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

標簽：無(wú)線(xiàn)數據 P2P

1、引言

P2P(Peer to Peer，對等網(wǎng)絡(luò ))技術(shù)，是通過(guò)在系統之間直接交換來(lái)共享資源和服務(wù)的一種應用模式。在P2P網(wǎng)絡(luò )結構中，每個(gè)節點(diǎn)的地位都是相同的，同時(shí)具有客戶(hù)端和服務(wù)器的雙重功能，可以同時(shí)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，集中體現了互聯(lián)網(wǎng)平等、開(kāi)放、自由的本質(zhì)和特性。

近幾年來(lái)，以BT、emule等為代表的P2P應用得到了飛速發(fā)展，基于P2P的即時(shí)通信、流媒體和互聯(lián)網(wǎng)IP電話(huà)的發(fā)展也十分迅速，P2P應用在固定互聯(lián)網(wǎng)中已經(jīng)超過(guò)Web應用，占據了固定互聯(lián)網(wǎng)流量的50%以上。在目前的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，受網(wǎng)絡(luò )和終端的限制，移動(dòng)P2P應用還沒(méi)有實(shí)現，但是，隨著(zhù)移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的不斷發(fā)展和演進(jìn)，以及移動(dòng)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(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中。本文將對P2P技術(shù)在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的應用進(jìn)行初步探討。

2、P2P技術(shù)的主要特點(diǎn)

P2P技術(shù)與目前網(wǎng)絡(luò )中占據主導地位的客戶(hù)端/服務(wù)器(Client/Server)結構的一個(gè)本質(zhì)區別是，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò )結構中不存在中心節點(diǎn)(或中心服務(wù)器)。P2P技術(shù)具有4個(gè)主要特點(diǎn)。

(1)去中心化。一個(gè)純粹的P2P網(wǎng)絡(luò )是沒(méi)有中心服務(wù)節點(diǎn)的，所有的Peer既是客戶(hù)機又是服務(wù)器，這是P2P最本質(zhì)的特征之一。在P2P技術(shù)結構中，中心的意義被大大弱化甚至完全消失，去中心化的特點(diǎn)得到了更為充分地體現，網(wǎng)絡(luò )結構扁平化的特點(diǎn)也進(jìn)一步凸顯。由于完全非集中化帶來(lái)了實(shí)現和管理方面的困難，很多P2P應用采用了混合模式。

(2)可擴展性?？蓴U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(wú)限擴展。emule目前在全球擁有幾千萬(wàn)用戶(hù)，BT的用戶(hù)數甚至超過(guò)了emule，而且仍在快速增長(cháng)。

(3)健壯性。P2P網(wǎng)絡(luò )架構天生具有耐攻擊、高容錯的優(yōu)點(diǎn)。由于服務(wù)是分散在各個(gè)節點(diǎn)之間進(jìn)行的，部分節點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò )遭到破壞對其他部分的影響很小，像傳統網(wǎng)絡(luò )結構中中心節點(diǎn)故障導致所有業(yè)務(wù)癱瘓的現象幾乎不會(huì )出現。

(4)高性?xún)r(jià)比。采用P2P架構可以有效地利用互聯(lián)網(wǎng)中散布的大量普通節點(diǎn)，將計算任務(wù)或存儲資料分布到所有節點(diǎn)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(guò)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(diǎn)，P2P技術(shù)的典型應用主要有：文件和內容共享，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(dòng)環(huán)境中的P2P應用實(shí)現

3.1　移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的結構和特點(diǎn)

基于GPRS/EDGE/WCDMA的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)邏輯結構如圖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(wú)線(xiàn)子系統與核心網(wǎng)分組域，并通過(guò)Gn接口與GGSN連接，GGSN通過(guò)Gi接口與外部數據網(wǎng)絡(luò )連接。

圖1　移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)邏輯結構

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

(1)GPRS/EDGE/WCDMA的無(wú)線(xiàn)數據信道采用時(shí)分復用方式上下行對稱(chēng)配置，但是由于目前移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應用的特點(diǎn)，以及部分移動(dòng)終端采用了不對稱(chēng)的數據傳輸方式(2+1或者4+1)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)內的上下行流量差別較大。統計表明，GPRS網(wǎng)絡(luò )中下行數據流量與上行數據流量之比約為4.5:1，而開(kāi)通EDGE后這個(gè)比例達到了6.4:1，上行信道的相對空閑客觀(guān)上有利于文件和內容共享類(lèi)的P2P應用。

(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)調制技術(shù)，如果集中8個(gè)時(shí)隙，數據傳輸速率可達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(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的傳輸速率有著(zhù)巨大的差距，固定互聯(lián)網(wǎng)中的P2P應用很難簡(jiǎn)單地移植到移動(dòng)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(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，不論是采用動(dòng)態(tài)還是靜態(tài)IP地址分配方式，移動(dòng)終端IP地址只有在完成PDP(分組數據協(xié)議)上下文激活時(shí)才能生效，也就是說(shuō)使用P2P應用的雙方都必須完成PDP激活，如果在業(yè)務(wù)提供方還沒(méi)有處于PDP上下文激活狀態(tài)，那么就需要具備網(wǎng)絡(luò )側發(fā)起PDP上下文激活的功能，從網(wǎng)絡(luò )側設備發(fā)起PDP上下文激活流程。

(4)終端的移動(dòng)性是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)顯著(zhù)的特點(diǎn)，移動(dòng)終端在從一個(gè)GGSN切換到另外一個(gè)GGSN時(shí)，終端的IP地址將重新分配，這會(huì )對P2P技術(shù)的應用帶來(lái)一定的限制，同時(shí)在一定程度上影響到P2P網(wǎng)絡(luò )的結構，并由此會(huì )對P2P網(wǎng)絡(luò )中的查詢(xún)、路由機制等帶來(lái)一定的影響。另外移動(dòng)終端CPU的處理能力、存儲空間等限制并不適合現有的很多成功的P2P應用(例如大文件的傳輸和共享)，所以在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中應該根據移動(dòng)終端的特點(diǎn)，開(kāi)展一些優(yōu)化過(guò)的P2P業(yè)務(wù)。

3.2　在移動(dòng)環(huán)境中部署P2P應用的方案

隨著(zhù)手機終端性能的不斷提高，在手機終端上直接應用P2P業(yè)務(wù)無(wú)疑非常具有吸引力。在手機終端上部署P2P應用有兩個(gè)難點(diǎn)。一個(gè)是手機終端上P2P客戶(hù)端軟件的問(wèn)題，一個(gè)是在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )中部署P2P應用的問(wèn)題。

目前手機終端的操作系統很多，主流操作系統包括Symbian、Linux、Windows Mobile等，如果想在移動(dòng)終端上使用P2P應用，必須在通用協(xié)議的基礎上開(kāi)發(fā)不同版本的應用程序或者客戶(hù)端軟件。這不僅需要有統一的移動(dòng)P2P協(xié)議標準，也需要各手機終端廠(chǎng)商針對各自平臺的應用開(kāi)放。

由于手機終端的處理能力和內存的限制，在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )中不能采用無(wú)限泛洪(Flooding)的方式發(fā)送P2P請求，混合模式架構更加適合移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)。另外，P2P的應用范圍最好也能夠根據業(yè)務(wù)情況進(jìn)行限定，例如，可以在手機終端的通信錄的范圍內應用P2P業(yè)務(wù)。這時(shí)候就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)問(wèn)題，通信錄中的好友是用手機號碼而不是IP地址進(jìn)行標識的，而在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，絕大多數情況下手機終端獲得的IP地址都是動(dòng)態(tài)分配的，同時(shí)由于終端的移動(dòng)性可能導致IP地址改變，所以在網(wǎng)絡(luò )中需要有專(zhuān)門(mén)的節點(diǎn)來(lái)負責查詢(xún)、記錄并跟蹤手機號碼與IP地址的對應關(guān)系。