Peer- to- Peer 綜述
關於P2P網絡的拓撲結構分類，P2P搜索技術的研究與挑戰請參考下面的網址：http://www.intsci.ac.cn/users/luojw/P2P/index.html
一、國外公司與研究機構研究情況
近年來，隨着Napster、KaZaa、BT、eMule這樣的基於P2P技術的文件共享軟件在Internet上迅速傳播，P2P技術在國際國內都引發了研究的新熱潮。國外開展P2P研究的學術團體主要包括P2P工作組（P2PWG）、全球網格論壇(GGF)以及各高校的研究小組。P2P工作組成立的主要目的是希望加速P2P計算基礎設施的建立和相應的標準化工作。P2PWG成立之後，對P2P計算中的術語進行了統一，也形成相關的草案，但是在標準化工作方面工作進展緩慢。目前P2PWG已經和GGF合併，由該論壇管理P2P計算相關的工作。GGF負責網格計算和P2P計算等相關的標準化工作。
從國外公司對P2P計算的支持力度來看，Microsoft公司、Sun公司和Intel公司投入較大。Microsoft公司成立了Pastry項目組，主要負責P2P計算技術的研究工作，目前開發了基於Pastry的多種應用，包括SCRIBE、PAST、SQUIRREL等。在新一代的Windows Vista操作系統中，也增加了最新的P2P研究成果來支持協同工作（標註1）。在2000年8月，Intel公司宣佈成立P2P工作組，正式開展P2P的研究。工作組成立以後，積極與應用開發商合作，開發P2P應用平臺。2002年Intel發佈了. Net基礎架構之上的Accelerator Kit (P2P加速工具包) 和P2P安全API軟件包，從而使得微軟. NET開發人員能夠迅速地建立P2P安全Web應用程序。IBM公司也開展了基於P2P技術的研究，提出了Smart Networking，另外IBM公司大力支持的網格計算(Grid Computing)與P2P計算在許多方面研究類似。
Sun公司以Java技術爲背景，開展了JXTA項目。JXTA是基於Java的開源P2P平臺，任何個人和組織均可以加入該項目。因此，該項目不僅吸引了大批P2P研究人員和開發人員，而且已經發布了基於JXTA的即時聊天軟件包和搜索引擎。JXTA定義了一組核心業務：認證、資源發現和管理。在安全方面，JXTA加入了加密軟件包，允許使用該加密包進行數據加密，從而保證消息的隱私、可認證性和完整性。在JXTA核心之上，還定義了包括內容管理、信息搜索以及服務管理在內的各種其它可選JXTA服務。在覈心服務和可選服務基礎上，用戶可以開發各種JXTA平臺上的P2P應用。
二、應用研究的分類
P2P實際的應用研究和產品主要體現在以下幾個方面：
- P2P分佈式存儲系統
P2P分佈式存儲系統（文件共享與下載）是一個用於對等網絡的數據存儲系統，它可以提供高效率的、魯棒的和負載平衡的文件存取功能。對於存儲系統,用戶關心數據的定位、搜索以及路由的效率，安全性也是重要的因素。集中方式在很多情況下不再適用這種大規模數據存儲的要求,這就需要一個新的體系來管理系統中的數據。P2P分佈式存儲系統就是解決這樣的問題。這些研究包括全分佈式存儲系統：Oceanstore,Past和FreeHaven等。其中，基於超級點結構的半分佈式P2P應用如KaZaa、Edonkey、Morpheus、Bit Torrent等也屬於P2P共享存儲的範疇，並且用戶數量急劇增加。Oceanstore和Past都提供了一種有效的廣域網存儲模型。它們的底層都建立了一個代價上限爲logN的路由策略。 Past則是面向一個相對簡單而緊湊的概念，它採用Pastry提供的路由機制,試圖利用網絡中閒置的存儲節點建立一個更爲完善的存儲語義。FreeHaven則建立了一個詳細的匿名體系,用來防止潛在的惡意攻擊。
- P2P計算能力的共享
加入對等網絡的結點除了可以共享存儲能力之外，還可以共享CPU處理能力。目前已經有了一些基於對等網絡的計算能力共享系統,比如SETI@home。SETI@home是由加州伯克利大學開展的尋找外星生命的研究計劃。它使用P2P技術串聯所有參與研究計劃的閒置的計算機來執行復雜的運算，用來分析行星的無線電訊號，尋找宇宙可能存在其他外星文明的證據，這些電腦每天平均發揮的效能超過了全球造價最高，運算最快的超級電腦。這種計算能力共享系統還可以用於進行基因數據庫檢索和密碼破解等需要大規模計算能力的應用。
- P2P協同工作環境
協同工作是指多用戶之間利用網絡中的協同計算平臺互相協同來共同完成計算任務，共享信息資源等。通過採用P2P技術，個人和組織可以隨時採用多種方式建立在線、非在線的協同應用環境。協同應用一般包括：實時通信、聊天室、文件共享、語音通訊等基本功能，除了這些基本功能，用戶之間還可以共享白板、協同寫作、視頻會議等。另外，協同有時候還包括工程人員的協作開發軟件。例如，JBuilder2006 Java集成開發環境就增加了P2P協同開發的屬性。採用P2P技術使協同工作不再需要中心服務器，參與協同工作的計算機可以點對點建立連接。Groove就是基於P2P的協同軟件平臺，已經被微軟公司收購。
- P2P應用層組播
組播技術（Multicast）是一種針對多點傳輸和多方協作應用的組通信模型,有高效的數據傳輸效率,是下一代Internet應用的重要支撐技術。早期的組播技術研究試圖在IP層提供組播通信功能,但IP組播的實施涉及到對現有網絡基礎設施的調整,因此,大規模應用受到限制。隨着P2P研究的興起,基於應用層的組播技術逐漸受到廣泛關注。應用層組播協議將組成員節點自組織成重疊網絡(Overlay network) ,在主機節點實現組播功能,爲數據多點併發傳輸提供服務。應用層組播是在應用層實現組播功能而不需要網絡層的支持，這樣就可以避免出現由於網絡層遲遲不能部署對組播的支持而使組播應用難以進行的情況。當然，應用層組播也有許多侷限：一是端系統對IP網絡的瞭解有限，節點參與組網時，只能通過探測獲得一些網絡性能參數，選取的邏輯鏈路難以優化；二是主機不瞭解IP網絡的拓撲結構，只能通過帶寬和時延等外在的特性參數，以啓發式的方式建立重疊網絡，邏輯鏈路不能較好地利用質量較好的底層網絡資源，重疊網絡的多條鏈路可能經過同一條物理鏈路。
- Internet間接訪問基礎結構
爲了使Internet更好地支持組播、單播和移動等特性，Internet間接訪問基礎結構提出了基於匯聚點的通信抽象。在這一結構中，並不把分組直接發向目的結點，而是給每個分組分配一個標識符，而目的結點則根據標識符接收相應的分組。標識符實際上表示的是信息的匯聚點。目的結點把自己想接收的分組的標識符預先通過一個觸發器告訴匯聚點，當匯聚點收到分組時，將會根據觸發器把分組轉發該相應的目的結點。Internet間接訪問基礎結構實際上在Internet上構成了一個重疊網絡，它需要對等網絡的路由系統對它提供相應的支持。
- P2P流媒體技術
傳統的分佈式多媒體系統一般是基於客戶/服務器模式，服務器以單播的方式和每個用戶建立連接，由於流媒體服務具有高寬帶、持續時間長等特點，隨着用戶數量的增加，服務器的帶寬很快被消耗完，所以以前的網絡電視經常出現斷斷續續，需要不斷地進行數據緩衝。爲了解決系統的可擴展性，許多研究提出了相應的解決辦法，例如IP組播技術來實現Internet上高效的一對多的通信，提高了系統的可擴展性。然而由於IP組播存在種種限制，如很難實現可靠性組播和擁塞控制等，IP組播技術並沒有得到廣泛的應用。由於P2P網絡本身的可擴展性，基於P2P方式的流媒體技術很好的解決了傳統流媒體帶寬不足的問題。單源的P2P流媒體系統建立在應用層組播技術的基礎之上，由一個發送者向多個接收者發送數據，接收者有且只有一個數據源。服務器和所有客戶節點組織成組播樹，組播樹的中間節點接受來自父節點組播的媒體數據，同時將數據以組播的方式傳送給子節點。而多源的P2P流媒體傳輸系統，則是由多個發送者以單播的方式同時向一個接收者發送媒體數據。
- P2P搜索技術
P2P搜索技術使用戶能夠深度搜索文檔。而且這種搜索無需通過Web服務器，也可以不受信息文檔格式和宿主設備的限制，可達到傳統目錄式搜索引擎無可比擬的深度。目前，集中式搜索引擎谷歌、雅虎 、百度是人們在網絡中檢索信息資源的主要工具，但這種集中式的搜索引擎遠遠無法涵蓋所有互聯網內的共享內容，而P2P搜索技術正好是這種集中式檢索的一種良性互補。
簡單描述這個過程：每個節點在加入網絡的時候，會對存儲在本節點上的內容進行索引，以滿足本地內容檢索的目的。然後按某種預定的規則選擇一些節點作爲自己的鄰居，加入到P2P網絡當中去。發起者P提出檢索請求q,並將q發送給自己的鄰居，P的鄰居收到q後,檢查本身是否存在查詢的信息，如果不存在，轉發查詢，直到返回結果。
三、國內學術機構研發情況
- Maze
Maze 是北京大學網絡實驗室開發的一箇中心控制與對等連接相融合的對等計算文件共享系統，在結構上類似Napster，對等計算搜索方法類似於Gnutella。網絡上的一臺計算機，不論是在內網還是外網，可以通過安裝運行Maze的客戶端軟件自由加入和退出Maze系統。每個節點可以將自己的一個或多個目錄下的文件共享給系統的其他成員，也可以分享其他成員的資源。Maze支持基於關鍵字的資源檢索，也可以通過好友關係直接獲得。http://maze.tianwang.com/
- Granary
Granary是清華大學自主開發的P2P存儲服務系統。所謂P2P存儲服務系統是指存儲服務的提供者在Internet中部署一定數量的存儲服務器，爲用戶提供數據存儲服務，確保數據的可靠性、可用性、安全性和訪問效率；存儲服務的使用者按照所存儲數據的容量和質量付費。它以“對象”格式存儲數據並且支持屬性級的數據查詢。http://hpc.cs.tsinghua.edu.cn/granary/
- AnySee
AnySee是華中科大設計研發的視頻直播系統。它採用了一對多的服務模式，支持部分NAT和防火牆的穿越，提高了視頻直播系統的可擴展性；同時，它利用近播原則、分域調度的思想，使用Landmark路標算法直接建樹的方式構建應用層上的組播樹，克服了ESM等一對多模式系統由聯接圖的構造和維護帶來的負載影響。
- WonGoo
WonGoo是中科院計算所研製的一套P2P技術平臺，該平臺主要爲信息安全、網格計算提供支撐技術和試驗環境，同時WonGoo的基礎部件將在開發完善之後以開放源代碼的方式向社會公開。
WonGoo主要包括兩個方面的特色功能：具有強匿名性的P2P通訊（WonGoo-Link），基於內容查找的P2P資源共享（WonGoo-Search）。可以在這兩個功能的基礎上搭建各種特色化的P2P應用，目前相關的應用還沒有具體實現。WonGoo-Link與WonGoo-Search可以分別獨立構造並搭建各自的應用。同時，WonGoo-Search底層通訊也可以採用WonGoo-Link協議來實現更安全的應用。
- 基於IPV6的P2P內容存取應用系統
這是北京大學、清華大學、上海交通大學、浙江大學、華中科技大學、華南理工大學、北京世紀鼎點軟件有限公司共同承擔的國家CNGI項目的一部分。它主要研究基於智能節點彈性重疊網絡技術的內容存取應用中間件系統，在 CNGI 上建設可管理、可控制和可運營的智能節點彈性重疊網絡，開發內容存取類應用。http://p2p.grids.cn/
四、國內企業研發的情況
國內企業在P2P的應用領域研究一直與世界同步，開發了衆多使用廣泛的P2P產品。這些產品主要集中在文件共享與下載，網絡流媒體電視等方面。
- POCO
POCO 是中國領先的免費電影、音樂、動漫等多媒體分享平臺，同時在線人數突破數七十萬人， 是中國最大的電影音樂動漫分享平臺，是有流量控制力的，無中心服務器的第三代 P2P 資源交換平臺。POCO提供多點傳輸、斷點續傳等技術，來保障傳輸過程的高效和穩定。
- OP
OP-又稱爲Openext Media Desktop，一個網絡娛樂內容平臺，Napster的後繼者，它可以最直接的方式找到您想要的音樂、影視、軟件、遊戲、圖片、書籍以及各種文檔，隨時在線共享文件容量數以億計“十萬影視、百萬音樂、千萬圖片”。OP整合了Internet Explorer、Windows Media Player、RealOne Player和ACDSee ，是國內的網絡娛樂內容平臺。
- PPLive
PPLive是一款用於互聯網上大規模視頻直播的共享軟件。它使用網狀模型，有效解決了當前網絡視頻點播服務的帶寬和負載有限問題，實現用戶越多，播放越流暢的特性，整體服務質量大大提高。
其他的非常優秀的商業軟件包括PP點點通，eMule，BT客戶端軟件可以訪問中國P2P門戶網站 http://www.ppcn.net/ ，這裏不再贅述。
五、面臨的問題
- 知識產權保護
在P2P共享網絡中普遍存在着知識產權保護問題。儘管目前Gnutella、Kazaa等P2P共享軟件宣傳其骨幹服務器上並沒有存儲任何涉及產權保護的內容的備份，而僅僅是保存了各個內容在互聯網上的存儲索引。但無疑的是，P2P共享軟件的繁榮加速了盜版媒體的分發，提高了知識產權保護的難點。美國唱片工業協會RIAA與這些共享軟件公司展開了漫長的官司拉鋸戰，著名的Napster便是這場戰爭的第一個犧牲者。另一個涉及面很關的戰場則是RIAA和使用P2P來交換正版音樂的平民。從2004年1月至今RIAA已提交了1000份有關方面的訴訟。儘管如此，至今每個月仍然有超過150,000,000的歌曲在網絡上被自由下載。後Napster時代的P2P共享軟件較Napster更具有分散性，也更難加以控制。即使P2P共享軟件的運營公司被判違法而關閉，整個網絡仍然會存活，至少會正常工作一段時間。
另一方面，Napster以後的P2P共享軟件也在迫切尋找一個和媒體發佈廠商的共生互利之道。如何更加合法合理的應用這些共享軟件，是一個新時代的課題。畢竟P2P除了共享盜版軟件，還可以共享相當多的有益的信息。
網絡社會與自然社會一樣，其自身具有一種自發地在無序和有序之間尋找平衡的趨勢。P2P技術爲網絡信息共享帶來了革命性的改進，而這種改進如果想要持續長期地爲廣大用戶帶來好處，必須以不損害內容提供商的基本利益爲前提。這就要求在不影響現有P2P共享軟件性能的前提下，一定程度上實現知識產權保護機制。目前，已經有些P2P廠商和其它公司一起在研究這樣的問題。這也許將是下一代P2P共享軟件面臨的挑戰性技術問題之一。
- 網絡病毒傳播
隨着計算機網絡應用的深入發展，計算機病毒對信息安全的威脅日益增加。特別是在P2P環境下，方便的共享和快速的選路機制，爲某些網絡病毒提供了更好的入侵機會。
由於P2P網絡中邏輯相鄰的節點，地理位置可能相隔很遠，而參與P2P網絡的節點數量 又非常大，因此通過P2P系統傳播的病毒，波及範圍大，覆蓋面廣，從而造成的損失會很大。
在P2P網絡中，每個節點防禦病毒的能力是不同的。只要有一個節點感染病毒，就可以通過內部共享和通信機制將病毒擴散到附近的鄰居節點。在短時間內可以造成網絡擁塞甚至癱瘓，共享信息丟失，機密信息失竊，甚至通過網絡病毒可以完全控制整個網絡。
一個突出的例子就是2003年通過即時通訊軟件傳播病毒的案例顯著增多。包括Symantec公司和McAfee公司的高層技術主管都預測即時通訊軟件將會成爲網絡病毒傳播和黑客攻擊的主要載體之一。
隨着P2P技術的發展，將來會出現各種專門針對P2P系統的網絡病毒。利用系統漏洞，達到迅速破壞、瓦解、控制系統的目的。因此，網絡病毒的潛在危機對P2P系統安全性和健壯性提出了更高的要求，迫切需要建立一套完整、高效、安全的防毒體系。
- 網絡帶寬問題
P2P文件共享和下載給用戶帶來了很大便利。然而，隨着它的大面積流行，P2P下載流量佔用帶寬接入的大量資源，被許多ISP視爲洪水猛獸。據統計，在一些地方，Internet超過了70%以上的流量被P2P相關應用佔據，很多公司和學校不得不封殺P2P端口來阻止這種視頻、音頻文件傳輸。這樣的下載流量在有時會影響了某些用戶使用正常的Web, Email以及視頻點播等業務。
- 安全問題
P2P網絡系統的開發，除了涉及傳統的安全性的領域：身份識別認證、授權、數據完整性、保密性和不可否認性，還有一系列安全管理問題比較突出：
- P2P網絡沒有中心服務器，信息完全共享，這給了使用者很大的自由，但是這也使其陷入“無政府主義”的困境色情影片、暴力影片在這些系統中隨處可見，獲取完全免費，這樣對青少年成長會造成負面影響。
- 由於P2P系統的複製傳播迅速，一些機密文件一旦丟失，在P2P系統只要有一份拷貝，就有可能迅速擴張，造成大面積的影響。
- 間諜軟件已經成爲P2P軟件的硬傷。例如，P2P軟件KaZaa在大面積流行的時候，裏面出現了大量的間諜軟件，CA公司稱：KaZaa 是互聯網最具威脅的間諜件。許多使用P2P網絡下載的用戶被植入間諜軟件。
六、發展趨勢
在P2P文件共享領域，技術已經比較成熟，這樣的軟件如eMule，BT，KaZaa，POCO分別培養了自己的用戶羣。但是，由於基於不同協議的P2P系統資源並不共享，相互隔絕。所以，當前階段，這一類型軟件正處在自由競爭階段，進入市場的企業無論是規模還是實力，都不相上下。要想在競爭中取勝，下面這些內容必須考慮。怎麼樣激勵用戶提供資源？怎麼樣保障網絡裏資源高速穩定的下載速度？怎麼樣去除間諜軟件和病毒在系統中的傳播？除了這些，還有人氣的較量，服務質量的較量，收費與免費的較量。最終研究方向是，P2P網間資源的整合，資源互通，搜索共享。
在P2P協同計算方面，國內企業起步較晚。相關產品還不是很多，而國外例如Groove在這方面已經作了大量的工作，開發了相對成熟的產品。隨着協同計算概念的興起，這方面軟件的需求呈現急劇增長的趨勢，應該是一片廣闊的籃海。而且，這類軟件往往是面向企業和政府用戶，所以相對於免費的P2P文件共享軟件來說，有更好的盈利空間。
在P2P的流媒體技術方面，目前，流媒體傳輸的研究纔剛起步不久，還有許多問題需要解決。由於P2P流媒體系統中節點的行爲具有Ad-Hoc性質，如何在動態的系統環境下保證流媒體的服務質量，需要結合流媒體對QoS的要求和網絡流量分析等方面的知識，研究高效率、低代價的QoS保障機制。可研究的方向包括：服務節點的選擇、節點失效時如何保證流媒體服務的連續以及對多個發送端的傳輸調度等。
基於P2P技術的VoIP產品Skype的巨大成功給P2P開闢了又一個新的領域。相關專家認爲，VOIP的發展目前應該是有兩條路，一種是傳統電信運營商的路線，即在可管理的IP網上建立IMS平臺發展 VoIP話音業務。這種網絡是封閉的，可管理的。另外一種是基於現有互聯網公衆公共P2P VoIP網絡。它的特點是開放的，任何人可以自由加入和離開網絡，具有分佈管理和增長能力，任何設備只要支持標準協議都可以使用。傳統電信運營商的利益需求和廣大用戶的需求成爲一個矛盾，但是市場的需求和VOIP 的發展趨勢是不可改變的。將來具體採用哪條路，還不確定，還要看發展，看競爭情況。或許會有很多的企業大客戶、政府機構等對安全性等有特殊的要求，會採用電信運營商建立的VOIP業務，但是對於廣大普通用戶來說，基於公共互聯網的P2P VoIP網絡將是大勢所趨。
綜上所述，P2P技術正處在發展的春天，基於這項技術的殺手級應用將不斷涌現，這些技術將極大地改善了整個IT世界的面貌，可以說是互聯網技術的又一次新的革命。
(標註1)著名的P2P協同軟件Groove的創始人Ray Ozzie 目前被微軟公司任命爲首席軟件架構師。