P2P技術(shù)在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的應(yīng)用分析

標(biāo)簽：無線數(shù)據(jù) P2P

1、引言

P2P(Peer to Peer，對(duì)等網(wǎng)絡(luò))技術(shù)，是通過在系統(tǒng)之間直接交換來共享資源和服務(wù)的一種應(yīng)用模式。在P2P網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的地位都是相同的，同時(shí)具有客戶端和服務(wù)器的雙重功能，可以同時(shí)作為服務(wù)使用者和服務(wù)提供者。P2P不僅是一種技術(shù)，更是一種思想，集中體現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)平等、開放、自由的本質(zhì)和特性。

近幾年來，以BT、emule等為代表的P2P應(yīng)用得到了飛速發(fā)展，基于P2P的即時(shí)通信、流媒體和互聯(lián)網(wǎng)IP電話的發(fā)展也十分迅速，P2P應(yīng)用在固定互聯(lián)網(wǎng)中已經(jīng)超過Web應(yīng)用，占據(jù)了固定互聯(lián)網(wǎng)流量的50%以上。在目前的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，受網(wǎng)絡(luò)和終端的限制，移動(dòng)P2P應(yīng)用還沒有實(shí)現(xiàn)，但是，隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展和演進(jìn)，以及移動(dòng)終端處理能力的不斷增強(qiáng)，P2P技術(shù)和業(yè)務(wù)將逐漸延伸至移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中。本文將對(duì)P2P技術(shù)在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的應(yīng)用進(jìn)行初步探討。

2、P2P技術(shù)的主要特點(diǎn)

P2P技術(shù)與目前網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)主導(dǎo)地位的客戶端/服務(wù)器(Client/Server)結(jié)構(gòu)的一個(gè)本質(zhì)區(qū)別是，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中不存在中心節(jié)點(diǎn)(或中心服務(wù)器)。P2P技術(shù)具有4個(gè)主要特點(diǎn)。

(1)去中心化。一個(gè)純粹的P2P網(wǎng)絡(luò)是沒有中心服務(wù)節(jié)點(diǎn)的，所有的Peer既是客戶機(jī)又是服務(wù)器，這是P2P最本質(zhì)的特征之一。在P2P技術(shù)結(jié)構(gòu)中，中心的意義被大大弱化甚至完全消失，去中心化的特點(diǎn)得到了更為充分地體現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化的特點(diǎn)也進(jìn)一步凸顯。由于完全非集中化帶來了實(shí)現(xiàn)和管理方面的困難，很多P2P應(yīng)用采用了混合模式。

(2)可擴(kuò)展性?？蓴U(kuò)展性被認(rèn)為是P2P網(wǎng)絡(luò)最重要的特性之一，P2P網(wǎng)絡(luò)在理論上可以無限擴(kuò)展。emule目前在全球擁有幾千萬用戶，BT的用戶數(shù)甚至超過了emule，而且仍在快速增長(zhǎng)。

(3)健壯性。P2P網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)天生具有耐攻擊、高容錯(cuò)的優(yōu)點(diǎn)。由于服務(wù)是分散在各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行的，部分節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)遭到破壞對(duì)其他部分的影響很小，像傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中中心節(jié)點(diǎn)故障導(dǎo)致所有業(yè)務(wù)癱瘓的現(xiàn)象幾乎不會(huì)出現(xiàn)。

(4)高性價(jià)比。采用P2P架構(gòu)可以有效地利用互聯(lián)網(wǎng)中散布的大量普通節(jié)點(diǎn)，將計(jì)算任務(wù)或存儲(chǔ)資料分布到所有節(jié)點(diǎn)上，利用其中閑置的計(jì)算能力或存儲(chǔ)空間，達(dá)到高性能計(jì)算和海量存儲(chǔ)的目的，通過利用網(wǎng)絡(luò)中的大量空閑資源，可以用更低的成本提供更高的計(jì)算和存儲(chǔ)能力。

基于上述特點(diǎn)，P2P技術(shù)的典型應(yīng)用主要有：文件和內(nèi)容共享，例如Napster、emule、BT等;分布式計(jì)算和存儲(chǔ)共享，例如SETI@home、Avaki、Popular Power等;協(xié)同處理與服務(wù)共享平臺(tái)，例如JXTA、NET My Service等;通信交流與協(xié)作，如Skype、MSN、OICQ等。

3、移動(dòng)環(huán)境中的P2P應(yīng)用實(shí)現(xiàn)

3.1　移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

基于GPRS/EDGE/WCDMA的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示。分組域網(wǎng)元主要有SGSN和GGSN，主要的接口包括Gn和Gi。SGSN連接無線子系統(tǒng)與核心網(wǎng)分組域，并通過Gn接口與GGSN連接，GGSN通過Gi接口與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接。

圖1　移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)邏輯結(jié)構(gòu)

同固定互聯(lián)網(wǎng)相比，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)具有一些獨(dú)特的機(jī)制和特點(diǎn)，它們可能會(huì)影響P2P技術(shù)在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用和發(fā)展，主要有4個(gè)方面。

(1)GPRS/EDGE/WCDMA的無線數(shù)據(jù)信道采用時(shí)分復(fù)用方式上下行對(duì)稱配置，但是由于目前移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的特點(diǎn)，以及部分移動(dòng)終端采用了不對(duì)稱的數(shù)據(jù)傳輸方式(2+1或者4+1)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的上下行流量差別較大。統(tǒng)計(jì)表明，GPRS網(wǎng)絡(luò)中下行數(shù)據(jù)流量與上行數(shù)據(jù)流量之比約為4.5:1，而開通EDGE后這個(gè)比例達(dá)到了6.4:1，上行信道的相對(duì)空閑客觀上有利于文件和內(nèi)容共享類的P2P應(yīng)用。

(2)GPRS分組業(yè)務(wù)信道可以采用CS-1～CS-4不同的編碼方式，最大傳輸速率為171 kbit/s。EDGE采用了8PSK(8相相移鍵控)調(diào)制技術(shù)，如果集中8個(gè)時(shí)隙，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)450 kbit/s。3G網(wǎng)絡(luò)中的傳輸速率可以達(dá)到2 Mbit/s，如果采用HSDPA技術(shù)，可以達(dá)到14.4 Mbit/s的理論下行速率。但是，與固定互聯(lián)網(wǎng)相比，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的傳輸速率有著巨大的差距，固定互聯(lián)網(wǎng)中的P2P應(yīng)用很難簡(jiǎn)單地移植到移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中。

(3)在固定互聯(lián)網(wǎng)中，能夠使用P2P業(yè)務(wù)的雙方都處于網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)，都有可以使用的獨(dú)立IP地址。在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，不論是采用動(dòng)態(tài)還是靜態(tài)IP地址分配方式，移動(dòng)終端IP地址只有在完成PDP(分組數(shù)據(jù)協(xié)議)上下文激活時(shí)才能生效，也就是說使用P2P應(yīng)用的雙方都必須完成PDP激活，如果在業(yè)務(wù)提供方還沒有處于PDP上下文激活狀態(tài)，那么就需要具備網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起PDP上下文激活的功能，從網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備發(fā)起PDP上下文激活流程。

(4)終端的移動(dòng)性是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)顯著的特點(diǎn)，移動(dòng)終端在從一個(gè)GGSN切換到另外一個(gè)GGSN時(shí)，終端的IP地址將重新分配，這會(huì)對(duì)P2P技術(shù)的應(yīng)用帶來一定的限制，同時(shí)在一定程度上影響到P2P網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，并由此會(huì)對(duì)P2P網(wǎng)絡(luò)中的查詢、路由機(jī)制等帶來一定的影響。另外移動(dòng)終端CPU的處理能力、存儲(chǔ)空間等限制并不適合現(xiàn)有的很多成功的P2P應(yīng)用(例如大文件的傳輸和共享)，所以在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)該根據(jù)移動(dòng)終端的特點(diǎn)，開展一些優(yōu)化過的P2P業(yè)務(wù)。

3.2　在移動(dòng)環(huán)境中部署P2P應(yīng)用的方案

隨著手機(jī)終端性能的不斷提高，在手機(jī)終端上直接應(yīng)用P2P業(yè)務(wù)無疑非常具有吸引力。在手機(jī)終端上部署P2P應(yīng)用有兩個(gè)難點(diǎn)。一個(gè)是手機(jī)終端上P2P客戶端軟件的問題，一個(gè)是在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中部署P2P應(yīng)用的問題。

目前手機(jī)終端的操作系統(tǒng)很多，主流操作系統(tǒng)包括Symbian、Linux、Windows Mobile等，如果想在移動(dòng)終端上使用P2P應(yīng)用，必須在通用協(xié)議的基礎(chǔ)上開發(fā)不同版本的應(yīng)用程序或者客戶端軟件。這不僅需要有統(tǒng)一的移動(dòng)P2P協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，也需要各手機(jī)終端廠商針對(duì)各自平臺(tái)的應(yīng)用開放。

由于手機(jī)終端的處理能力和內(nèi)存的限制，在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中不能采用無限泛洪(Flooding)的方式發(fā)送P2P請(qǐng)求，混合模式架構(gòu)更加適合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)。另外，P2P的應(yīng)用范圍最好也能夠根據(jù)業(yè)務(wù)情況進(jìn)行限定，例如，可以在手機(jī)終端的通信錄的范圍內(nèi)應(yīng)用P2P業(yè)務(wù)。這時(shí)候就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)問題，通信錄中的好友是用手機(jī)號(hào)碼而不是IP地址進(jìn)行標(biāo)識(shí)的，而在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，絕大多數(shù)情況下手機(jī)終端獲得的IP地址都是動(dòng)態(tài)分配的，同時(shí)由于終端的移動(dòng)性可能導(dǎo)致IP地址改變，所以在網(wǎng)絡(luò)中需要有專門的節(jié)點(diǎn)來負(fù)責(zé)查詢、記錄并跟蹤手機(jī)號(hào)碼與IP地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系。