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  如果你想要下載一集不存在的回形針視頻,你會怎麼做?
  最簡單的方法當然是我找一個有資源的哥們每羊,讓他把這期視頻發給你。
  早期互聯網,大家就是這樣共享文件的,但是這樣也有很多問題?比如說下載的人一多,每個人分享到的頻寬就變小了,下載速度會變慢,更危險的是,這些視頻是敏感資源,你的哥們本來就不應該分享給你,如果每羊被抓了,大家也都別下載了。
  針對這些問題,美國工程師Bram Cohen在2001年發布了BitTorrent協議,資源不再由一個人或一個中心服務器提供,而是所有人提供給所有人,下載的人越多速度越快,這種模式也叫peer-to-peer,也就是我們常說的P2P下載。
  BitTorrent的核心思想是把文件分成很多個小塊,讓下載者互相連接,以這支117.3MB的視頻為例,被分成了895個128KB的文件塊後,下載了第306塊的用戶A,就可以和下載了第11塊的用戶B,交換彼此下載好的部份,參與的人越多,互相交換的就越密集,下載的越快。為了做到這一點,BitTorrent協議需要資源共享者,生成一個包含下載信息的種子文件,後綴是.torrent,這就是我們常說的BT種子。
  種子文件包含:文件的名字、大小,分塊後每塊文件的大小、哈希值以及Tracker服務器的地址,Tracker很重要,通過Tracker,我們才能找到其他下載者的聯係方式,當你用下載軟體打開種子,就會開始聯係種子文件裡內置的Tracker服務器,告訴Tacker我要下載這文件,服務器會記錄下你的IP,並把其它正在下載或下載完成的人(IP)返回給你,這樣你們就可以愉快的組隊下載了。
  當然,如果沒有找到正在下載的人,資源發布者也不在線,你就只能以0 Kb/s的速度等著了,不難發現,Tracker服務器是P2P網路的弱點,如果Tracker被關閉或封禁,你就無法找到同伴,也難以完成下載。

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  為了擺脫對Tracker服務器的依賴,今天最流行的下載方式是磁力鏈接,通常是一串這樣的神祕代碼,前面都是標準格式,最重要的是這40個16進制的數字,任何文件丟進哈希算法都能得到一串這樣字符,40位16進制數字只屬於這文件,你可以把它當成一個文件ID,它能幫助我們找到我們要下載的東西,磁力鏈接的本質,是把所有人都變成一個小型Tracker,每一個人都拿著一份動態更新的地址和文件信息,我要找與我連接的10個人,他們再各自找10個人,一傳十,十傳佰、仟、萬,最後是我找到小明,小明找到老王,老王找到郭冬臨,郭冬臨找到每羊,我和每羊就連上線了,但這種所有人找到所有人的方案,其實不太行,不僅佔用大量的資源,效率也非常低,還有可能重覆傳播,造成廣播災難,這時就需要補充一個關鍵信息"距離",注意!這裏的距離,不是空間上的距離,而是邏輯上的距離。

  重點來了!接下來!我會詳細解釋磁力鏈接,磁力鏈接用到的DHT網路的構建過程,會有一點點難。但是,如果你理解了會非常有意思,讓我們開始吧!
  剛剛說了,每個磁力鏈接都有一串唯一的文件ID,可以產生2的(4乘40)即2的160次方組合,用的只有0和1的二進制表示,就是160個0和1,而每個節點,也有一串160位的0和1,做為節點ID,根據這160位數,我們可以計算節點和節點之間,節點和資源之間的距離。假設每羊發布了一個文件,就能計算他所知道的節點ID,與這個文件ID的距離,讓算出來距離最短的節點,再計算他知道的節點和文件ID的距離,重覆這個過程,就能找到與文件ID的距離最短的一批節點ID,把每羊提供的下載信息存在這裏,這樣下載者也只需要找到和文件ID距離接近的節點ID,就能建立連接,開始下載,但這距離到底是怎麼算出來的呢?這就是有趣的地方了,

别再问我什么叫 BT 种.PNG 
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  用異或算法來計算節點之間的邏輯距離,相同就是0,不同就是1,為了方便你理解,我們簡化一下模型,把160位縮減到4位,假設你的節點ID是0100,目標節點ID是1111,那麼你們之間的二進制距離就是1011,換算成十進制就是11,有了距離,我們就可以在一個這樣的二叉樹裏,快速查找目標了,所有可能的節點ID都在這棵二叉樹上,4位數需要分叉4次,生成2的4次方即16條路徑,每條路徑的終點,就是一個節點ID,接下來,稱作為0100,就可以拆分這棵二叉樹了,從第一次分叉開始,把不包含你的那棵子樹拆分,然後在剩下子樹的第二次分叉處,再次拆分,直到只剩下你自己,這樣,就拆分出了4棵子樹,我們在每個子樹裏選2個點,就得到了4個K桶,呃!不是這個!是這個K-bucket,暫停下來,想想你就會發現,用異或算法計算0號K桶和你的距離是0001,換算成十進制就是1,1號k桶的兩個點,和你的距離是2-3,以此類推,2號K桶的距離區間是4-7,3號K桶的距離區間是8-15,我們剛剛算過,你的節點ID 0110和目標ID 1111之間的二進制距離是1011,換算成十進制是11,也就是說,離1111最近的肯定是3號K桶裏的2個節點,接下來,我們就可以聯係這兩個節點,讓他們幫忙我們找1111,以1110為例,1110也能拆分出4棵子樹,得到4個K桶,計算1110和1111之間的距離,結果是0001,換算成十進制是1,也就是0號K桶,1111就在這裏,這種網路結構被稱為DHT,分布式哈希表,一個高寬容度的去中心網路,只需要一串文件ID,和存儲在本地的K桶數據,你就可以高效的找到要下載的文件。
  而資源的發布者和傳播者,也只需要分享40個數字就好,足夠簡單,方便和隱私,在真實的DHT網路,每個K桶裏至少記錄了8個節點,任何一個節點下線,都不會影響整個網路運行,作為文件和節點ID 2的160次方也是足夠大,大到全地球70億人,每秒下載一萬個種子,也足夠下載百萬億年直到宇宙盡頭。

BT種子設計國外開發者:
David Mazieres  DHT協議-Kademlia網路設計者;美國電腦教授、目前加州矽谷總工程師
Petar Maymounkov  DHT協議-Kademlia網路設計者;東歐工程師
Sylvia Ratnasamy  DHT協議-CAN網路設計者;美國名教授學者
Robert Tappan Morris  DHT協議-Chord網路設計者;他曾經是網路黑客
Ben Y.Zhao  DHT協議-Tapestry網路設計者
Leonard Harris Sassaman  (Zimmermann-Sassaman密鑰簽名協議);他是化名中本聰創造比特幣?
Bram Cohen
-BitTorrent協議設計者;他的生平-維基百科


謝謝收看

 

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    john pan 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()