曲麗君

摘要:P4P是為解決目前P2P網(wǎng)絡(luò)所引發(fā)的低效率和網(wǎng)絡(luò)資源利用問題,而誕生的一種簡單、輕量級(jí)的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。該文主要從P4P的來源、與P2P網(wǎng)絡(luò)的區(qū)別、P4P的架構(gòu)以及P4P的未來發(fā)展趨勢幾個(gè)方面對(duì)P4P進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞:P4P;P2P;輕量級(jí)

中圖分類號(hào):TP393文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-3044(2009)22-pppp-0c

近年來,基于P2P[1]的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用越來越多,用戶規(guī)模和網(wǎng)絡(luò)流量均呈爆發(fā)式增長。P2P是Peer-to-Peer的縮寫,簡單來說,就是在P2P方式下,每個(gè)對(duì)等實(shí)體(Peer)既是服務(wù)的提供者,又是服務(wù)的享用者,P2P把一個(gè)文件分成多個(gè)片段,每個(gè)用戶都可以從多個(gè)其他用戶處下載不同的片段,同時(shí)也把自已已有的片段提供給其他用戶下載。正是由于P2P技術(shù)可以簡單有效地解決在網(wǎng)上大規(guī)模復(fù)制文件的問題,所以自從問世以來,發(fā)展迅速驚人。如今P2P技術(shù)已成為一個(gè)覆蓋于基礎(chǔ)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)之上的承載平臺(tái),承載著各種各樣的應(yīng)用類型,從最初的MP3音樂共享擴(kuò)展到文件共享、流媒體、VoIP、IPTV、IM、協(xié)同計(jì)算等多個(gè)領(lǐng)域。

然而,P2P應(yīng)用的普及給電信運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)帶寬造成非常大的壓力,P2P應(yīng)用消耗了大部分的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源,甚至占用了其他正常應(yīng)用(如Web、E-mail等)的資源,這將直接影響網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的決策、運(yùn)營及管理,也影響了其他互聯(lián)網(wǎng)用戶的應(yīng)用體驗(yàn)。而且,P2P應(yīng)用本質(zhì)上會(huì)無限消耗網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬,因而單純的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)容無法解決本質(zhì)問題。在這種情況下,P4P[2]技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生,它給了運(yùn)營商和用戶一個(gè)新的選擇,在提高用戶滿意度的同時(shí)減少運(yùn)營商的寬帶壓力,因而被認(rèn)為是一個(gè)非常有前景的技術(shù)。

1 P4P的來源

P4P是一種先進(jìn)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(P2P)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu),其全稱是“Proactive network Provider Participation for P2P(電信運(yùn)營商主動(dòng)參與P2P網(wǎng)絡(luò))”。引入P4P的目的是加強(qiáng)ISP(因特網(wǎng)服務(wù)提供商)與客戶端程序的通信,降低骨干網(wǎng)絡(luò)傳輸壓力和運(yùn)營成本,并提高P2P應(yīng)用程序的性能,以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)傳輸效率和節(jié)約運(yùn)營成本的雙贏目的。

P4P理論是由美國耶魯大學(xué)謝海永博士首先提出來,并完成了相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。P4P技術(shù)的核心是引入數(shù)學(xué)界的拓?fù)淅碚搧砀牧糚2P網(wǎng)絡(luò)的隨機(jī)性,讓以往的P2P連接實(shí)現(xiàn)智能優(yōu)化,網(wǎng)民間的任意交換變得更具地域性。同一路由器,同一數(shù)據(jù)陣列,都成為P4P智能選擇數(shù)據(jù)交換對(duì)象的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)。簡單地說,P4P的原理就是讓P2P也玩“同城”。

舉一個(gè)例子來說,A地區(qū)的用戶就可以優(yōu)先和A地區(qū)的用戶來實(shí)現(xiàn)文件片段的交換,再擴(kuò)展至較遠(yuǎn)的地區(qū),在必要時(shí),才會(huì)“出國”進(jìn)行文件片段交換。當(dāng)然,P4P的運(yùn)行機(jī)制,要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過“同城交換”的概念,它還會(huì)根據(jù)用戶的上行、下載帶寬進(jìn)行綜合判斷,以進(jìn)行最有效選擇,最大化整體交換的效率。

2 P4P與P2P區(qū)別

P2P是近幾年發(fā)展較快的一種網(wǎng)絡(luò)對(duì)等模式,據(jù)國內(nèi)權(quán)威部門統(tǒng)計(jì),當(dāng)前P2P流量已經(jīng)占整個(gè)互聯(lián)網(wǎng)流量的約70%,并且正在以每年350%的速度增長。P2P流量消耗了巨大的網(wǎng)絡(luò)帶寬,尤其是國際帶寬,使網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施不堪重負(fù),運(yùn)營商苦不堪言。但問題的癥結(jié)不在于P2P技術(shù)或P2P的使用者,而在于交換的機(jī)制。P2P過于強(qiáng)調(diào)“對(duì)等”,每個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的交換完全是無序的。例如,A地區(qū)的用戶,既可能和B地區(qū)的用戶進(jìn)行文件片段的交換,也可能和其他國家的某用戶進(jìn)行交換。顯然,無序的交換導(dǎo)致了無謂的跨地區(qū)甚至是跨國的“流量旅行”,這耗費(fèi)了寶貴的國內(nèi)和國際帶寬資源,代價(jià)巨大。

如果用戶正好都在同一個(gè)地區(qū),那么,本地化的交換的成本就會(huì)大大降低。與P2P隨機(jī)挑選Peer(對(duì)等機(jī))不同,P4P協(xié)議可以協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù),能夠有效選擇節(jié)點(diǎn),從而提高網(wǎng)絡(luò)路由效率,這也正是P4P與P2P技術(shù)的區(qū)別所在。

3 P4P架構(gòu)

P4P是一個(gè)靈活的、輕量級(jí)的應(yīng)用框架[3-4]。它的主要思想是在P2P應(yīng)用與網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商之間開啟顯式的通信接口,P2P客戶(peer)可以調(diào)用該接口得到網(wǎng)絡(luò)信息,或請(qǐng)求承載網(wǎng)分配網(wǎng)絡(luò)資源,從而能夠更有效的利用網(wǎng)絡(luò)資源,并提升P2P應(yīng)用性能。

P4P的架構(gòu)主要包括控制平面、數(shù)據(jù)平面和管理平面。目前的研究主要集中在控制平面。圖1顯示的是P4P架構(gòu)中潛在的實(shí)體:iTrackers、appTrackers和P2P客戶端間的相互關(guān)系。

P4P架構(gòu)中關(guān)鍵的部分就是引入iTrackers。它能夠給P2P與網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商的溝通提供交互的門戶,允許P4P在P2P和供應(yīng)商之間劃分通信量控制的責(zé)任,并且增加了P4P的可部署性和擴(kuò)展性。具體來說,每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商,無論是傳統(tǒng)的商業(yè)網(wǎng)絡(luò)提供商(例如,AT&T公司),大學(xué)校園網(wǎng),或虛擬服務(wù)提供商(例如,Akamai公司),為其網(wǎng)絡(luò)維護(hù)一個(gè)iTracker。一個(gè)P2P客戶端可以通過DNS查詢向其本地供應(yīng)商所屬的iTracker獲得IP地址,新的DNS記錄類型為P4P。標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)可以應(yīng)用到允許多個(gè)iTrackers在一個(gè)特定的網(wǎng)域,特別是對(duì)網(wǎng)絡(luò)容錯(cuò)性和可擴(kuò)展性。一個(gè)iTracker提供了一個(gè)入口,它有三種相關(guān)網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商信息:網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)/拓?fù)?提供向?qū)?政策;網(wǎng)絡(luò)能力。這3種信息分別通過3個(gè)接口提供:

1) info接口主要對(duì)外提供網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒑蜖顟B(tài)信息。

2) policy接口主要向peer或appTracker提供網(wǎng)絡(luò)策略和指導(dǎo)意見。比如網(wǎng)絡(luò)入向和出向流量的比例,在擁塞期應(yīng)該避免使用哪些鏈路等等。

3) capability接口允許peer或內(nèi)容提供商(通過appTracker)向其查詢并請(qǐng)求承載網(wǎng)提供一定的資源和能力。例如,在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商提供了cache服務(wù)器的情況下,一個(gè)appTracker可以通過詢問iTracker,得到這樣的服務(wù)器以提高內(nèi)容分發(fā)的速度。

總之,這些接口一方面保護(hù)了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商的私密性,另一方面又允許網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用聯(lián)合起來提升彼此的性能。P4P架構(gòu)中不指定具體的信息格式,而只提供公共的信令框架。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商可以選擇實(shí)現(xiàn)上述3種接口的任意子集。

4 P4P發(fā)展趨勢

P4P理論在軟件、硬件方面分別進(jìn)行了深度的研究,并且進(jìn)行了相關(guān)的硬件投資,原有的那種松散的P2P已經(jīng)變成了一種有規(guī)劃的部署和應(yīng)用。因此,P4P相對(duì)于P2P是一個(gè)非常重要的進(jìn)步,最終將擴(kuò)展到整個(gè)P2P網(wǎng)絡(luò),并將替代P2P。P4P這種方式不僅能更好地為用戶提供服務(wù),而且還能減少運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的壓力,深受運(yùn)營商的歡迎。P4P也必將在中國互聯(lián)網(wǎng)市場蓬勃發(fā)展,為中國的互聯(lián)網(wǎng)用戶提供更加可靠、快捷的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。

5 結(jié)論

P4P作為一種先進(jìn)的P2P技術(shù)具有廣泛的影響,它使互聯(lián)網(wǎng)成為更加具有擴(kuò)展性的媒體分發(fā)平臺(tái),一方面它可以使P2P應(yīng)用利用網(wǎng)絡(luò)的能力得到提升,改善了P2P應(yīng)用的性能;另一方面使網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商能夠解決P2P業(yè)務(wù)帶來的諸如網(wǎng)絡(luò)流量不可控等問題,增加了從網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部下載的比例,縮短了傳輸距離,減少了網(wǎng)絡(luò)骨干線路上的負(fù)載,從而顯著地提高ISP的網(wǎng)絡(luò)效率。

雖然P4P已經(jīng)展現(xiàn)出了對(duì)雙方都有利的好處,隨著解決方案的不斷更新,一些問題也隨之出現(xiàn),目前P4P的研究工作仍集中在控制平面,對(duì)數(shù)據(jù)平面、管理平面涉及不多。此外,雖然P4P已經(jīng)在包括Verizon、Telefonica在內(nèi)的一些運(yùn)營商以及耶魯大學(xué)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室和Pando Network公司等的美國寬帶網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行了大規(guī)模試驗(yàn)或仿真,并且己經(jīng)得到了美國不少通信和有線網(wǎng)絡(luò)巨頭,如AT&T和Comcast等的大力支持和推動(dòng),但在短期內(nèi)將P4P技術(shù)引入到現(xiàn)網(wǎng)中的可能性并不大,仍需要一段過程。因此P4P的完善將是一個(gè)長期的過程,還要經(jīng)過數(shù)年的發(fā)展才能最終健全和成熟起來。

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