BitTorrent协议原理简单描述

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BitTorrent协议是我们使用BT下载和BT种子的基础。那么对于这个非常有名的下载程序它的一些网络协议是如何规定的,本文将为大家介绍一下它的原理。

在我接触电脑并且使用下载软件的时候是蚂蚁,后来我们就使用BT这个工具了。到了现在,下载软件无数,但是最基本的我们还是要了解一下BitTorrent协议。这也是BT种子,BT下载等内容的规范。普通的HTTP/FTP下载使用TCP/IP协议,BitTorrent协议是架构于TCP/IP协议之上的一个P2P文件传输协议,处于TCP/IP结构的应用层。 BitTorrent协议本身也包含了很多具体的内容协议和扩展协议,并在不断扩充中。

根据BitTorrent协议,文件发布者会根据要发布的文件生成提供一个.torrent文件,即种子文件,也简称为种子。

.torrent文件本质上是文本文件,包含Tracker信息和文件信息两部分。Tracker信息主要是BT下载中需要用到的Tracker服务器的地址和针对Tracker服务器的设置,文件信息是根据对目标文件的计算生成的,计算结果根据BitTorrent协议内的Bencode规则进行编码。它的主要原理是需要把提供下载的文件虚拟分成大小相等的块,块大小必须为2k的整数次方(由于是虚拟分块,硬盘上并不产生各个块文件),并把每个块的索引信息和Hash验证码写入.torrent文件中;所以,.torrent文件就是被下载文件的索引。

下载者要下载文件内容,需要先得到相应的.torrent文件,然后使用BT客户端软件进行下载。

下载时,BT客户端首先解析.torrent文件得到Tracker地址,然后连接Tracker服务器。Tracker服务器回应下载者的请求,提供下载者其他下载者(包括发布者)的IP。下载者再连接其他下载者,根据.torrent文件,两者分别告知对方自己已经有的块,然后交换对方所没有的数据。此时不需要其他服务器参与,分散了单个线路上的数据流量,因此减轻了服务器负担。

下载者每得到一个块,需要算出下载块的Hash验证码与.torrent文件中的对比,如果一样则说明块正确,不一样则需要重新下载这个块。这种规定是为了解决下载内容准确性的问题。

一般的HTTP/FTP下载,发布文件仅在某个或某几个服务器,下载的人太多,服务器的带宽很易不胜负荷,变得很慢。而BitTorrent协议下载的特点是,下载的人越多,提供的带宽也越多,种子也会越来越多,下载速度就越快。

而有些人下载完成后关掉下载任务,提供较少量数据给其他用户,为尽量避免这种行为,在非官方BitTorrent协议中存在超级种子(super seed)的算法。这种算法允许文件发布者分几步发布文件,发布者不需要一次提供文件所有内容,而是慢慢开放的下载内容的比例,延长下载时间。此时,速度快的人由于未下载完必须提供给他人数据,速度慢的人有更多机会得到数据。

BitTorrent协议原理图

 

BitTorrent协议原理在该图示中,由不同颜色区分的是某一文件的不同部分,当传输开始时,只有种子发布都拥有全部文件,在传输进行中,有部分用户获得部分文件(带颜色线条表示),随着传输的继续,文件已经全部公布在系统中,此时,种子拥有者可以退出,也不会影响该文件的传播。

责任编辑:佟健 来源: IT实验室
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