P2P文件共享协议的分析与改进.pdf

上海交通大学
学位论文版权使用授权书



本学位论文作者完全了解学校有关保留使用学位论文
的规定同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文
的复印件和电子版允许论文被查阅和借阅本人授权上
海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关
数据库进行检索可以采用影印缩印和扫描等复制手段
保存和汇编本学位论文
保密在年解密后适用本授权书
本学位论文属于
不保密
请在以上方框内打




学位论文作者签名林康立指导教师签名张尧弼
日期 2005 年 10 月 6日日期 2005 年 10 月 6日
摘要
本文首先简单介绍了 P2P 的概念及其应用领域将 P2P 与传统的 C/S 模式在数
据发布数据安全性管理方便性等方面进行了比较接着介绍了 P2P 文件共享模
式发展的三个阶段集中式分布式混合式每种模式的主要特点当前 P2P 文
件共享模式的经典是美国程序员 Bram Cohen 设计的 BT 通信协议本文着重介绍了
BT 标准协议的设计思路分布系统组成及跟踪服务器协议客户端协议的内容
BT 标准通信协议在国内外得到了广泛的应用但由于国内互联网 IP 地址的不足
国内上网用户普遍采用了 NAT 网关代理上网技术 NAT 技术的应用使 BT 标准通
信协议在国内网络拓扑环境下的应用受到了一定程度的限制因此必须对标准协议作
适当改造使其能够穿透 NAT 以适应这种网络环境提高其通信效率接下来
本文讨论了 NAT 的类型及公网用户内网用户的判别机制归纳了 BT 通信穿透 NAT
的五种方式
1 NAT 反向映射技术
2 利用服务器中转
3 利用公网 IP 用户进行中转
4 UDP 打洞技术
5 TCP 同时打开技术
本文对这五种方式的原理进行了简单介绍对各自的特点进行了利弊分析在此
基础上重点研究了利用 UDP 打洞技术实现 BT 通信穿透 NAT 由于国内外此方面
研究的技术资料较少无可借鉴的成熟方案因此本文根据实际需求建立并实现了
一个简化了的系统模型对 BT 的跟踪服务器程序协议以及客户端协议进行了改进
定义了文件传输的流程增加了 UDP 打洞功能在此模型中 BT 通信可以判断用户
的上网类型——同内网用户不同内网用户公网用户等并据此采用不同的网络传
输模式本文对此模型在特定网络环境下进行了模拟实验验证了利用 UDP 打洞技
术实现 BT 通信穿透 NAT 的可行性最后附上了系统模型的源程序
本文的意义在于实现了 BT 等 P2P 程序在不同网络拓扑情况下通信效率的提高
使它们运行得更加流畅
关键词 P2P BT NAT UDP 数据包打洞
1
Abstract
The document introduces the concept and application field of the P2P, compareing it
with Client/work on data publishing, data security, management convenience, etc
at the beginning of the article. Then the document introduces the three development phases
of P2P file sharing method: central work, distributed work, composite
work with each characteristic. The classical P2P file shaing method today is the
Bittorrent(BT) protocol designed by Bram Cohen, an America programmer. The document
introduces the design idea and primary content of the standard BT protocol, including
tracker protocol and peer protocol.
The standard BT protocol is widely used in the world. But there are some limitations
when using the protocol in the work topology because of the lack of
IP address. So we must improve the s