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BitTorrent (协议) 交互原理

作者:互联网

作者:张鹏
链接:https://www.zhihu.com/question/49829233/answer/160765176
来源:知乎
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这个可以分两个层面来解释下:

1、torrent文件的原理:如果您这个问题是指torrent文件本身,那么,当您对一个文件(或者文件夹)制作成.torrent文件,实际上生成的.torrent文件里面主要包括了这些信息:

A)这个文件(文件夹)中数据的SHA1值,比如一个1G的文件,如果按1M每块进行分块,则会被分为了1000块,torrent中就会有这1000个数据块的指纹值(SHA1的hash值),这个占据了torrent文件的绝大部分空间。这些值的目的是为了下载的过程中进行数据校验,确保数据收到的和当时源头制作torrent时的源文件100%一致,防止恶意数据攻击。

B)一般制作torrent文件时,还会要指定一个或者多个Tracker的地址,比如http://www.a.com:8080/announce这种地址。torrent里面一般也会存储了这个信息,这个其实也尤为重要。相当于记录了一个问询服务器的地址,这个问询服务器的作用,后面我再解释。

C)文件或者文件夹内每个文件的名字,方便下载文件时,磁盘上直接命名好跟原始数据一样的目录结构、文件名。

D)其它一些辅助和可扩展的信息,比如可以配置一个P2SP的http地址辅助下载,比如制作软件的名字、备注……。 E)上面信息生成后,torrent会把A)里面的这些信息,以及torrent里面的文件名等关键信息,再进行一次Hash,生成一个新的SHA1值,作为torrent的HASH值,也就是我们经常看到的下载软件里面对这个种子命名的一个唯一的hash值,也有的在magnet这种磁力链接中可以看到这个值,这就是torrent的唯一标记。

以上就是.torrent文件的内容,可以用记事本打开,但可能看到乱码。这个文件的编码遵循了bencode编码规则。但实际内容就主要是上面这些。所以,torrent可以理解为对原始数据的一些记录。

2、如果您的问题是指,BT是如何通过.torrent开始进行下载的,那么这个的原理大概是这样的:

A)下载软件拿到.torrent文件后,先进行打开,读取里面的这些信息,载入内存。

B)torrent中有Tracker的地址,下载软件拿到后,会去跟Tracker进行通讯,告诉Tracker:我要下载这个文件(通过hash值作为标记); Tracker收到请求后,会记录这个客户端的公网IP(记录这厮在下载这个文件),同时呢,会返回给他:我这边还知道哪些人也在下载这个文件,一般是会返回200个IP(如果不够,当然就有多少返回多少)。 当然了,如果下载过程中,协议要求你必须5分钟跟tracker通讯一次,如果太久不通讯,tracker就认为你下线了,会把你从节点列表中删除的。

C)客户端拿到了一堆IP后,就开始挨个去尝试连接,连上后就开始互相通讯了。比如告诉对方,我有哪些分块,问问对方有哪些,然后把我有的给对方;让对方把他有的某一块给我,这样就你来我往开始了下载。当然,如果很悲催的情况下,此时没别人在线,那就只能没速度了,就只能不停的找啊找啊找朋友,直到找到一个好朋友。

D)当然,如果torrent中有一个P2SP的Http地址辅助下载,那么也可以同时从这个Http服务器要数据,也会把这个服务器当成一个普通的节点,每次要1块数据,通过Http协议里面的Range标记,指定只要一部分数据过来辅助下载。

整个BT的基本原理和过程就是这样,当然,这只是BT的基本原理,要做好一个完善的BT还是有很多路要走的。比如:

1)如果Tracker服务器出问题了,连不上这个问询的服务器,就拿不到周围的邻居节点,怎么办?---NB的BT发明者提出了DHT的概念,就算Tracker连不上了,也可以通过分布式哈希表DHT技术,通过DHT网络慢慢的寻找志同道合的邻居节点,只是没有Tracker那么直接那么快速,但慢一些总还是有机会找到邻居的。

2)网络是复杂的,特别是我们聪明的各个运营商,为了不让自己的用户消耗太多带宽,很多地区的运营商对P2P是有封锁的,比如我知道的包括某城宽带等。他们的做法早期是分析协议里面的握手消息,BT的握手消息是明文的Bittorrent Protocol,粗暴的运营商看到刚建立完连接就发这个明文会立即断开连接;文明点的运营商看到后不断开连接,但会限速到20K让你慢慢下载。当然,BT后来也发明了加密协议,运营商也升级了封锁的设备,也开始模拟自己是一个客户端,尝试分析加密后的协议,精彩纷呈。所以,要做一个稳定的靠谱的P2P系统还是有不少坑要趟的。

3)还有很多很多,比如BT对磁盘的调度、缓存的机制、文件分块的调度算法、服务器对几百万几千万用户量时的性能提升等等。

以上是看到问题随便想到的一些,希望能有所帮助,解决您的困惑。

标签:文件,这个,BitTorrent,BT,Tracker,原理,交互,torrent,下载
来源: https://www.cnblogs.com/zy09/p/15865535.html