Reciprocation）和限制上傳的數(shù)目通過(guò)解除（對(duì)自己感興趣的且擁有最好的上載速率的） 4 個(gè) Peers 的阻塞來(lái)管理。這樣可以獲得最大的下載速率。而這四個(gè) Peers 因?qū)焊信d趣而成為下載者。擁有更好的上載速率（相對(duì)于下載者 而言）但對(duì)自己不感興趣的 Peer 被阻塞，但一旦當(dāng)它對(duì)自己感興趣，則阻塞上載速率最慢的下載者，使其取而代之成為新的下載者。如果一個(gè) Client 擁有完整的資源文件，則它將找畢業(yè)設(shè)計(jì)、項(xiàng)目源碼、編程視頻，就上碼農(nóng)網(wǎng) manong365 21 根據(jù)上載速率而不是下載速率來(lái)決定阻塞哪些 Peer。對(duì)于 Optimistic Unchoked，在任意時(shí)刻都會(huì)有一個(gè)不被阻塞的 Peer 而不管它的上載速率如何（如果它對(duì)自己感興趣，則成為 4 個(gè)下載者中的一員），至于哪一個(gè) Peer 被 Optimistic Unchoked，會(huì)每 30 秒更新一次。最新連接的 Peer 成為 Optimistic Unchoked 的 可能性是其他 Peers 的 3 倍，這將給他們一個(gè)很好的機(jī)會(huì)去完成一個(gè) Piece 的上載。 最稀有算法 BT 中下載 piece 策略為，最稀少最優(yōu)先原則。每個(gè) peer 都優(yōu)先選擇整個(gè)系統(tǒng)中最少的那些片斷去下載，而那些在系統(tǒng)中相對(duì)較多的片斷，放在后面下載，這樣，整個(gè)系統(tǒng)就趨向于一種更優(yōu)的狀態(tài)。如果不用這種算法，大家都去下載最多的那些片斷，那么這些片斷就會(huì)在系統(tǒng)中分布的越來(lái)越多，而那些在系統(tǒng)中相對(duì)較少的片斷仍然很少，最后，某些 peer 就不再擁有其它 peer 感興趣的片斷了，那么系統(tǒng)的參與者越來(lái)越少，整個(gè)系統(tǒng)的性能就下降 ?？蛻舳送ㄟ^(guò)保留每個(gè) peer 端的原始 bitfield 域來(lái)決定下載在bitfield 里面出現(xiàn)頻率最小的 piece。程序的具體實(shí)現(xiàn)是通過(guò) have 消息來(lái)計(jì)算。在下載過(guò)程中，會(huì)不停的收到其它 peer 發(fā)來(lái)的 have 消息，每個(gè) have 消息都表明對(duì)方擁有了某個(gè)片斷（即某個(gè)完整的 piece）。那么，為每個(gè)片斷維護(hù)一個(gè)計(jì)數(shù)器，每收到一個(gè) have 消息，相應(yīng)的計(jì)數(shù)器加 1。在選擇片斷的時(shí)候，計(jì)數(shù)器最小的某個(gè)片斷被選中。 “最少優(yōu)先”的一個(gè)例外是在下載剛開(kāi)始的時(shí)候。此時(shí)，下載者沒(méi)有任何片斷可供上傳，所以，需要盡快的獲取 一個(gè)完整的片斷。而最少的片斷，通常只有某一個(gè) peer擁有，所以，它可能比多個(gè) peers 都擁有的那些片斷下載的要慢。因此，第一個(gè)片斷是隨機(jī)選擇的，直到第一個(gè)片斷下載完成，才切換到“最少優(yōu)先”的策略。 BT 軟件的模塊的實(shí)現(xiàn) 種子解析模塊的實(shí)現(xiàn) 根據(jù)種子文件的結(jié)構(gòu)信息，我門可以構(gòu)造文件的實(shí)體類，種子文件也可以被稱為元信息文件，它是通過(guò) B 編碼，就是一個(gè) B 編碼的字典。因?yàn)樵谙螺d的文件可能是單個(gè)文件也有可能是多個(gè)文件，所以定義一個(gè)單文件結(jié)構(gòu)體 MetaInfoSingleFile，包含有長(zhǎng)度， md5，名字，還有 piece 的長(zhǎng)度等屬性，然后再定義一個(gè)結(jié)構(gòu)體為多文件結(jié)構(gòu)體MetaInfoMultiFile。對(duì)于種子文件我們相應(yīng)的定義一個(gè) MetaInfo，這個(gè)類保存種子的信息。 .torrent 說(shuō)白就是個(gè)文本文件，對(duì)這文本文件讀取保存到一個(gè)字節(jié)數(shù)組里面， MetaInfo通過(guò)調(diào)用 parse(QByteArray)方法對(duì)字節(jié)數(shù)組進(jìn)行解析，之后種子的所有信息就保存到一個(gè) MetaInfo 對(duì)象中。 Client 與 Traceker 通信模塊的實(shí)現(xiàn) 解析完種子文件以后，種子的所有信息保存在實(shí)體類里面，可以通過(guò)類里面的一些方法獲取種子的信息，完成種 子的解析后，可以從中獲取到 Tracker 服務(wù)器的 URI 后就可以開(kāi)始和 Tracker 進(jìn)行交互，在與 traceker 連接之后， tracker 可以對(duì)一些自己下載進(jìn)度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并且客戶端可以獲取到當(dāng)前下載同一文件的 peer 的 IP 地址和端口號(hào)。BitTorrent 協(xié)議是在 TCP/IP 協(xié)議之上的應(yīng)用層協(xié)議，客戶端使用 HTTP 協(xié)議與 Tracker進(jìn)行通信， Tracker 通過(guò) Http GET 方法獲取請(qǐng)求，然后 Tracker 服務(wù)器返回信息，返回信息是一個(gè)經(jīng)過(guò) B 編碼的字典，包含著可以下載的 peer 的 IP 地址和端口號(hào)，和一些 peer找畢業(yè)設(shè)計(jì)、項(xiàng)目源碼、編程視頻，就上碼農(nóng)網(wǎng) manong365 22 的長(zhǎng)度等信息，然后客戶端可以根據(jù)返回信息進(jìn)行連接下載 peer，并且在客戶端下載完成 peer 以后，把相應(yīng)的信息提交 daotracker 服務(wù)器，其他客戶端可以根據(jù) Tracker 服務(wù)器上面的信息得到你的 ip 地址和端口號(hào)，別人和你建立連接以后就可以下載你已經(jīng)下載好的 TrackerClient，這個(gè)類主要和 traceker服務(wù)器進(jìn)行通信，包括請(qǐng)求和獲取。 Peer 之間的通信模塊的實(shí)現(xiàn) Peer 之間通信協(xié)議可以稱為 peer 連線協(xié)議，它是一個(gè)基于 TCP 協(xié)議的應(yīng)用層協(xié)議，為防止 有的 peer 只下載不上傳， BT 協(xié)議建議：客戶端只給那些向它提供最快下載速度的 4 個(gè) Peer 上傳數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)單地說(shuō)就是誰(shuí)向我提供下載，我就提供數(shù)據(jù)供他下載；誰(shuí)不提供數(shù)據(jù)給我下載，我的數(shù)據(jù)也不會(huì)上傳給它?？蛻舳嗣扛粢欢〞r(shí)間，重新計(jì)算從各個(gè)peer 處下載數(shù)據(jù)的速度，將下載速度最快的 4 個(gè) peer 解除阻塞，允許這 4 個(gè) peer 從客戶端下載數(shù)據(jù)，同時(shí)將其他 peer 阻塞。對(duì)客戶端與其他 peer 建立連接之后，既要做服務(wù)器又要做客戶端，所以相應(yīng)的有個(gè)作為客戶端的類和作為服務(wù)器的類，一個(gè)負(fù)責(zé)從別的 peer 下載片段并且保存，一個(gè)負(fù)責(zé)上傳 本地已經(jīng)下載好的片段 。 軟件出錯(cuò)模塊的實(shí)現(xiàn) 在整個(gè)軟件系統(tǒng)中定義 5 中錯(cuò)誤狀態(tài)，并且對(duì)這五種錯(cuò)誤進(jìn)行了相應(yīng)的處理 有 UnknownError,TorrentParseError,InvalidTrackerError,FileErrorServerError 在打開(kāi)種子文件，和文件解析過(guò)程中或通信過(guò)程可能出現(xiàn)不同錯(cuò)誤，要對(duì)不同的錯(cuò)誤進(jìn)行捕獲，并且進(jìn)行處理。 下載任務(wù)狀態(tài)的實(shí)現(xiàn) 對(duì)于整個(gè)軟件來(lái)說(shuō)，添加一個(gè)種子文件，即為創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)，任務(wù)的狀態(tài)分為 : Idle， Paused,Stopping,Preparing,Searching,Connecting,WarmingUp,Downloading, EndGame, peer 與 peer 通信過(guò)程中或 client 與 traceker 服務(wù)器通信過(guò)程中會(huì)影響任務(wù)的狀態(tài)。 軟件主界面模塊的實(shí)現(xiàn) 主界面效果如圖所示 。 找畢業(yè)設(shè)計(jì)、項(xiàng)目源碼、編程視頻，就上碼農(nóng)網(wǎng) manong365 23 圖 53 BT軟件下載任務(wù)效果圖 找畢業(yè)設(shè)計(jì)、項(xiàng)目源碼、編程視頻，就上碼農(nóng)網(wǎng) manong365 24 代碼實(shí)現(xiàn) 添加種子代碼 如圖所示。 圖 55 BT軟件添加種子代碼圖 圖 54 BT軟件添加任務(wù)圖 找畢業(yè)設(shè)計(jì)、項(xiàng)目源碼、編程視頻，就上碼農(nóng)網(wǎng) manong365 25 圖 56 BT軟件種子添加代碼圖 //添加 Torrent bool MainWindow::addTorrent(){ //選擇 torrent 文件 QString fileName = QFileDialog::getOpenFileName(this, tr(請(qǐng)選擇一個(gè)文件),lastDirectory,tr(種子文件 (*.torrent)。所有文件 (*.*)))。 if (()) return false。 lastDirectory = QFileInfo(fileName).absolutePath()。 qDebug()lastDirectoryendl。 //顯示添加種子文件對(duì)話框 AddTorrentDialog *addTorrentDialog = new AddTorrentDialog(this)。 addTorrentDialogsetTorrent(fileName)。 addTorrentDialogdeleteLater()。 if (!addTorrentDialogexec()) return false。 // 添加任務(wù)到列表中需要把種子文件的路徑和 保存路徑作為參數(shù)傳過(guò)去 addTorrent(fileName, addTorrentDialoggetDestinationFolder())。 if (!saveChanges) { saveChanges = true。 QTimer::singleShot(1000, this, SLOT(saveSettings()))。 } return true。 } 解析種子代碼 MetaInfoSingleFile 是相應(yīng)的單文件結(jié)構(gòu)體 MetaInfoMultiFile 是相應(yīng)的多文件結(jié)構(gòu)體 MetaInfo 是相應(yīng)的種子文