1.3.6 覆盖网与对等网

　　目前大多数网络上的应用都是基于传统的客户机/服务器模式（Client/Serven C/S）： 服务器专门提供某种服务，用户通过客户机访问服务器来获得服务，例如收发邮件、浏 览网页等。C/S模式使得网络上的资源向服务器端集中，用户的通信髙度依赖于服务器， 用户之间无法直接交流信息。对等网（P2P网、P2P覆盖网）则是基于对等架构的工作 模式。客户机/服务器模式与P2P模式的结构如图1-44所示。

　　图1-44客户机/服务器模式与P2P模式

　　P2P是Peer-to-Peer的缩写。P2P网中所有参与系统的节点处于完全对等的地位，也 可以理解为在覆盖网络中的每一个节点都同时扮演传统的C/S结构中的服务器和客户端 角色，在向其他节点提供服务的同时，也接受来自其他节点的服务。因而，P2P具有如下一些特性：

　　（1）peer知道彼此的存在和位置。

　　（2）peer既可以作为Client而存在，也可以作为Server而存在。

　　（3）多个peer可以形成一个peer组，并进而形成覆盖网。

　　（4）peer都运行在这个虚拟的覆盖网上。

　　P2P的这些特性使得P2P与C/S模式相比，可以大大改善资源的流量分布，解决网络拥塞和带宽的瓶颈问题，减缓存储服务器的响应压力。

　　P2P网主要完成：①寻找到网络上其他的节点；②发现一个节点提供何种服务；

　　③从一个节点获取状态信息；④触发一个节点的一个服务；⑤创建、加入或离开覆盖 网；⑥创建节点间的数据连接；⑦实施到其他节点的路由。

　　当前有很多种P2P网络并且每种P2P网络有着不同的特性，根据对象请求机制和 P2P逻辑拓扑的不同，当前P2P体系结构可以分为三种。

　　（1）集中式P2P网络。

　　所有对象（peer）的索引保存在一台集中的服务器上。每个新加入的节点需要通知 服务器它所保存的对象信息，以后其他节点只需要从服务器查询它所要对象所在节点的 地址。这种P2P结构简单易部署。尽管有多个并行服务器，但它有单节点失效的问题。

　　（2）非集中式非结构化P2P网络。

　　对象请求是分布的，逻辑P2P拓扑通常是随机的无结构网络。请求一步一步地在网 络中执行直到请求成功、失败或超时。没有单点失效，但是请求效率可能很低。

　　（3）分布式结构化P2P网络。

　　对象请求也是分布的，并且P2P的逻辑拓扑是某种结构的拓扑，如网状（mesh）、 环状（ring）、d维圆环面（d-dimension torus）和蝴蝶状（butterfly）等。这些结构化的 拓扑通常用分布式哈希表（Distributed Hashing Table, DHT）构建。对象请求也是在结 构化拓扑上逐跳执行，在理想情况下，能保证在有限跳后执行成功。

　　根据时间顺序和目的，当前的P2P网络可分为三代。

　　（1）第一代：早期的P2P网络，以容易且快速部署为目的。这代网络简单，但其可 展性差或请求效率低。

　　（2）第二代：第二代P2P网络常利用DHT技术来实现更好的扩展性和更高的请求 效率，并提供负载平衡和确定性查询保证。尽管如此，弹性或容错性并不是很好，特别 是在恶意攻击的情况下。

　　（3）第三代：新近提出的P2P网络在假设节点以一定的失效概率离开的前提下，目 的在于提供高弹性。产生弹性的常用方法有：复制、扩展节点之间的连接数以及一些特 别的结构化拓扑。第二代和第三代P2P网络通常是分布的结构化覆盖网络。