大家好，又见面了，我是你们的朋友全栈君。

摘要：包括比特币、以太坊等在内的去中心化的区块链平台，其底层网络都是采用的P2P技术实现，每个节点都是对等的。而本文，则先通过介绍P2P技术的特点和发展历史，让大家对P2P这个技术的来龙去脉有一个初步的认识和了解。然后在下一篇文章中，我会详细介绍第三代P2P技术（DHT）—Kademlia算法的实现原理。

1.p2p的定义

        P2P是peer-to-peer的简称，又称为点对点技术，是没有中心服务器、依靠用户群节点进行信息交换的对等式网络。区别于传统的C/S中央服务器结构，P2P网络中每一个用户节点即是客户端又是服务端，能同时作为服务器给其他节点提供服务。

有中心服务器的中央网络系统（左）和无中心服务器的对等式网络（右）

2.p2p的特点

        在传统的C/S模式网络系统中，客户端之间的交互需要依赖中心化的服务器进行。当网络规模变得庞大时，这些中心服务器的负担就会越来越重，很容易成为网络瓶颈。而且一旦服务器崩溃，就会造成整个网络瘫痪（单点故障的风险）。而P2P网络由于没有中心服务器，不存在单点性能上的瓶颈，每个节点在充当客户端的同时，也可以作为服务端给其他相邻节点提供服务，极大地提高了资源的利用率。

        总结来说，P2P网络的特点如下：

（1）可扩展性。在P2P网络中，用户可以随时加入、离开网络。而且随着用户节点的加入，系统整体的服务能力也在相应的提高。例如p2p下载中，加入的用户越多，则P2P网络中提供的资源就越多，下载速度就越来越快。

（2）健壮性。由于P2P不存在中心化服务器，天生就具备耐攻击和高容错的特点。即使网络中某个节点被攻击或下线，也不影响整个系统的正常运行。因为P2P网络中每个节点都可以充当服务端的角色。

（3）高性价比。采用P2P结构的网络，可以有效地利用互联网中大量分散的普通用户节点。充分利用这些普通节点中闲散的CPU、带宽、存储资源，从而达到高性能计算和海量存储的目的。例如：迅雷旗下的星域CDN产品，就是充分利用每一个普通用户机器的闲散网络资源，从而提供一个高性价比的服务。类似的还有360共享云、国外的sia网盘等。

（4）隐私保护。在P2P网络中，由于信息的传输分散在各个节点之间，而无需经过中心服务器。这样就减少用户隐私信息被窃听和泄露的风险。

（5）负载均衡。由于P2P网络中，资源分散存储在多个节点上，而每个节点又都可以充当服务器的角色。当某个节点需要获取资源时，只需要向相邻节点发送请求即可，很好地实现了整个网络的负载均衡。

3.p2p的主要功能

        P2P网络的主要功能可以分为如下3种：

• 数据发布和传输

• 数据存储和检索
• 分布式数据处理

（1）数据发布和传输有3中方式，分别是一对一（如即时通讯）、一对多（如群组通信和消息广播）和多对多（如内容分发应用：BT、PPS等）

（2）数据存储和检索分为基于结构化的P2P网络方法和基于非结构化的P2P网络方法。结构化的P2P网络也就是基于分布式哈希表（DHT）的P2P网络，这个也是目前应用最广泛的，它的网络拓扑结构是确定的。而非结构化的P2P网络的资源存储通常与网络拓扑结构无关，例如Gnutella。

（3）目前，大多数分布式数据处理技术采用的是master/slave的架构。而基于P2P网络，也能够进行分布式的数据处理。

4.p2p的发展历史

        P2P技术的发展可以分为如下三个阶段：

（1）第一阶段：集中式对等网络

        这种网络采用的是中心化的拓扑结构，由于文件的索引信息都是存储在中央服务器上，每个子节点都需要连接中央服务器才可以找到资源。它最大的优点是维护简单、索引速度快。但是由于整个网络严重依赖于中央服务器，容易造成性能瓶颈和单点故障的问题。

典型代表是：napster。

（2）第二阶段：非结构化的分布式网络

        这种网络采用Flooding搜索算法，每次搜索都把要查询的消息广播给网络上的所有节点。当一个节点要下载某个文件的时候，这个节点会以文件名或者关键字生成一个查询，并把查询发送给所有跟他相连的节点。如果这些节点存在文件，则跟这个节点建立连接，如果不存在，则继续向相邻的节点转发这个查询，直到找到文件位置，过程如下图所示。

        可以发现，当网络规模变大以后，这种搜索方式会引发”广播风暴”，严重消耗网络带宽和节点的系统资源。虽然避免了集中式对等网络的“单点故障”问题，但是效率却很低下。

        典型代表：Gnutella早期版本。

（3）第三阶段：结构化的分布式网络

        目前采用最广泛的就是结构化的分布式网络，也就是基于DHT（分布式哈希表）的网络。DHT为了达到Napster的效率和正确性，以及Gnutella的分散性，使用了较为结构化的基于键值对的路由方法（如下图所示）。

        目前实现了DHT协议的有Kademlia和Chord算法，其中Kad算法由于简单易用而被广泛使用，其中比特币和以太坊网络中的P2P网络采用的就是Kad算法。这个也是我们下一篇文章要重点将的内容，这里我们就不展开讲解，留到下一篇文章。

5.p2p的应用

（1）文件内容共享和下载。

        利用P2P技术可以使计算机之间不通过服务器直接进行内容共享和数据分发，使得互联网上任意两台机器间共享数据成为可能。例如Napster、Gnutella、eDonkey、eMule、Maze、BT，以及现在PPS、腾讯视频客户端等采用的P2P流媒体技术，使得播放速度更加流畅。

（2）计算能力和存储共享。

        基于P2P网络的分布式结构构造出分布式的存储系统实现存储共享，提供高效率、高性价比、负载均衡的文件存取功能，例如国外的Sia、Storj等分布式云存储平台，不依赖第三方的大型集中存储空间，避免了数据泄露、保证了安全性。同时由于任何人的主机都可以提供存储服务，降低了门槛，大幅降低了存储的成本。如下，采用分布式存储的Storj价格是每个月$0.015而亚马逊提供的AWS价格是$0.023。

        同时也可以共享CPU处理能力。例如360的共享云计划和星域CDN等，充分利用每个人机器的闲散计算资源来提供计算服务。

（3）基于P2P的即时通讯。

        例如目前的Skype通话软件就是从连接建立和数据传输都采用P2P实现，保证了良好的通话质量。

（4）基于P2P方式的协同处理与服务共享平台。

        常见的协同处理有视频会议、共享白板、协同协作等，而基于P2P技术的同样也可以实现上述功能，不同的是，这种实现方式不需要中心服务器，参与协同工作的计算机之间可以直接建立点对点的连接。例如被微软收购的Groove协同软件平台。