互联网系统的计算模式正在经历从客户机/服务器(client/server)模式到对等计算(peer-to-peer，亦简称P2P)模式的转变。《财富》杂志更将P2P列为影响Internet未来的四项科技之一。P2P在移动性方面的问题研究是当前学术界的一个热点，不过当前的2G移动通信网络技术还不足以成功地支撑P2P业务的开展，但是正在迅猛发展的3G、WLAN、WiMax等无线宽带技术给P2P应用的大规模部署在技术上提供了可能，而当前全球超过20亿的移动用户群体对P2P应用而言无疑是一个巨大的潜在市场。

　　一、引言

　　Peertopeer业务，自1999年Napster推出后迅速普及，成为对等计算的重要成功实例，自此之后，越来越多P2P软件的发布和应用，一步步验证了对等计算思想的成功，如Gnutella、Freenet、BitTorrent、KaZaA、Skype等等。今天，在固定互联网环境中对等计算应用已经超过Web应用，成为占用互联网带宽最多的网络应用，其中的代表系统KaZaA、Skype同时在线的用户已超过数百万，其发展之势愈演愈烈，成为业界持续关注与探讨的话题。对于在2G、3G等移动蜂窝网络中开展P2P业务听起来非常诱人，因为全球的蜂窝网用户超过20亿，这是一个极其庞大的用户群体。但是，当前对于移动P2P的研究才刚刚起步，只有非常少量的研究型的测试试验。对于移动运营商而言，P2P被认为是对现有业务的一个极大的威胁，P2P甚至是“带宽杀手”的代名词。Napster、KaZaA等带来的内容版权问题，P2P本身的安全问题等都让运营商们敬而远之。但是P2P在固定IP网络所取得的巨大成就以及随着新一代无线通信技术如MIMO、OFDM、软件无线电等的广泛采用，新兴的3G、WLAN、WiMax等无线通信技术能够在技术上(主要是无线带宽技术)支持P2P的应用，通信网络的全IP化促使运营商开始对移动P2P业务产生了兴趣。

　　但是，固定IP网络和移动通信网络的环境是很不相同的。Internet基本上是一个平面网状结构，P2P让Internet回归了对等的自然本性，在Internet中，其管理机制是非常弱化的。而移动蜂窝网络完全沿袭电信网络的基本特征：层次化的组网模型、强管理性、以盈利为目的。运营商处于核心的地位，用户基本上是被动地接受业务，可定制性非常弱。而且，固网的网络环境也大大优于移动网络。

　　P2P业务是否能够简单地从固定IP网络平移到移动蜂窝网络呢？显然是不行的。那么，如何构建P2P业务，能够同时满足运营商和用户的需求呢？这是个很难回答的问题。本文旨在探索P2P业务在移动环境下部署的可行性：第一部分将简单介绍当前主流P2P技术的基本特性，以此来揭示它为什么在固定网络发展如此迅猛；第二部分将着重分析P2P在移动蜂窝环境下应用所面临的主要挑战，并提出一些相应的对策。

　　二、P2P网络的特点

　　目前,学术界、工业界对于P2P没有一个统一的定义，通常认为P2P是一种分布式网络，网络的参与者共享他们所拥有的一部分硬件资源(处理能力、存储能力、网络连接能力、打印机等)，这些共享资源需要由网络提供服务和内容，能被其它对等节点(Peer)直接访问而无需经过中间实体。在此网络中的参与者既是资源(服务和内容)提供者(Server)，又是资源(服务和内容)获取者(Client)。这里说的P2P和通信网络经常涉及的PointtoPoint是完全不同的两个概念，Point to Point 通常代表点和点之间的通信协议，而本文所说peer to peer 被认为是一个可以无限扩张的覆盖网络(overlay)，通常又称之为对等网络，它一般具备以下最基本的特性。

　　1.非中心化

　　一个纯P2P网络是没有中心服务节点的，所有的peer既是客户机又是服务器。这是P2P最本质的特征之一，由此而带来了其在可扩展性、健壮性等方面的巨大优势。

　　2.可扩展性

　　可扩展性被认为是P2P网络最重要的特性之一，理论上，P2P网络不存在通信瓶颈，可以被无限扩展。

　　3.健壮性

　　P2P架构天生具有耐攻击、高容错的优点。由于服务是分散在各个结点之间进行的，部分结点或网络遭到破坏对其它部分的影响很小。

　　4.高性价比

　　性能优势是P2P被广泛关注的一个重要原因。采用P2P架构可以有效地利用互联网中散布的大量普通结点，将计算任务或存储资料分布到所有结点上，利用其中闲置的计算能力或存储空间，达到高性能计算和海量存储的目的，通过利用网络中的大量空闲资源，可以用更低的成本提供更高的计算和存储能力。

　　对于对等计算系统而言，能够适应的网络规模是一项非常重要的指标。然而，早期设计的系统，比如Gnutella和Napster，在这方面都有一定的缺陷。前者使用的是不适合大规模系统的洪泛策略，后者引入了集中式的目录管理。当前主流的P2P网络技术是基于DHT(分布式hash表算法)技术的，包括Tapestry、Pastry、Chord和Content-AddressableNetworks(CAN)。在这些系统中，首先通过一定的算法构造一个结构化的覆盖网络(例如环、超立方体)。共享的资源(比如文件)通过一定的HASH算法生成相应的标识(ID)排列。系统中的每一个结点都和一个特定区段内的标识关联，并能保存相关联标识对应的文件信息。当分布式哈希表系统对标识进行查询时，相应的结点便会返回对应的信息。

　　P2P最有影响力的用途主要有以下几种：

　　●分布式计算；比如SETI@Home，Avaki、PopularPower；

　　●文件和内容共享；例如Napster、Gnutella、eDonkey、emule、BitTorrent等；

　　●通信协作；例如：Skype，AOLchat等；

　　●基于P2P方式的协同处理与服务共享平台，例如JXTA、Magi、Groove、.NETMyService等。

　　从国外公司对P2P计算的支持力度来看，Microsoft公司、Sun公司和Intel公司投入较大。Microsoft公司成立了Pastry项目组，主要负责P2P计算技术的研究和开发工作。2002年Intel发布了.Net基础架构之上的AcceleratorKit(P2P加速工具包)和P2P安全API软件包，从而使得微软.Net开发人员能够迅速地建立P2P安全Web应用程序。Sun公司以Java技术为背景，开展了JXTA项目。JXTA是基于Java的开源P2P平台，任何个人和组织均可以加入该项目。

　　三、P2P在移动蜂窝环境下的挑战和对策

　　P2P在蜂窝网络的应用还处于设想和试探性的阶段，并没有大规模地应用，有很多方面的挑战阻碍着P2P业务从固定网络到移动通信网络的业务平移。本文将从技术和商业的角度来分析这些问题。

　　1.技术方面

　　(1)业务流量

　　在固定数据网上，P2P通常被认为“宽带杀手”。据相关权威机构的统计报告表明，在固定IP网络的中，有超过60%的业务流量是由各种各样的P2P业务产生的。图1显示的是固定网络中业务流量的分布情况。

　　对于移动运营商而言，P2P产生的巨大业务流量问题，通常是他们最担心的问题之一。对于移动通信网络而言，无线资源非常宝贵。如何在P2P业务和无线资源消耗之间取得一种新的平衡点是运营商需要首先解决的问题。纯粹P2P本身固有的无中心化节点和无限可扩张性的本性决定了把P2P业务简单的从固定网络平移到移动通信网络将会是所有移动运营商的恶梦，比如：eMule文件共享系统被部署在当今的GPRS网络当中，可以预见，为GPRS预留的无线资源会被这些业务迅速地消耗掉，其他的业务比如WWW浏览，基于GPRS的移动增值业务可能面临无资源可用的境地。P2P业务产生的业务流量问题将是对所有移动运营商的一个巨大挑战。一个合适的对策是，为了限制流量问题造成的巨大影响，对于P2P业务而言，移动运营商应选择一些节点之间业务流量较小的P2P业务以及通过一定的方法限制这些节点之间的信息流量，比如说对于基于P2P的文件共享系统，不采用基于洪泛法构建的P2P业务(Gnutella是洪泛式的)，节点之间共享的文件被限制在一定的大小(比如说小于1M)。

　　(2)相对恶劣的信道环境和移动性

　　蜂窝网络和固定网络之间的另外一个巨大差异是它的通信环境和移动性。蜂窝网络中的无线链路环境相对固定网络要恶劣得多，经常可能因为无线信号的多径衰落和信道拥塞等问题造成P2P节点之间的连通性不能得到保障，这在一定程度上影响到P2P覆盖网络的结构，并由此会对P2P网络中的查询、路由机制等带来一定的影响。移动环境下节点的频繁移动性对现有的P2P业务而言也是个很大的挑战，会造成一系列的技术问题。例如，在移动通信网络中移动IP机制的采用会在一定程度上影响P2P网络固有的覆盖结构，因为P2P网络本质上是一个应用层的覆盖网。移动IP机制的采用，作为应用层的P2P网络不能及时地感知，以至于它的拓扑结构不能同步地适应物理网络的调整。过度频繁的移动性在一定条件下可能摧毁整个P2P网络的结构，让P2P业务不能正常运作。关于这方面的研究还很少，但是移动性带来的问题对于P2P业务的影响将会是一个重大的挑战，而基于C/S架构的移动业务，服务器往往是固定的，移动性对业务本身的影响是不明显的，而P2P业务当中的服务器是变化和动态的。一种合适的解决方法是进一步研究移动性对P2P网络结构的影响，采用在移动环境下结构影响较小的P2P业务来部署。

　　(3)移动设备

　　在移动蜂窝环境下开展P2P业务的另外一个不可忽视的问题是移动设备本身的能力。移动设备的CPU的处理能力、可用的存储空间、电池使用时间的限制等等和固定网络节点设备相比是有很大差距的。这使得它不适合现有的很多成功的P2P应用，比如大文件的传输和共享。所以，从这个角度上而言，运营商在移动P2P业务的部署方面，应当把终端的计算能力、存储能力、电池等方面的因素考虑进去，开展一些“轻量级”的P2P业务，比如基于P2P的协作移动办公业务，以交互文字信息、简短的多媒体信息、限制大小的图片信息为主。

　　2.商业方面

　　(1)计费模式

　　3G网络和未来的4G网络的主流业务将是移动多媒体业务，现在基于SIP的IMS的核心网络架构被普遍认为是下一代通信核心网的标准模式。IMS的架构本质上是一个C/S的架构，3GPP、3GPP2、ITU等标准化组织在构建这样一个架构的同时，重点考虑的问题是可管理和可运营性。在移动通信网络中，管理和计费是很重要的事情。在移动通信网络中部署P2P业务的一个主要障碍就是缺乏一个合适的计费模式，P2P通常被认为是没有管理功能的。在移动环境下部署P2P业务，首先要解决的是计费问题。有两种策略可以考虑：一种是把P2P网络修改成一种可管理的网络，纳入现有移动通信网络的计费架构中去，按照现有的方法去计费；另一种策略是保持P2P业务的纯洁性，采用简单而粗略的计费方式，比如“按流量计费”，每月包流量，小于200Mbit/s的数据量收人民币100元，过量的话按照一定的计费模型收费。总之，计费对于任何在移动通信网络中部署的业务来讲，都是首先要考虑的问题。固定网络中的P2P业务，也开始考虑业务的计费问题，比如说数字版权带来的支付问题。在移动网络环境当中，全面的计费模式是其面临的主要问题之一。

　　(2)安全问题

　　网络社会与自然社会一样，具有一种自发地在无序和有序之间寻找平衡的趋势。P2P技术为网络信息共享带来了革命性的改进，而这种改进如果想要持续长期地为广大用户带来好处，必须以不损害内容提供商的基本利益为前提。这就要求在不影响现有P2P共享软件性能的前提下，在一定程度上实现知识产权保护机制。目前，已经有些P2P厂商和其它公司一起在研究这样的问题。这也许将是下一代P2P共享软件面临的挑战性技术问题之一。

　　安全问题对P2P网络而言是多方面的，涉及到通信安全、内容安全、网络安全、数字版权等很多方面。Napster和KaZaA等都因为内容版权方面的法律问题而为世人所熟知。对于移动运营商而言，P2P业务可能带来的安全问题是他们所面临的最大挑战之一。固定网路P2P业务所带来的法律问题是绝对不能出现在移动蜂窝网络中的，这种风险对运营商而言是可怕的。所以DRM(数字版权管理)问题、P2P网络垃圾信息过滤、P2P网络病毒隔离、P2P网络本身结构的安全问题都是必须解决的，这对移动运营商而言是一个最大的挑战。

分类： p2p技术