P2P内容分发网络：技术、版权保护与盗版防范

### P2P内容分发网络：技术、版权保护与盗版防范 #### 1. 三代内容分发网络回顾 在过去30年里，内容分发网络（CDN）经历了三代的发展。 - **第一代：客户端/服务器系统** - **网络架构**：客户端使用FTP和HTTP服务访问服务器。 - **下载带宽**：受单服务器带宽限制。 - **内容应用**：适用于下载量有限的小文件。 - **示例系统和网站**：Apache（www.apache.com/）、GetRight（www.getright.com/）、CuteFTP（www.cuteftp.com/）。 - **第二代：CDN** - **网络架构**：客户端连接多个服务器，服务器间进行负载均衡。 - **下载带宽**：通过多服务器分担提高效率。 - **内容应用**：主要用于视频流、病毒签名等。 - **示例系统和网站**：Akamai（www.akamai.com/）、SyncCast（www.synccast.com/）。 - **第三代：P2P文件共享系统** - **网络架构**：采用P2P覆盖网络。 - **下载带宽**：较低，节点不安全且不可靠。 - **内容应用**：适用于对速度要求不高的大文件。 - **示例系统和网站**：BitTorrent（www.bittorrent.org/）、eDonkey（www.edonkey.com/）、eMule（www.emule.org/）。 | 系统代际 | 网络架构 | 下载带宽 | 内容应用 | 示例系统和网站 | | --- | --- | --- | --- | --- | | 第一代：客户端/服务器系统 | 客户端使用FTP和HTTP访问服务器 | 受单服务器带宽限制 | 小文件，下载量有限 | Apache、GetRight、CuteFTP | | 第二代：CDN | 客户端连接多服务器，负载均衡 | 多服务器分担 | 视频流、病毒签名 | Akamai、SyncCast | | 第三代：P2P文件共享系统 | P2P覆盖网络 | 低，节点不可靠 | 大文件，速度非关键 | BitTorrent、eDonkey、eMule | P2P网络在内容可用性和系统可扩展性方面优于传统CDN，它不需要大量昂贵的服务器，内容在节点间共享。但P2P文件共享系统中严重的版权侵犯问题阻碍了其在商业内容分发中的开放使用。 #### 2. P2P内容分发网络的文件分块与哈希方案 P2P内容分发通过将大文件分割成小的块，允许节点从不同来源下载多个块，增加了可用性并减少了下载时间。主要有三个P2P CDN家族，它们在文件分块和哈希协议上有所不同。 - **BitTorrent家族** - **分块方案**：将文件分成固定大小（256KB）的块，称为片。 - **哈希分布**：在片级别应用SHA哈希，嵌入索引文件。 - **抗中毒能力**：在片级别检测中毒，各片独立处理，抗中毒能力强。 - **下载策略**：保留干净块，丢弃中毒块，重复下载直到所有块干净。 - **Gnutella家族** - **分块方案**：节点在运行时协商块大小，通常为64KB/块。 - **哈希分布**：对整个文件应用SHA哈希生成唯一文件ID，无块级别哈希。 - **抗中毒能力**：下载整个文件后才能检测中毒，中毒时开销大。 - **下载策略**：重复下载整个文件直到所有块干净，耗时。 - **eMule家族** - **分块方案**：将文件分成9500KB的部分，每部分有53个（180KB）块。 - **哈希分布**：在部分级别应用MD - 4哈希，节点交换哈希集检测损坏内容。 - **抗中毒能力**：在部分级别检测中毒，部分哈希集未中毒时有效，有一定抗中毒能力。 - **下载策略**：保留干净部分，丢弃中毒部分，下载直到所有部分干净。 | P2P网络 | 分块方案 | 哈希分布 | 抗中毒能力 | 下载策略 | | --- | --- | --- | --- | --- | | BitTorrent家族 | 固定256KB片 | 片级别SHA哈希 | 强 | 保留干净块，丢弃中毒块 | | Gnutella家族 | 运行时协商64KB/块 | 文件级别SHA哈希 | 弱 | 重复下载整个文件 | | eMule家族 | 9500KB部分，含53个180KB块 | 部分级别MD - 4哈希 | 中等 | 保留干净部分，丢弃中毒部分 | #### 3. P2P内容分发方法 P2P内容分发主要有三种方法： - **基于洪泛的方法**：数据内容在覆盖网络中泛洪传播，但存在大量重复传输，难以忍受。 - **基于树的方法**：按照树结构沿树传递内容。由于节点可能随时加入、离开或失败，维护树结构是巨大挑战。也可构建多棵树，将数据内容分块，每块沿一棵树传递，但节点变化的脆弱性仍是关键问题。 - **基于群的方法**：构建在网状覆盖网络上，也称为数据驱动方法。数据内容由参与者拉取，而非数据源主动分发。数据分块，节点