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BitTorrent协议原理简述

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文件传输通信协议,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,并在不断扩展中。

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”。

种子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验证码写入种子文件中;所以,种子文件就是被下载文件的“索引”。

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

下载时,BT客户端首先解析种子文件得到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,根据种子文件,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验证码与种子文件中的对比,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,下载速度就越快。同时,拥有完整文件的用户也会越来越多,使文件的“寿命”不断延长。

为了解决某些用户“下完就跑”的现象,在非官方BitTorrent协议中还存在一种慢慢开放下载内容的超级种子的算法。

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