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

標(biāo)簽：無(wú)線數(shù)據(jù)  P2P

1、引言

P2P(Peer to Peer，對(duì)等網(wǎng)絡(luò))技術(shù)，是通過(guò)在系統(tǒng)之間直接交換來(lái)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(gè)節(jié)點(diǎn)的地位都是相同的，同時(shí)具有客戶端和服務(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(xiàn)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(yīng)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(guò)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(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(yīng)用還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，但是，隨著移動(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(qiáng)，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(duì)P2P技術(shù)在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的應(yīng)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(jù)主導(dǎo)地位的客戶端/服務(wù)器(Client/Server)結(jié)構(gòu)的一個(gè)本質(zhì)區(qū)別是，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中不存在中心節(jié)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(jié)點(diǎn)的，所有的Peer既是客戶機(jī)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(diǎn)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(diǎn)也進(jìn)一步凸顯。由于完全非集中化帶來(lái)了實(shí)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(kuò)展性?？蓴U(kuò)展性被認(rèn)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(kuò)展。emule目前在全球擁有幾千萬(wàn)用戶，BT的用戶數(shù)甚至超過(guò)了emule，而且仍在快速增長(zhǎng)。

(3)健壯性。P2P網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)天生具有耐攻擊、高容錯(cuò)的優(yōu)點(diǎn)。由于服務(wù)是分散在各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行的，部分節(jié)點(diǎn)或網(wǎng)絡(luò)遭到破壞對(duì)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(diǎn)故障導(dǎo)致所有業(yè)務(wù)癱瘓的現(xiàn)象幾乎不會(huì)出現(xiàn)。

(4)高性價(jià)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(diǎn)，將計(jì)算任務(wù)或存儲(chǔ)資料分布到所有節(jié)點(diǎn)上，利用其中閑置的計(jì)算能力或存儲(chǔ)空間，達(dá)到高性能計(jì)算和海量存儲(chǔ)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(jì)算和存儲(chǔ)能力。

基于上述特點(diǎn)，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(jì)算和存儲(chǔ)共享，例如SETI@home、Avaki、Popular Power等;協(xié)同處理與服務(wù)共享平臺(tái)，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(yīng)用實(shí)現(xiàn)

3.1　移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)

基于GPRS/EDGE/WCDMA的移動(dòng)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(wú)線子系統(tǒng)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(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)連接。

圖1　移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)邏輯結(jié)構(gòu)

同固定互聯(lián)網(wǎng)相比，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)具有一些獨(dú)特的機(jī)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(yīng)用和發(fā)展，主要有4個(gè)方面。

(1)GPRS/EDGE/WCDMA的無(wú)線數(shù)據(jù)信道采用時(shí)分復(fù)用方式上下行對(duì)稱配置，但是由于目前移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的特點(diǎn)，以及部分移動(dòng)終端采用了不對(duì)稱的數(shù)據(jù)傳輸方式(2+1或者4+1)，移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)的上下行流量差別較大。統(tǒng)計(jì)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(kāi)通EDGE后這個(gè)比例達(dá)到了6.4:1，上行信道的相對(duì)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(gè)時(shí)隙，數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)450 kbit/s。3G網(wǎng)絡(luò)中的傳輸速率可以達(dá)到2 Mbit/s，如果采用HSDPA技術(shù)，可以達(dá)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)的傳輸速率有著巨大的差距，固定互聯(lián)網(wǎng)中的P2P應(yīng)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(dú)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(shù)據(jù)協(xié)議)上下文激活時(shí)才能生效，也就是說(shuō)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(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(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(dòng)性是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的一個(gè)顯著的特點(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(duì)P2P技術(shù)的應(yīng)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(jié)構(gòu)，并由此會(huì)對(duì)P2P網(wǎng)絡(luò)中的查詢、路由機(jī)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(chǔ)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(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)該根據(jù)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(yīng)用的方案

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

目前手機(jī)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(dòng)終端上使用P2P應(yīng)用，必須在通用協(xié)議的基礎(chǔ)上開(kāi)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(dòng)P2P協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，也需要各手機(jī)終端廠商針對(duì)各自平臺(tái)的應(yīng)用開(kāi)放。

由于手機(jī)終端的處理能力和內(nèi)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(qǐng)求，混合模式架構(gòu)更加適合移動(dòng)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(jìn)行限定，例如，可以在手機(jī)終端的通信錄的范圍內(nèi)應(yīng)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(jī)號(hào)碼而不是IP地址進(jìn)行標(biāo)識(shí)的，而在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，絕大多數(shù)情況下手機(jī)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(dǎo)致IP地址改變，所以在網(wǎng)絡(luò)中需要有專門的節(jié)點(diǎn)來(lái)負(fù)責(zé)查詢、記錄并跟蹤手機(jī)號(hào)碼與IP地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

考慮在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中通過(guò)部署P2P代理服務(wù)器的方式實(shí)現(xiàn)P2P應(yīng)用，P2P代理服務(wù)器實(shí)現(xiàn)的主要功能包括：P2P業(yè)務(wù)的注冊(cè)管理、發(fā)起網(wǎng)絡(luò)側(cè)的PDP上下文激活、維護(hù)手機(jī)號(hào)碼與IP地址的對(duì)應(yīng)關(guān)系等。為了實(shí)現(xiàn)手機(jī)終端與固定互聯(lián)網(wǎng)P2P業(yè)務(wù)的融合，P2P代理服務(wù)器還可以作為移動(dòng)P2P應(yīng)用與固網(wǎng)P2P應(yīng)用的代理，實(shí)現(xiàn)協(xié)議轉(zhuǎn)換等功能，使P2P業(yè)務(wù)在固定互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中無(wú)縫融合。如果僅僅從功能實(shí)現(xiàn)的角度考慮，移動(dòng)P2P服務(wù)器可以在現(xiàn)有的GGSN上實(shí)現(xiàn)。

由于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，P2P業(yè)務(wù)應(yīng)該與接入網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)無(wú)關(guān)，不管用戶是通過(guò)2.5G的GPRS網(wǎng)絡(luò)接入，還是通過(guò)3G的WCDMA網(wǎng)絡(luò)接入，手機(jī)終端都可以正常使用移動(dòng)P2P業(yè)務(wù)。

3.3　移動(dòng)P2P業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)流程

假設(shè)運(yùn)營(yíng)商開(kāi)通一個(gè)“移動(dòng)播客”業(yè)務(wù)，用戶使用移動(dòng)終端拍攝一些有趣的視頻保存在自己的手機(jī)內(nèi)，用來(lái)與自己通信錄內(nèi)的好友共享。下面通過(guò)這個(gè)具體的業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)流程，說(shuō)明在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中如何通過(guò)引入P2P代理服務(wù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)P2P應(yīng)用。

假設(shè)用戶A開(kāi)通了“移動(dòng)播客”業(yè)務(wù)，把自己拍攝的一些視頻片段進(jìn)行了共享，用戶A現(xiàn)在希望他手機(jī)通信錄中的好友B可以欣賞自己的杰作。于是，用戶A通過(guò)手機(jī)中的P2P軟件發(fā)送請(qǐng)求，P2P代理服務(wù)器收到用戶A的請(qǐng)求后，去網(wǎng)絡(luò)中查詢用戶B的狀態(tài)，如果用戶B尚未進(jìn)行PDP激活，可以發(fā)起網(wǎng)絡(luò)側(cè)的PDP激活，然后將用戶B獲得的IP地址發(fā)送給用戶A，同時(shí)將用戶A的請(qǐng)求發(fā)送給用戶B，用戶B收到用戶A請(qǐng)求欣賞個(gè)人播客的通知后，通過(guò)自己的手機(jī)終端可以看到A拍攝的視頻。

假設(shè)有多個(gè)用戶都要欣賞用戶A的“移動(dòng)播客”中的內(nèi)容，而用戶A的終端由于處理能力限制不能滿足所有用戶的需求，根據(jù)P2P網(wǎng)絡(luò)的管理和調(diào)度機(jī)制，移動(dòng)P2P代理服務(wù)器會(huì)將這些用戶的請(qǐng)求發(fā)送到已經(jīng)訪問(wèn)過(guò)“移動(dòng)播客”業(yè)務(wù)的用戶(例如用戶B)，由他作為服務(wù)提供方來(lái)滿足部分業(yè)務(wù)請(qǐng)求。

同時(shí)，固定互聯(lián)網(wǎng)的用戶C也可以通過(guò)PC的客戶端軟件，在輸入A的手機(jī)號(hào)碼后，利用移動(dòng)P2P代理服務(wù)器的協(xié)議轉(zhuǎn)換和代理功能，以同樣的方式來(lái)欣賞A的“移動(dòng)播客”中的內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)固定互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)P2P業(yè)務(wù)的融合。

4、挑戰(zhàn)及應(yīng)對(duì)方法

由于P2P技術(shù)自身固有的一些特點(diǎn)，P2P業(yè)務(wù)在固定互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域高速發(fā)展的同時(shí)也遇到了一些障礙和挑戰(zhàn)，比如知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)、網(wǎng)絡(luò)安全、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、流量和計(jì)費(fèi)等問(wèn)題。因此，在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中大規(guī)模部署P2P應(yīng)用的同時(shí)，為了保證和促進(jìn)業(yè)務(wù)健康發(fā)展，必須正視這些障礙和挑戰(zhàn)，有針對(duì)性地探索應(yīng)對(duì)方案。

(1)知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)

P2P服務(wù)都將不可避免地和知識(shí)產(chǎn)權(quán)發(fā)生沖突，每一個(gè)提供共享服務(wù)的P2P應(yīng)用都需要認(rèn)真審視P2P網(wǎng)絡(luò)面臨的版權(quán)問(wèn)題。在版權(quán)保護(hù)方面，DRM(Digital Rights Management，數(shù)字版權(quán)管理)是一種可行的方法。它可以對(duì)數(shù)字產(chǎn)品在分發(fā)、傳輸和使用等各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，使數(shù)字產(chǎn)品只能被授權(quán)使用的人按照授權(quán)的方式在授權(quán)使用的期限內(nèi)使用。另外，目前正在準(zhǔn)備實(shí)施的移動(dòng)電話實(shí)名制也有助于解決版權(quán)問(wèn)題。

(2)網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題

網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題并不是因?yàn)镻2P技術(shù)的引入而產(chǎn)生的，但是P2P技術(shù)平等共享的特點(diǎn)將會(huì)使這一問(wèn)題變得更加嚴(yán)重。目前，針對(duì)移動(dòng)終端的病毒、垃圾信息和黑客攻擊事件不斷出現(xiàn)，給移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)安全帶來(lái)了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。

解決這個(gè)問(wèn)題的方法有兩個(gè)：一方面是移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商在核心網(wǎng)內(nèi)部集中部署網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備，對(duì)病毒和垃圾信息進(jìn)行過(guò)濾和攔截;另一方面是為移動(dòng)終端提供類似目前PC中使用的防火墻和殺毒軟件。但是這兩種方式都有一定的局限性，比較理想的方法是采用目前企業(yè)級(jí)殺病毒軟件的工作方式，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商集中部署安全和防病毒服務(wù)器，并負(fù)責(zé)及時(shí)更新，移動(dòng)終端下載安裝客戶端并利用移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行更新。當(dāng)然，上述過(guò)程也可以采用P2P的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

(3)缺乏統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)

目前P2P技術(shù)發(fā)展的一個(gè)瓶頸就是缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，利益的分歧導(dǎo)致難以形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，為P2P的推廣造成了人為的障礙，而這恰恰與P2P的自由、平等的初衷是相背離的。

由于目前移動(dòng)P2P還處于萌芽階段，標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一問(wèn)題相對(duì)來(lái)說(shuō)比較容易解決。移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商可以參照移動(dòng)夢(mèng)網(wǎng)的發(fā)展模式，主導(dǎo)價(jià)值鏈的上下游，制定統(tǒng)一的移動(dòng)P2P技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為P2P技術(shù)在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用鋪平道路。

(4)流量和計(jì)費(fèi)問(wèn)題

對(duì)于移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商而言，無(wú)線資源非常寶貴，如何在P2P業(yè)務(wù)和無(wú)線資源消耗之間取得平衡是需要重點(diǎn)考慮的問(wèn)題。具體的做法是選擇一些節(jié)點(diǎn)之間業(yè)務(wù)流量較小的P2P業(yè)務(wù)，以及通過(guò)一定的方法限制這些節(jié)點(diǎn)之間的信息流量，例如對(duì)于基于P2P的文件共享系統(tǒng)，不采用基于洪泛法構(gòu)建的P2P業(yè)務(wù)，避免P2P網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模過(guò)于龐大，同時(shí)嚴(yán)格限制共享文件的大小。

固定互聯(lián)網(wǎng)采用包月的計(jì)費(fèi)方式在很大程度上推動(dòng)了P2P業(yè)務(wù)的發(fā)展，但是目前移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)是按照上下行流量來(lái)進(jìn)行計(jì)費(fèi)的，這種計(jì)費(fèi)模式對(duì)于P2P業(yè)務(wù)幾乎是致命的，沒(méi)有人愿意為因別人而產(chǎn)生的上行流量付費(fèi)。因此，在內(nèi)容計(jì)費(fèi)的基礎(chǔ)上，采用一定基礎(chǔ)流量的業(yè)務(wù)包月計(jì)費(fèi)，對(duì)于移動(dòng)P2P業(yè)務(wù)的發(fā)展是非常必要的。

5、結(jié)束語(yǔ)

P2P技術(shù)和應(yīng)用在固定互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)取得了巨大的成功，但是在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用尚未開(kāi)始，由于移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)固有的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，P2P技術(shù)很難簡(jiǎn)單地從固定互聯(lián)網(wǎng)移植到移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中來(lái)。隨著移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的不斷演進(jìn)和移動(dòng)終端性能的不斷提高，在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中實(shí)現(xiàn)P2P應(yīng)用的需求也不斷突出。本文針對(duì)P2P技術(shù)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的特點(diǎn)，對(duì)P2P技術(shù)在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用進(jìn)行了初步分析，對(duì)通過(guò)在移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)中部署P2P代理服務(wù)器實(shí)現(xiàn)P2P應(yīng)用進(jìn)行了探討，同時(shí)從技術(shù)和商業(yè)的角度討論了在移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)中引入P2P技術(shù)所帶來(lái)的挑戰(zhàn)及解決途徑。