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客户机/服务器与P2P

浏览:4066  来源:通信人在线  日期:2006-10-16
 

互联网本身是一种开放的网络体系结构。它的本质是通过网络层各向同性的IP协议体系实现与物理层和链路层的技术无关的、支持网络规模自由扩充和与上层业务无关的数据包端到端透明传送

传统的电信网络是封闭的、单一业务能力的系统,它具有网络规模的开放性,却不支持接入的开放性和业务能力的开放性,更无法形成规模的增值业务产业链。对于互联网,我们已经看到了它在业务开放性上的巨大潜力。实际上,互联网上的业务体系结构目前有两种类型:客户机/服务器(C/S)和对等网络(P2P)。

在传统的互联网计算模式中,客户端/服务器(C/S)模式占据了主流。当时,客户端的带宽和计算资源较弱,通过C/S模式可以降低对客户终端能力的要求,而将处理集中在服务器端。近年来,不同资源的发展速度出现了以下特点:网络的流量以每6个月翻倍的速度增长,网络带宽以每7个月翻倍的速度增长,计算资源近似依照摩尔定理速度增长(18个月翻倍),而存储能力每年仅提升7%。因此在诸多资源中,计算和存储资源可能逐渐变为“瓶颈”。相应地,处于体系架构的中心服务器也成为性能的“瓶颈”,一旦中心服务器崩溃将造成整个服务系统崩溃。在这样的技术发展背景下,人们引入了对等计算模式。

客户机/服务器结构是一种支持开放接入的业务结构。在客户机/服务器类型的业务中,涉及到一个业务的形成、实现和提供只有两种功能节点:服务器节点和客户机节点。客户机直接访问服务器实现所需要的服务。当然这里的业务形成和提供可以是层次状的或是汇聚式的。由于客户机/服务器业务类型结构简单、支持接入的开放性,在互联网上得到广泛的应用。但它在业务能力扩展和业务产业链的开放性上存在结构的问题,在许多涉及到媒体流处理和语义处理的场合中应用是十分困难的。

对等网络(Peer-to-Peer NetworksP2P)是一种采用对等策略计算模式的网络。从不同的行业和视角来看,P2P的定义略有差别。一种典型定义为:P2P是一种分布式网络,网络的参与者共享他们所拥有的一部分硬件资源(处理能力、存储能力、网络连接能力、打印机等),这些共享资源能被其他对等结点直接访问而无需经过中间实体。在此网络中的参与者既是资源(服务和内容)提供者,又是资源(服务和内容)获取者。

对等业务体系是基于叠加业务网的思想发展起来的。它的目标就是为了解决业务层面上的能力可扩充性和业务本身的开放性。对等业务类型的业务形成、实现和提供的结构和客户机/服务器的结构是完全不同的。对等业务的形成需要一系列服务节点(对等业务网络)的支持,每个节点的功能都是各向同性的,既是服务器又是客户机。同时,一个业务的实现可能需要多个业务节点的参与(这一点和传统电信网的结构类似)。在业务提供的形式上,用户本身可以作为业务节点看待,也可以作为业务节点的客户机子集存在。但是用户访问的对象无需用户设定,是由对等业务网络根据用户的需求和网络的能力确定的Web service、网格业务、Weblog,特别是近年来大量的P2P VoIP业务、P2P会议业务、IPTV业务和家庭网络业务,都是对等业务类型的。

P2P打破了传统的C/S模式,在网络中的每个结点的地位都是对等的。每个结点既充当服务器,为其他结点提供服务,同时也享用其他结点提供的服务。P2PC/S模式的网络结构分别如图1和图2所示。

P2P系统要构造一个非集中式的拓扑结构,根据拓扑结构的关系可以将P2P研究分为4种形式:中心化拓扑、全分布式非结构化拓扑、全分布式结构化拓扑和半分布式拓扑。在构造过程中需要解决的主要问题包括:系统中所包含的大量结点如何命名、组织;如何确定结点的加入/离开方式;如何进行出错恢复等。

为了充分发挥互联网无所不在的优势,P2P不能对互联网协议进行任何修改,因而解决的方法是在基础的互联网上架设一个P2P重叠网。P2P重叠网分为“无组织的P2P重叠网”和“有组织的P2P重叠网”两大类。目前,在互联网上广泛使用的大多是无组织的P2P重叠网,当今宽带用户流量中一半以上正是这种P2P流。

无组织的P2P重叠网已经演进了4代:第一代P2P网络采用中央控制网络体系结构,如早期的Napster;第二代P2P采用分散分布网络体系结构,适合在自组织(Ad hoc)网上应用,如即时通信等;第三代P2P综合了第一代和第二代的优点,采用混合网络体系结构,用分布的超级结点取代中央检索服务器,目前常用的P2P软件BitTorrene-donkeyGnutella等都属于此类;第四代P2P目前正处于发展中,其主要的发展技术有动态口选择、双向下载+动态口选择。有组织的P2P重叠网目前还处于学术界研究的阶段,如TapestryChordPastryCAN等,而正在研究的新一代的P2P应用包括多播、网络存储等,也都将运行在有组织的P2P重叠网上。

与客户机/服务器业务结构相比,对等业务体系结构是一种开放业务的业务体系结构。它不仅可以支持业务产业链的发展、具有极好的业务能力扩展性,同时具有很好的可管理性,是目前业务发展的主要趋势。因此,客户机/服务器业务体系通常也被称为面向应用的体系,对等业务体系则被称为面向业务的体系。显然,对等业务体系应该是下一代电信网络和业务的发展方向。

1C/S模式网络结构

2P2P模式网络结构

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