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概述

　　P2P軟件的應(yīng)用吞噬了巨量的網(wǎng)絡(luò)帶寬，這使得運(yùn)營商頭痛不已。Verizon的工程師搞了一套新型的拓?fù)淅碚撓碌腜4P算法，很有可能以技術(shù)方式調(diào)和這個矛盾。　　傳統(tǒng)的P2P方式下數(shù)據(jù)節(jié)點(diǎn)和傳輸時隨機(jī)的，也就是說這種傳輸方式可能占據(jù)任意一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或者出口的帶寬。而P4P則是智能選取數(shù)據(jù)交換對象，更多的通過智能運(yùn)算選擇同一路由器或者地域性網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，最大程度上解決大型節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)出口負(fù)載，同樣通過智能選擇數(shù)據(jù)交換對象也能大大提高數(shù)據(jù)傳輸能力。　　在網(wǎng)絡(luò)廣告中，也有P4P，是英文Pay for performance的簡寫，中文含義是按效果付費(fèi)。也就是說，讓廣告主不是按照廣告投放時間來付費(fèi)，而是按照廣告投放后帶來的實(shí)際效果，也就是實(shí)際的用戶數(shù)量來付費(fèi)。 這個p4p與pp2p技術(shù)沒有關(guān)系。　　與P2P隨機(jī)挑選Peer(對等機(jī))不同，P4P協(xié)議可以協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)，能夠有效選擇節(jié)點(diǎn)，從而提高網(wǎng)絡(luò)路由效率。仍以上述例子來說，北京的用戶就可以優(yōu)先和北京同城的用戶來實(shí)現(xiàn)文件片段的交換，再擴(kuò)展至較遠(yuǎn)的地區(qū)，有十分的必要時，才會出國進(jìn)行文件片段交換。當(dāng)然，P4P的運(yùn)行機(jī)制，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過“同城交換”的概念，它還會根據(jù)用戶的上行、下載帶寬進(jìn)行綜合判斷，以進(jìn)行最有效選擇，最大化整體交換的效率。　　值得一提的是，P4P的開山鼻祖是一位工作在耶魯大學(xué)的中國人，謝海永博士。謝博士系美國分布式計算工業(yè)聯(lián)盟(DCIA)和P4P工作組的首席研究員，提出并完成了P4P理論和系統(tǒng)設(shè)計。自今年2月底以來，謝海永等研究人員對P4P系統(tǒng)設(shè)計進(jìn)行了大規(guī)?，F(xiàn)場測試。　　這項(xiàng)中國人主導(dǎo)的發(fā)明，在商業(yè)測試中有出色表現(xiàn)。根據(jù)Verizon的反饋，使用P4P技術(shù)，P2P用戶平均下載速度提高60%，光纖到戶用戶提高205%~665 %。此外，運(yùn)營商內(nèi)部數(shù)據(jù)傳送距離減少了84%。用戶有58%的數(shù)據(jù)是來自同城，較傳統(tǒng)P2P的6.3%比例有了近10倍提升。

 

P4P與傳統(tǒng)CDN、P2P的對比

　　7月30日消息：德國一個名為iPoque的研究機(jī)構(gòu)在2007年研究了一百多萬網(wǎng)民將近3TB的匿名數(shù)據(jù)流量，調(diào)查地區(qū)包括澳大利亞、東歐、德國、中東和南歐地區(qū)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，目前網(wǎng)絡(luò)帶寬“消費(fèi)大戶”是P2P文件共享，在中東占據(jù)了49%，東歐地區(qū)占據(jù)了84%。從全球來看，晚上時段的網(wǎng)絡(luò)帶寬有95%被P2P占據(jù)。據(jù)國內(nèi)權(quán)威部門統(tǒng)計，當(dāng)前P2P流量已經(jīng)占整個互聯(lián)網(wǎng)流量的約70%，并且正在以每年350%的速度增長。P2P流量消耗了巨大的網(wǎng)絡(luò)帶寬，尤其是國際帶寬，使網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施不堪重負(fù)，運(yùn)營商苦不堪言。　　問題的癥結(jié)不在于P2P，而在于交換的機(jī)制。P2P過于強(qiáng)調(diào)“對等”，每個節(jié)點(diǎn)之間的交換完全是無序的。一個北京的用戶，既可能和廣州的用戶進(jìn)行文件片段的交換，也可能和遠(yuǎn)在美國的某用戶進(jìn)行交換。顯然，無序的交換導(dǎo)致了無謂的跨地區(qū)甚至是跨國的“流量旅行”，這耗費(fèi)了寶貴的國內(nèi)和國際帶寬資源，代價巨大。　　如果正好用戶都在同一個地區(qū)，那么，本地化的交換的成本就會大大降低。這也正是P4P的簡單原理——讓P2P也玩“同城”。 P4P全稱是“Proactive network Provider Participation for P2P（電信運(yùn)營商主動參與P2P網(wǎng)絡(luò)）”。與P2P隨機(jī)挑選Peer(對等機(jī))不同，P4P協(xié)議可以協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)，能夠有效選擇節(jié)點(diǎn)，從而提高網(wǎng)絡(luò)路由效率。仍以上述例子來說，北京的用戶就可以優(yōu)先和北京同城的用戶來實(shí)現(xiàn)文件片段的交換，再擴(kuò)展至較遠(yuǎn)的地區(qū)，有十分的必要時，才會出國進(jìn)行文件片段交換。當(dāng)然，P4P的運(yùn)行機(jī)制，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過“同城交換”的概念，它還會根據(jù)用戶的上行、下載帶寬進(jìn)行綜合判斷，以進(jìn)行最有效選擇，最大化整體交換的效率。

 

P4P與locality方式和網(wǎng)絡(luò)流量探測方式

　　P4P首次提出依靠ISP和P2P應(yīng)用的合作，由最了解網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的ISP提供底層網(wǎng)絡(luò)信息，供上層應(yīng)用有效選擇“臨近”節(jié)點(diǎn)、擁塞程度低和開銷小的鏈路傳輸內(nèi)容。　　其實(shí)，將節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)內(nèi)容交換限制在某一個區(qū)域附近的思想其實(shí)由來已久，并不是P4P所獨(dú)有的技術(shù)。在P4P之前，就有很多應(yīng)用采用p2p自身的機(jī)制來限制流量跨域過多，將數(shù)據(jù)交換最大本地化，稱之為交換數(shù)據(jù)的locality特性。但是純粹依靠P2P應(yīng)用本身限制內(nèi)容交換在本地的方式存在一定問題。　　比如，純基于locality的節(jié)點(diǎn)選擇方式的會給骨干網(wǎng)帶來擁塞。比如北京到天津的鏈路link是最為流量集中的熱點(diǎn)，基于位置信息在選擇節(jié)點(diǎn)過程中，不考慮實(shí)際流量的擁塞限制，仍選擇該段鏈路作為最鄰近的通路，從而造成鏈接負(fù)荷過重。另外，基于locality的方式?jīng)]有考慮不同運(yùn)營商之間的差異所帶來的開銷。比如僅依靠時延或者跳數(shù)方式選擇結(jié)點(diǎn)，即使交換數(shù)據(jù)的節(jié)點(diǎn)在同一個city中，但分屬不同ISP（比如教育網(wǎng)、電信網(wǎng)運(yùn)營商等），可以達(dá)到時延較小的目的，但會導(dǎo)致ISP域間傳輸，造成不必要的費(fèi)用開銷。在ISP域間傳遞不可避免的情況下，純基于locality的應(yīng)用選擇節(jié)點(diǎn)也可能會不經(jīng)選擇的通過開銷較高的ISP的鏈路，同樣造成不必要的費(fèi)用開銷。　　另外，P2P應(yīng)用還可以采用自身的探測技術(shù)和機(jī)制調(diào)整選擇流量走向，這種方式也存在一定弱點(diǎn)：P2P應(yīng)用自身需要采用逆向流量工程推測(probe)底層網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，比如發(fā)出探測消息以推測目前拓?fù)湫畔?、擁塞程度、鏈接開銷等，它依賴網(wǎng)絡(luò)測量技術(shù)，而目前的測量技術(shù)本身就耗費(fèi)網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，且不能完全反映網(wǎng)絡(luò)真實(shí)狀態(tài)。一些新技術(shù)比如MPLS交換對于probe探測消息不做回應(yīng)，使得純網(wǎng)絡(luò)測量某些場合難以應(yīng)用。而ISP運(yùn)營商的策略信息（哪些link昂貴不適合用p2p應(yīng)用，那些ISP之間的link開銷便宜等）逆向工程無法推測。　　總而言之，單靠P2P應(yīng)用來解決流量問題是不現(xiàn)實(shí)和可靠的。　　P2P(Peer to Peer)已經(jīng)深入人心了，電影下載、在線視頻、文件下載、IM等均采用了這項(xiàng)技術(shù)。通過P2P，網(wǎng)絡(luò)的下載速度、視頻的觀看效果有了極大的提高與改善。然而，P2P應(yīng)用的普及給電信運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)帶寬造成非常大的壓力，常常是運(yùn)營商擴(kuò)多少，P2P應(yīng)用就占用多少，而且P2P還占用http等端口的帶寬，導(dǎo)致網(wǎng)頁瀏覽等正常的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)受到影響。在這種情況下，P4P技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，它給了運(yùn)營商和用戶一個新的選擇，有望在提高用戶滿意度的同時減少運(yùn)營商的寬帶壓力，因而被認(rèn)為是一個非常有前景的技術(shù)。

 

P2P面臨的難題

　　P2P是隨機(jī)挑選位于不同網(wǎng)絡(luò)位置的資源的，換句話說，它對資源在網(wǎng)絡(luò)中的位置不作區(qū)分一律平等地返回給用戶。以多個運(yùn)營商為例，在最初的P2P中，當(dāng)P2P用戶在互聯(lián)網(wǎng)上找某個資源時，它可能在5處找到，分別在運(yùn)營商1、運(yùn)營商2、運(yùn)營商3中，其中資源6是P2P用戶所在網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)內(nèi)資源。如果用戶使用P2P引擎查詢，結(jié)果得到的優(yōu)先資源可能是資源2、資源5，全部是網(wǎng)外資源，這會導(dǎo)致運(yùn)營商之間網(wǎng)絡(luò)的擁堵，并且導(dǎo)致下載速度變慢(參見圖1)。　　上面是資源位于不同電信運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)中的情形，如果資源都位于電信運(yùn)營商自己的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，情況也和前面類似，同樣會造成省與省之間網(wǎng)絡(luò)擁堵，并且下載速度變慢(參見圖2)。　　 P2P的這種無序方式給運(yùn)營商帶來了很大的困擾，而徹底杜絕這種應(yīng)用又是不可能、不現(xiàn)實(shí)的，這時疏導(dǎo)不失為一個明智之舉，即通過使用P4P技術(shù)改善P2P與網(wǎng)絡(luò)之間的通信，讓客戶端程序更好地使用網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，進(jìn)而減輕網(wǎng)絡(luò)壓力、降低運(yùn)營成本。　　P4P“Proactive network Provider Participation for P2P”意思是要改善服務(wù)供應(yīng)商(ISP)與客戶端程序的通信，降低運(yùn)營商骨干網(wǎng)絡(luò)傳輸壓力和運(yùn)營成本，將運(yùn)營商的網(wǎng)絡(luò)壓力盡量邊緣化，并提高P2P的文件傳輸性能。與P2P隨機(jī)挑選資源點(diǎn)不同，P4P協(xié)議可以利用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋽?shù)據(jù)，選擇最佳的Peer(資源點(diǎn))，從而提高網(wǎng)絡(luò)路由效率。　　據(jù)相關(guān)測試數(shù)據(jù)顯示，P4P可以提高大約200%的性能，部分時候甚至超過600%，因此P4P的未來發(fā)展前景非常廣闊。此外，P4P由于采用了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫畔⒐芾?，可以減輕骨干網(wǎng)絡(luò)壓力，因此對于電信運(yùn)營商而言其比P2P具有更大的優(yōu)勢。

 

P4P的技術(shù)原理

　　由于資源位于不同運(yùn)營商與資源位于同一運(yùn)營商不同省分公司的情況相類似，因此下面以前一種情形為例進(jìn)行分析。　　針對上述情形，為了降低運(yùn)營商之間的帶寬需求，可以設(shè)法在用戶下載范圍上進(jìn)行限制，例如用戶下載時根據(jù)IP匹配范圍，優(yōu)先選擇本網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的資源。例如，在圖1中，搜索引擎返回5個資源，優(yōu)先返回ISP網(wǎng)絡(luò)的資源6，若本網(wǎng)內(nèi)部P2P速度很快(一般是快的)，則不再(或較少)連接其他的資源，這樣就能減少出網(wǎng)流量。對于同一個運(yùn)營商而言，內(nèi)部可再進(jìn)一步按省內(nèi)IP細(xì)分,優(yōu)先返回運(yùn)營商本省內(nèi)的資源，以進(jìn)一步加快下載速度,減輕網(wǎng)際壓力。　　但是這種方法也有缺陷，如果運(yùn)營商2網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的內(nèi)容資源貧乏，會造成符合查詢要求的資源仍然是其他網(wǎng)絡(luò)的資源，這種情況在用戶下載非熱門的資源時常出現(xiàn), 這將導(dǎo)致此類下載資源的體驗(yàn)很差,給運(yùn)營商2的網(wǎng)絡(luò)出口造成比較大的壓力。　　為了解決上面提到的問題，需在運(yùn)營商2的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)建立鏡像節(jié)點(diǎn)，通過鏡像節(jié)點(diǎn)對P2P進(jìn)行加速。加速部分需要大量存儲，并且進(jìn)行相關(guān)分析處理后為運(yùn)營商2的用戶提供加速后的P2P服務(wù)。　　鏡像節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)來源于P2P用戶下載資源的統(tǒng)計和分析，P2P用戶下載完一個資源后，會進(jìn)行相關(guān)分析，滿足條件的進(jìn)入存儲，為運(yùn)營商2的其他P2P應(yīng)用提供高速服務(wù)。　　有了鏡像節(jié)點(diǎn)后，P2P用戶下載一個資源時，P2P引擎返回1個網(wǎng)內(nèi)資源(資源)，并且返回鏡像節(jié)點(diǎn)。當(dāng)網(wǎng)內(nèi)和鏡像節(jié)點(diǎn)都無資源時，就通過其他運(yùn)營商為P2P用戶提供服務(wù)。通過經(jīng)過一定的統(tǒng)計分析，將需要的相關(guān)資源補(bǔ)充到鏡像節(jié)點(diǎn)中去。　　這種方式由于可以通過鏡像節(jié)點(diǎn)緩沖數(shù)據(jù)，因此可以大大提高用戶服務(wù)質(zhì)量。但是這種方式需要比較大的投資，同時在鏡像節(jié)點(diǎn)初期由于其存儲數(shù)據(jù)量比較少，因此給用戶的加速效果要隨著時間的增加才能得到逐步改善。在上述處理的基礎(chǔ)上，通過網(wǎng)格計算、文件熱度計算等系統(tǒng)的處理，可進(jìn)一步提高系統(tǒng)處理能力，提高文件的命中率，從而為用戶提供更加快捷的訪問速度。　　上面所說是針對于多個運(yùn)營商而言，在運(yùn)營商內(nèi)部也可以通過這種辦法將P2P的訪問進(jìn)行加速，從而將所有的用戶P2P訪問盡量邊緣化，也就是實(shí)現(xiàn)有效選擇Peer，進(jìn)而提高網(wǎng)絡(luò)路由效率。

 

P4P的發(fā)展趨勢

　　從上面的分析不難發(fā)現(xiàn)，P4P在軟件、硬件方面分別進(jìn)行了深度的研究，并且進(jìn)行了相關(guān)的硬件投資，原有的那種松散的P2P已經(jīng)變成了一種有規(guī)劃的部署和應(yīng)用。因而P4P在提高用戶滿意度的前提下，又進(jìn)一步降低了到其他運(yùn)營商或者出省的P2P流量，這樣對運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)的壓力大大減少，因此受到了運(yùn)營商的歡迎。　　總體說來，P4P技術(shù)的本意是為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商提供服務(wù)，其應(yīng)用對象也將是合法商業(yè)服務(wù)，可以預(yù)見這一技術(shù)至少在短期內(nèi)將面向大的ISP。但是不管怎么說，P4P相對于P2P是一個非常重要的進(jìn)步，也為共享問題指出了新方向，相信P4P最終將擴(kuò)展到整個P2P網(wǎng)絡(luò)，并替代P2P。因?yàn)镻2P的特點(diǎn)決定了其發(fā)展具有堅實(shí)的用戶基礎(chǔ)，但是其出現(xiàn)的問題決定了它必須進(jìn)行完善，這正是P4P誕生的背景。P4P這種方式不僅能更好地為用戶提供服務(wù)，而且運(yùn)營商也歡迎這種技術(shù)，因此，P4P很可能將在中國互聯(lián)網(wǎng)市場蓬勃發(fā)展，為中國的互聯(lián)網(wǎng)用戶提供更加可靠、快捷的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)。