解析BitTorrent协议的原理

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晃晃

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发表于 2011-8-25 10:25:57 |只看该作者 |倒序浏览

下载，是我们网络应用中非常普遍的一项用能。也是网络分享资源的一种方式。那么在这里我们来对BitTorrent协议的下载技术进行一下介绍。相信说起这个BitTorrent大家肯定不会有所陌生的。
　　Bittorrent
　　Bittorrent已经成为最为流行的P2P软件,在2004年6月的Cachelogic的一份测试是报告中提到Bittorrent的数据流量已经占到整个P2P数据流量

的52%?与其他传统P2P软件如Gnutella,Fasttrack不同,Bittorrent只是一个纯粹的文件下载协议,并提供搜索功能,所以往往资源的获取要跟其他一些应用结合起来,比如说发布Bittorrent种子信息的网站如5Q?或者是网络搜索引擎如百度?google等?
　　Bittorrent工作原理
　　Bittorrent的工作原理其实很简单,他就是将一份数据分隔成256K大小的数据分组,并在Bittorrent 网络中一群用户相互协作完成这些数据的分发,用户参与数据分发的信息已文件的形式存储,一般可以通过web网站获取这些信息?但是实际数据传输依靠的不是Http协议,而是由专门的P2P协议来完成,这些对于用户都是透明的?
　　普通的HTTP/FTP下载使用TCP/IP协议,BitTorrent协议是架构于TCP/IP协议之上的一个P2P文件传输协议,处于TCP/IP结构的应用层? BitTorrent协议本身也包含了很多具体的内容协议和扩展协议,并在不断扩充中?
　　根据BitTorrent协议,文件发布者会根据要发布的文件生成提供一个.torrent文件,即种子文件,也简称为“种子"? .torrent文件本质上是文本文件,包含Tracker信息和文件信息两部分?Tracker信息主要是BT下载中需要用到的Tracker服务器的地址和针对Tracker服务器的设置,文件信息是根据对目标文件的计算生成的计算结果根据BitTorrent协议内的B编码规则进行编码?它的主要原理是需要把提供下载的文件虚拟分成大小相等的块,块大小必须为2k的整数次方(由于是虚拟分块,硬盘上并不产生各个块文件),并把每个块的索引信息和Hash验证码写入.torrent文件中;所以,.torrent文件就是被下载文件的“索引"?
　　下载者要下载文件内容,需要先得到相应的.torrent文件,然后使用BT客户端软件进行下载?
　　下载时,BT客户端首先解析.torrent文件得到Tracker地址,然后连接Tracker服务器?Tracker服务器回应下载者的请求,提供下载者其他下载者(包括发布者)的IP?下载者再连接其他下载者,根据.torrent文件,两者分别对方告知自己已经有的块,然后交换对方没有的数据?此时不需要其他服务器参与,分散了单个线路上的数据流量,因此减轻了服务器负担?
　　下载者每得到一个块,需要算出下载块的Hash验证码与.torrent文件中的对比,如果一样则说明块正确,不一样则需要重新下载这个块?这种规定是为了解决下载内容准确性的问题?
　　一般的HTTP/FTP下载,发布文件仅在某个或某几个服务器,下载的人太多,服务器的带宽很易不胜负荷,变得很慢?而BitTorrent协议下载的特点是,下载的人越多,提供的带宽也越多,种子也会越来越多,下载速度就越快?而有些人下载完成后关掉下载任务,提供较少量数据给其他用户,为尽量避免这种行为,在非官方BitTorrent协议中存在超级种子的算法?这种算法允许文件发布者分几步发布文件,发布者不需要一次提供文件所有内容,而是慢慢开放的下载内容的比例,延长下载时间?此时,速度快的人由于未下载完必须提供给他人数据,速度慢的人有更多机会得到数据?