P2P技術(shù)在移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的應(yīng)用分析

標簽：無線數(shù)據(jù) P2P

1、引言

P2P(Peer to Peer，對等網(wǎng)絡(luò))技術(shù)，是通過在系統(tǒng)之間直接交換來共享資源和服務(wù)的一種應(yīng)用模式。在P2P網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，每個節(jié)點的地位都是相同的，同時具有客戶端和服務(wù)器的雙重功能，可以同時作為服務(wù)使用者和服務(wù)提供者。P2P不僅是一種技術(shù)，更是一種思想，集中體現(xiàn)了互聯(lián)網(wǎng)平等、開放、自由的本質(zhì)和特性。

近幾年來，以BT、emule等為代表的P2P應(yīng)用得到了飛速發(fā)展，基于P2P的即時通信、流媒體和互聯(lián)網(wǎng)IP電話的發(fā)展也十分迅速，P2P應(yīng)用在固定互聯(lián)網(wǎng)中已經(jīng)超過Web應(yīng)用，占據(jù)了固定互聯(lián)網(wǎng)流量的50%以上。在目前的移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，受網(wǎng)絡(luò)和終端的限制，移動P2P應(yīng)用還沒有實現(xiàn)，但是，隨著移動網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展和演進，以及移動終端處理能力的不斷增強，P2P技術(shù)和業(yè)務(wù)將逐漸延伸至移動互聯(lián)網(wǎng)中。本文將對P2P技術(shù)在移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的應(yīng)用進行初步探討。

2、P2P技術(shù)的主要特點

P2P技術(shù)與目前網(wǎng)絡(luò)中占據(jù)主導(dǎo)地位的客戶端/服務(wù)器(Client/Server)結(jié)構(gòu)的一個本質(zhì)區(qū)別是，在整個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中不存在中心節(jié)點(或中心服務(wù)器)。P2P技術(shù)具有4個主要特點。

(1)去中心化。一個純粹的P2P網(wǎng)絡(luò)是沒有中心服務(wù)節(jié)點的，所有的Peer既是客戶機又是服務(wù)器，這是P2P最本質(zhì)的特征之一。在P2P技術(shù)結(jié)構(gòu)中，中心的意義被大大弱化甚至完全消失，去中心化的特點得到了更為充分地體現(xiàn)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)扁平化的特點也進一步凸顯。由于完全非集中化帶來了實現(xiàn)和管理方面的困難，很多P2P應(yīng)用采用了混合模式。

(2)可擴展性。可擴展性被認為是P2P網(wǎng)絡(luò)最重要的特性之一，P2P網(wǎng)絡(luò)在理論上可以無限擴展。emule目前在全球擁有幾千萬用戶，BT的用戶數(shù)甚至超過了emule，而且仍在快速增長。

(3)健壯性。P2P網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)天生具有耐攻擊、高容錯的優(yōu)點。由于服務(wù)是分散在各個節(jié)點之間進行的，部分節(jié)點或網(wǎng)絡(luò)遭到破壞對其他部分的影響很小，像傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中中心節(jié)點故障導(dǎo)致所有業(yè)務(wù)癱瘓的現(xiàn)象幾乎不會出現(xiàn)。

(4)高性價比。采用P2P架構(gòu)可以有效地利用互聯(lián)網(wǎng)中散布的大量普通節(jié)點，將計算任務(wù)或存儲資料分布到所有節(jié)點上，利用其中閑置的計算能力或存儲空間，達到高性能計算和海量存儲的目的，通過利用網(wǎng)絡(luò)中的大量空閑資源，可以用更低的成本提供更高的計算和存儲能力。

基于上述特點，P2P技術(shù)的典型應(yīng)用主要有：文件和內(nèi)容共享，例如Napster、emule、BT等;分布式計算和存儲共享，例如SETI@home、Avaki、Popular Power等;協(xié)同處理與服務(wù)共享平臺，例如JXTA、NET My Service等;通信交流與協(xié)作，如Skype、MSN、OICQ等。

3、移動環(huán)境中的P2P應(yīng)用實現(xiàn)

3.1　移動互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和特點

基于GPRS/EDGE/WCDMA的移動互聯(lián)網(wǎng)邏輯結(jié)構(gòu)如圖1所示。分組域網(wǎng)元主要有SGSN和GGSN，主要的接口包括Gn和Gi。SGSN連接無線子系統(tǒng)與核心網(wǎng)分組域，并通過Gn接口與GGSN連接，GGSN通過Gi接口與外部數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接。

圖1　移動互聯(lián)網(wǎng)邏輯結(jié)構(gòu)

同固定互聯(lián)網(wǎng)相比，移動網(wǎng)絡(luò)具有一些獨特的機制和特點，它們可能會影響P2P技術(shù)在移動互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用和發(fā)展，主要有4個方面。

(1)GPRS/EDGE/WCDMA的無線數(shù)據(jù)信道采用時分復(fù)用方式上下行對稱配置，但是由于目前移動互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的特點，以及部分移動終端采用了不對稱的數(shù)據(jù)傳輸方式(2+1或者4+1)，移動互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的上下行流量差別較大。統(tǒng)計表明，GPRS網(wǎng)絡(luò)中下行數(shù)據(jù)流量與上行數(shù)據(jù)流量之比約為4.5:1，而開通EDGE后這個比例達到了6.4:1，上行信道的相對空閑客觀上有利于文件和內(nèi)容共享類的P2P應(yīng)用。

(2)GPRS分組業(yè)務(wù)信道可以采用CS-1～CS-4不同的編碼方式，最大傳輸速率為171 kbit/s。EDGE采用了8PSK(8相相移鍵控)調(diào)制技術(shù)，如果集中8個時隙，數(shù)據(jù)傳輸速率可達450 kbit/s。3G網(wǎng)絡(luò)中的傳輸速率可以達到2 Mbit/s，如果采用HSDPA技術(shù)，可以達到14.4 Mbit/s的理論下行速率。但是，與固定互聯(lián)網(wǎng)相比，移動互聯(lián)網(wǎng)的傳輸速率有著巨大的差距，固定互聯(lián)網(wǎng)中的P2P應(yīng)用很難簡單地移植到移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中。

(3)在固定互聯(lián)網(wǎng)中，能夠使用P2P業(yè)務(wù)的雙方都處于網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)，都有可以使用的獨立IP地址。在移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，不論是采用動態(tài)還是靜態(tài)IP地址分配方式，移動終端IP地址只有在完成PDP(分組數(shù)據(jù)協(xié)議)上下文激活時才能生效，也就是說使用P2P應(yīng)用的雙方都必須完成PDP激活，如果在業(yè)務(wù)提供方還沒有處于PDP上下文激活狀態(tài)，那么就需要具備網(wǎng)絡(luò)側(cè)發(fā)起PDP上下文激活的功能，從網(wǎng)絡(luò)側(cè)設(shè)備發(fā)起PDP上下文激活流程。

(4)終端的移動性是移動互聯(lián)網(wǎng)的一個顯著的特點，移動終端在從一個GGSN切換到另外一個GGSN時，終端的IP地址將重新分配，這會對P2P技術(shù)的應(yīng)用帶來一定的限制，同時在一定程度上影響到P2P網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)，并由此會對P2P網(wǎng)絡(luò)中的查詢、路由機制等帶來一定的影響。另外移動終端CPU的處理能力、存儲空間等限制并不適合現(xiàn)有的很多成功的P2P應(yīng)用(例如大文件的傳輸和共享)，所以在移動互聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)該根據(jù)移動終端的特點，開展一些優(yōu)化過的P2P業(yè)務(wù)。

3.2　在移動環(huán)境中部署P2P應(yīng)用的方案

隨著手機終端性能的不斷提高，在手機終端上直接應(yīng)用P2P業(yè)務(wù)無疑非常具有吸引力。在手機終端上部署P2P應(yīng)用有兩個難點。一個是手機終端上P2P客戶端軟件的問題，一個是在移動網(wǎng)絡(luò)中部署P2P應(yīng)用的問題。

目前手機終端的操作系統(tǒng)很多，主流操作系統(tǒng)包括Symbian、Linux、Windows Mobile等，如果想在移動終端上使用P2P應(yīng)用，必須在通用協(xié)議的基礎(chǔ)上開發(fā)不同版本的應(yīng)用程序或者客戶端軟件。這不僅需要有統(tǒng)一的移動P2P協(xié)議標準，也需要各手機終端廠商針對各自平臺的應(yīng)用開放。

由于手機終端的處理能力和內(nèi)存的限制，在移動網(wǎng)絡(luò)中不能采用無限泛洪(Flooding)的方式發(fā)送P2P請求，混合模式架構(gòu)更加適合移動互聯(lián)網(wǎng)。另外，P2P的應(yīng)用范圍最好也能夠根據(jù)業(yè)務(wù)情況進行限定，例如，可以在手機終端的通信錄的范圍內(nèi)應(yīng)用P2P業(yè)務(wù)。這時候就會產(chǎn)生一個問題，通信錄中的好友是用手機號碼而不是IP地址進行標識的，而在移動互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，絕大多數(shù)情況下手機終端獲得的IP地址都是動態(tài)分配的，同時由于終端的移動性可能導(dǎo)致IP地址改變，所以在網(wǎng)絡(luò)中需要有專門的節(jié)點來負責查詢、記錄并跟蹤手機號碼與IP地址的對應(yīng)關(guān)系。