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P2P协议的传输艺术

TP 采用两个 TCP 连接来传输一个文件。

  • 控制连接:服务器以被动的方式,打开众所周知用于 FTP 的端口 21,客户端则主动发起连接。该连接将命令从客户端传给服务器,并传回服务器的应答。常用的命令有:list——获取文件目录;reter——取一个文件;store——存一个文件。
  • 数据连接:每当一个文件在客户端与服务器之间传输时,就创建一个数据连接。FTP 的两种工作模式。

每传输一个文件,都要建立一个全新的数据连接。FTP 有两种工作模式,分别是主动模式(PORT)和被动模式(PASV),这些都是站在 FTP 服务器的角度来说的。

主动模式下,客户端随机打开一个大于 1024 的端口 N,向服务器的命令端口 21 发起连接,同时开放 N+1 端口监听,并向服务器发出 “port N+1” 命令,由服务器从自己的数据端口 20,主动连接到客户端指定的数据端口 N+1。

被动模式下,当开启一个 FTP 连接时,客户端打开两个任意的本地端口 N(大于 1024)和 N+1。第一个端口连接服务器的 21 端口,提交 PASV 命令。然后,服务器会开启一个任意的端口 P(大于 1024),返回“227 entering passive mode”消息,里面有 FTP 服务器开放的用来进行数据传输的端口。客户端收到消息取得端口号之后,会通过 N+1 号端口连接服务器的端口 P,然后在两个端口之间进行数据传输。

DHT(Distributed Hash Table)的去中心化网络。每个加入这个 DHT 网络的人,都要负责存储这个网络里的资源信息和其他成员的联系信息,相当于所有人一起构成了一个庞大的分布式存储数据库。

任何一个 BitTorrent 启动之后,它都有两个角色。一个是 peer,监听一个 TCP 端口,用来上传和下载文件,这个角色表明,我这里有某个文件。另一个角色 DHT node,监听一个 UDP 的端口,通过这个角色,这个节点加入了一个 DHT 的网络。

在 DHT 网络中,朋友之间怎么沟通呢?

Kademlia 算法中,每个节点只有 4 个指令。

  • PING:测试一个节点是否在线,还活着没,相当于打个电话,看还能打通不。
  • STORE:要求一个节点存储一份数据,既然加入了组织,有义务保存一份数据。
  • FIND_NODE:根据节点 ID 查找一个节点,就是给一个 160 位的 ID,通过上面朋友圈的方式找到那个节点。
  • FIND_VALUE:根据 KEY 查找一个数据,实则上跟 FIND_NODE 非常类似。KEY 就是文件对应的 160 位的 ID,就是要找到保存了文件的节点。

DHT 网络中,朋友圈如何更新呢?

  • 每个 bucket 里的节点,都按最后一次接触的时间倒序排列,这就相当于,朋友圈里面最近联系过的人往往是最熟的。
  • 每次执行四个指令中的任意一个都会触发更新。
  • 当一个节点与自己接触时,检查它是否已经在 k-bucket 中,也就是说是否已经在朋友圈。如果在,那么将它挪到 k-bucket 列表的最底,也就是最新的位置,刚联系过,就置顶一下,方便以后多联系;如果不在,新的联系人要不要加到通讯录里面呢?假设通讯录已满的情况,PING 一下列表最上面,也即最旧的一个节点。如果 PING 通了,将旧节点挪到列表最底,并丢弃新节点,老朋友还是留一下;如果 PING 不通,删除旧节点,并将新节点加入列表,这人联系不上了,删了吧。

此文章为9月Day17学习笔记,内容来源于极客时间《趣谈网络协议》,推荐该课程。

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