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概述

　　P2P軟件的應用吞噬了巨量的網(wǎng)絡帶寬，這使得運營商頭痛不已。Verizon的工程師搞了一套新型的拓撲理論下的P4P算法，很有可能以技術方式調(diào)和這個矛盾。　　傳統(tǒng)的P2P方式下數(shù)據(jù)節(jié)點和傳輸時隨機的，也就是說這種傳輸方式可能占據(jù)任意一個網(wǎng)絡節(jié)點或者出口的帶寬。而P4P則是智能選取數(shù)據(jù)交換對象，更多的通過智能運算選擇同一路由器或者地域性網(wǎng)絡來進行數(shù)據(jù)交換，最大程度上解決大型節(jié)點和網(wǎng)絡出口負載，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。也就是說，讓廣告主不是按照廣告投放時間來付費，而是按照廣告投放后帶來的實際效果，也就是實際的用戶數(shù)量來付費。 這個p4p與pp2p技術沒有關系。　　與P2P隨機挑選Peer(對等機)不同，P4P協(xié)議可以協(xié)調(diào)網(wǎng)絡拓撲數(shù)據(jù)，能夠有效選擇節(jié)點，從而提高網(wǎng)絡路由效率。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現(xiàn)文件片段的交換，再擴展至較遠的地區(qū)，有十分的必要時，才會出國進行文件片段交換。當然，P4P的運行機制，要遠遠超過“同城交換”的概念，它還會根據(jù)用戶的上行、下載帶寬進行綜合判斷，以進行最有效選擇，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)設計。自今年2月底以來，謝海永等研究人員對P4P系統(tǒng)設計進行了大規(guī)模現(xiàn)場測試。　　這項中國人主導的發(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，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的研究機構在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)絡帶寬“消費大戶”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)絡帶寬有95%被P2P占據(jù)。據(jù)國內(nèi)權威部門統(tǒng)計，當前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)絡帶寬，尤其是國際帶寬，使網(wǎng)絡基礎設施不堪重負，運營商苦不堪言。　　問題的癥結不在于P2P，而在于交換的機制。P2P過于強調(diào)“對等”，每個節(jié)點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行文件片段的交換，也可能和遠在美國的某用戶進行交換。顯然，無序的交換導致了無謂的跨地區(qū)甚至是跨國的“流量旅行”，這耗費了寶貴的國內(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（電信運營商主動參與P2P網(wǎng)絡）”。與P2P隨機挑選Peer(對等機)不同，P4P協(xié)議可以協(xié)調(diào)網(wǎng)絡拓撲數(shù)據(jù)，能夠有效選擇節(jié)點，從而提高網(wǎng)絡路由效率。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現(xiàn)文件片段的交換，再擴展至較遠的地區(qū)，有十分的必要時，才會出國進行文件片段交換。當然，P4P的運行機制，要遠遠超過“同城交換”的概念，它還會根據(jù)用戶的上行、下載帶寬進行綜合判斷，以進行最有效選擇，最大化整體交換的效率。

 

P4P與locality方式和網(wǎng)絡流量探測方式

　　P4P首次提出依靠ISP和P2P應用的合作，由最了解網(wǎng)絡狀態(tài)的ISP提供底層網(wǎng)絡信息，供上層應用有效選擇“臨近”節(jié)點、擁塞程度低和開銷小的鏈路傳輸內(nèi)容。　　其實，將節(jié)點數(shù)據(jù)內(nèi)容交換限制在某一個區(qū)域附近的思想其實由來已久，并不是P4P所獨有的技術。在P4P之前，就有很多應用采用p2p自身的機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，基于位置信息在選擇節(jié)點過程中，不考慮實際流量的擁塞限制，仍選擇該段鏈路作為最鄰近的通路，從而造成鏈接負荷過重。另外，基于locality的方式?jīng)]有考慮不同運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)方式選擇結點，即使交換數(shù)據(jù)的節(jié)點在同一個city中，但分屬不同ISP（比如教育網(wǎng)、電信網(wǎng)運營商等），可以達到時延較小的目的，但會導致ISP域間傳輸，造成不必要的費用開銷。在ISP域間傳遞不可避免的情況下，純基于locality的應用選擇節(jié)點也可能會不經(jīng)選擇的通過開銷較高的ISP的鏈路，同樣造成不必要的費用開銷。　　另外，P2P應用還可以采用自身的探測技術和機制調(diào)整選擇流量走向，這種方式也存在一定弱點：P2P應用自身需要采用逆向流量工程推測(probe)底層網(wǎng)絡狀態(tài)，比如發(fā)出探測消息以推測目前拓撲信息、擁塞程度、鏈接開銷等，它依賴網(wǎng)絡測量技術，而目前的測量技術本身就耗費網(wǎng)絡帶寬資源，且不能完全反映網(wǎng)絡真實狀態(tài)。一些新技術比如MPLS交換對于probe探測消息不做回應，使得純網(wǎng)絡測量某些場合難以應用。而ISP運營商的策略信息（哪些link昂貴不適合用p2p應用，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應用來解決流量問題是不現(xiàn)實和可靠的。　　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等均采用了這項技術。通過P2P，網(wǎng)絡的下載速度、視頻的觀看效果有了極大的提高與改善。然而，P2P應用的普及給電信運營商的網(wǎng)絡帶寬造成非常大的壓力，常常是運營商擴多少，P2P應用就占用多少，而且P2P還占用http等端口的帶寬，導致網(wǎng)頁瀏覽等正常的互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務受到影響。在這種情況下，P4P技術應運而生，它給了運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營商的寬帶壓力，因而被認為是一個非常有前景的技術。

 

P2P面臨的難題

　　P2P是隨機挑選位于不同網(wǎng)絡位置的資源的，換句話說，它對資源在網(wǎng)絡中的位置不作區(qū)分一律平等地返回給用戶。以多個運營商為例，在最初的P2P中，當P2P用戶在互聯(lián)網(wǎng)上找某個資源時，它可能在5處找到，分別在運營商1、運營商2、運營商3中，其中資源6是P2P用戶所在網(wǎng)絡的網(wǎng)內(nèi)資源。如果用戶使用P2P引擎查詢，結果得到的優(yōu)先資源可能是資源2、資源5，全部是網(wǎng)外資源，這會導致運營商之間網(wǎng)絡的擁堵，并且導致下載速度變慢(參見圖1)。　　上面是資源位于不同電信運營商網(wǎng)絡中的情形，如果資源都位于電信運營商自己的網(wǎng)絡內(nèi)，情況也和前面類似，同樣會造成省與省之間網(wǎng)絡擁堵，并且下載速度變慢(參見圖2)。　　 P2P的這種無序方式給運營商帶來了很大的困擾，而徹底杜絕這種應用又是不可能、不現(xiàn)實的，這時疏導不失為一個明智之舉，即通過使用P4P技術改善P2P與網(wǎng)絡之間的通信，讓客戶端程序更好地使用網(wǎng)絡狀態(tài)信息，進而減輕網(wǎng)絡壓力、降低運營成本。　　P4P“Proactive network Provider Participation for P2P”意思是要改善服務供應商(ISP)與客戶端程序的通信，降低運營商骨干網(wǎng)絡傳輸壓力和運營成本，將運營商的網(wǎng)絡壓力盡量邊緣化，并提高P2P的文件傳輸性能。與P2P隨機挑選資源點不同，P4P協(xié)議可以利用網(wǎng)絡拓撲數(shù)據(jù)，選擇最佳的Peer(資源點)，從而提高網(wǎng)絡路由效率。　　據(jù)相關測試數(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)絡拓撲信息管理，可以減輕骨干網(wǎng)絡壓力，因此對于電信運營商而言其比P2P具有更大的優(yōu)勢。

 

P4P的技術原理

　　由于資源位于不同運營商與資源位于同一運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行分析。　　針對上述情形，為了降低運營商之間的帶寬需求，可以設法在用戶下載范圍上進行限制，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。對于同一個運營商而言，內(nèi)部可再進一步按省內(nèi)IP細分,優(yōu)先返回運營商本省內(nèi)的資源，以進一步加快下載速度,減輕網(wǎng)際壓力。　　但是這種方法也有缺陷，如果運營商2網(wǎng)絡內(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), 這將導致此類下載資源的體驗很差,給運營商2的網(wǎng)絡出口造成比較大的壓力。　　為了解決上面提到的問題，需在運營商2的網(wǎng)絡內(nèi)建立鏡像節(jié)點，通過鏡像節(jié)點對P2P進行加速。加速部分需要大量存儲，并且進行相關分析處理后為運營商2的用戶提供加速后的P2P服務。　　鏡像節(jié)點的數(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，會進行相關分析，滿足條件的進入存儲，為運營商2的其他P2P應用提供高速服務。　　有了鏡像節(jié)點后，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。當網(wǎng)內(nèi)和鏡像節(jié)點都無資源時，就通過其他運營商為P2P用戶提供服務。通過經(jīng)過一定的統(tǒng)計分析，將需要的相關資源補充到鏡像節(jié)點中去。　　這種方式由于可以通過鏡像節(jié)點緩沖數(shù)據(jù)，因此可以大大提高用戶服務質量。但是這種方式需要比較大的投資，同時在鏡像節(jié)點初期由于其存儲數(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。在上述處理的基礎上，通過網(wǎng)格計算、文件熱度計算等系統(tǒng)的處理，可進一步提高系統(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營商而言，在運營商內(nèi)部也可以通過這種辦法將P2P的訪問進行加速，從而將所有的用戶P2P訪問盡量邊緣化，也就是實現(xiàn)有效選擇Peer，進而提高網(wǎng)絡路由效率。

 

P4P的發(fā)展趨勢

　　從上面的分析不難發(fā)現(xiàn)，P4P在軟件、硬件方面分別進行了深度的研究，并且進行了相關的硬件投資，原有的那種松散的P2P已經(jīng)變成了一種有規(guī)劃的部署和應用。因而P4P在提高用戶滿意度的前提下，又進一步降低了到其他運營商或者出省的P2P流量，這樣對運營商網(wǎng)絡的壓力大大減少，因此受到了運營商的歡迎。　　總體說來，P4P技術的本意是為網(wǎng)絡運營商提供服務，其應用對象也將是合法商業(yè)服務，可以預見這一技術至少在短期內(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步，也為共享問題指出了新方向，相信P4P最終將擴展到整個P2P網(wǎng)絡，并替代P2P。因為P2P的特點決定了其發(fā)展具有堅實的用戶基礎，但是其出現(xiàn)的問題決定了它必須進行完善，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，而且運營商也歡迎這種技術，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。