標簽：無線數據  P2P

1、引言

P2P(Peer to Peer，對等網絡)技術，是通過在系統(tǒng)之間直接交換來共享資源和服務的一種應用模式。在P2P網絡結構中，每個節(jié)點的地位都是相同的，同時具有客戶端和服務器的雙重功能，可以同時作為服務使用者和服務提供者。P2P不僅是一種技術，更是一種思想，集中體現了互聯(lián)網平等、開放、自由的本質和特性。

近幾年來，以BT、emule等為代表的P2P應用得到了飛速發(fā)展，基于P2P的即時通信、流媒體和互聯(lián)網IP電話的發(fā)展也十分迅速，P2P應用在固定互聯(lián)網中已經超過Web應用，占據了固定互聯(lián)網流量的50%以上。在目前的移動互聯(lián)網環(huán)境中，受網絡和終端的限制，移動P2P應用還沒有實現，但是，隨著移動網絡的不斷發(fā)展和演進，以及移動終端處理能力的不斷增強，P2P技術和業(yè)務將逐漸延伸至移動互聯(lián)網中。本文將對P2P技術在移動互聯(lián)網環(huán)境中的應用進行初步探討。

2、P2P技術的主要特點

P2P技術與目前網絡中占據主導地位的客戶端/服務器(Client/Server)結構的一個本質區(qū)別是，在整個網絡結構中不存在中心節(jié)點(或中心服務器)。P2P技術具有4個主要特點。

(1)去中心化。一個純粹的P2P網絡是沒有中心服務節(jié)點的，所有的Peer既是客戶機又是服務器，這是P2P最本質的特征之一。在P2P技術結構中，中心的意義被大大弱化甚至完全消失，去中心化的特點得到了更為充分地體現，網絡結構扁平化的特點也進一步凸顯。由于完全非集中化帶來了實現和管理方面的困難，很多P2P應用采用了混合模式。

(2)可擴展性。可擴展性被認為是P2P網絡最重要的特性之一，P2P網絡在理論上可以無限擴展。emule目前在全球擁有幾千萬用戶，BT的用戶數甚至超過了emule，而且仍在快速增長。

(3)健壯性。P2P網絡架構天生具有耐攻擊、高容錯的優(yōu)點。由于服務是分散在各個節(jié)點之間進行的，部分節(jié)點或網絡遭到破壞對其他部分的影響很小，像傳統(tǒng)網絡結構中中心節(jié)點故障導致所有業(yè)務癱瘓的現象幾乎不會出現。

(4)高性價比。采用P2P架構可以有效地利用互聯(lián)網中散布的大量普通節(jié)點，將計算任務或存儲資料分布到所有節(jié)點上，利用其中閑置的計算能力或存儲空間，達到高性能計算和海量存儲的目的，通過利用網絡中的大量空閑資源，可以用更低的成本提供更高的計算和存儲能力。

基于上述特點，P2P技術的典型應用主要有：文件和內容共享，例如Napster、emule、BT等;分布式計算和存儲共享，例如SETI@home、Avaki、Popular Power等;協(xié)同處理與服務共享平臺，例如JXTA、NET My Service等;通信交流與協(xié)作，如Skype、MSN、OICQ等。

3、移動環(huán)境中的P2P應用實現

3.1　移動互聯(lián)網的結構和特點

基于GPRS/EDGE/WCDMA的移動互聯(lián)網邏輯結構如圖1所示。分組域網元主要有SGSN和GGSN，主要的接口包括Gn和Gi。SGSN連接無線子系統(tǒng)與核心網分組域，并通過Gn接口與GGSN連接，GGSN通過Gi接口與外部數據網絡連接。

圖1　移動互聯(lián)網邏輯結構

同固定互聯(lián)網相比，移動網絡具有一些獨特的機制和特點，它們可能會影響P2P技術在移動互聯(lián)網中的應用和發(fā)展，主要有4個方面。

(1)GPRS/EDGE/WCDMA的無線數據信道采用時分復用方式上下行對稱配置，但是由于目前移動互聯(lián)網應用的特點，以及部分移動終端采用了不對稱的數據傳輸方式(2+1或者4+1)，移動互聯(lián)網內的上下行流量差別較大。統(tǒng)計表明，GPRS網絡中下行數據流量與上行數據流量之比約為4.5:1，而開通EDGE后這個比例達到了6.4:1，上行信道的相對空閑客觀上有利于文件和內容共享類的P2P應用。

(2)GPRS分組業(yè)務信道可以采用CS-1～CS-4不同的編碼方式，最大傳輸速率為171 kbit/s。EDGE采用了8PSK(8相相移鍵控)調制技術，如果集中8個時隙，數據傳輸速率可達450 kbit/s。3G網絡中的傳輸速率可以達到2 Mbit/s，如果采用HSDPA技術，可以達到14.4 Mbit/s的理論下行速率。但是，與固定互聯(lián)網相比，移動互聯(lián)網的傳輸速率有著巨大的差距，固定互聯(lián)網中的P2P應用很難簡單地移植到移動互聯(lián)網環(huán)境中。

(3)在固定互聯(lián)網中，能夠使用P2P業(yè)務的雙方都處于網絡連接狀態(tài)，都有可以使用的獨立IP地址。在移動互聯(lián)網環(huán)境中，不論是采用動態(tài)還是靜態(tài)IP地址分配方式，移動終端IP地址只有在完成PDP(分組數據協(xié)議)上下文激活時才能生效，也就是說使用P2P應用的雙方都必須完成PDP激活，如果在業(yè)務提供方還沒有處于PDP上下文激活狀態(tài)，那么就需要具備網絡側發(fā)起PDP上下文激活的功能，從網絡側設備發(fā)起PDP上下文激活流程。

(4)終端的移動性是移動互聯(lián)網的一個顯著的特點，移動終端在從一個GGSN切換到另外一個GGSN時，終端的IP地址將重新分配，這會對P2P技術的應用帶來一定的限制，同時在一定程度上影響到P2P網絡的結構，并由此會對P2P網絡中的查詢、路由機制等帶來一定的影響。另外移動終端CPU的處理能力、存儲空間等限制并不適合現有的很多成功的P2P應用(例如大文件的傳輸和共享)，所以在移動互聯(lián)網中應該根據移動終端的特點，開展一些優(yōu)化過的P2P業(yè)務。

3.2　在移動環(huán)境中部署P2P應用的方案

隨著手機終端性能的不斷提高，在手機終端上直接應用P2P業(yè)務無疑非常具有吸引力。在手機終端上部署P2P應用有兩個難點。一個是手機終端上P2P客戶端軟件的問題，一個是在移動網絡中部署P2P應用的問題。

目前手機終端的操作系統(tǒng)很多，主流操作系統(tǒng)包括Symbian、Linux、Windows Mobile等，如果想在移動終端上使用P2P應用，必須在通用協(xié)議的基礎上開發(fā)不同版本的應用程序或者客戶端軟件。這不僅需要有統(tǒng)一的移動P2P協(xié)議標準，也需要各手機終端廠商針對各自平臺的應用開放。

由于手機終端的處理能力和內存的限制，在移動網絡中不能采用無限泛洪(Flooding)的方式發(fā)送P2P請求，混合模式架構更加適合移動互聯(lián)網。另外，P2P的應用范圍最好也能夠根據業(yè)務情況進行限定，例如，可以在手機終端的通信錄的范圍內應用P2P業(yè)務。這時候就會產生一個問題，通信錄中的好友是用手機號碼而不是IP地址進行標識的，而在移動互聯(lián)網環(huán)境中，絕大多數情況下手機終端獲得的IP地址都是動態(tài)分配的，同時由于終端的移動性可能導致IP地址改變，所以在網絡中需要有專門的節(jié)點來負責查詢、記錄并跟蹤手機號碼與IP地址的對應關系。

考慮在移動互聯(lián)網中通過部署P2P代理服務器的方式實現P2P應用，P2P代理服務器實現的主要功能包括：P2P業(yè)務的注冊管理、發(fā)起網絡側的PDP上下文激活、維護手機號碼與IP地址的對應關系等。為了實現手機終端與固定互聯(lián)網P2P業(yè)務的融合，P2P代理服務器還可以作為移動P2P應用與固網P2P應用的代理，實現協(xié)議轉換等功能，使P2P業(yè)務在固定互聯(lián)網和移動互聯(lián)網中無縫融合。如果僅僅從功能實現的角度考慮，移動P2P服務器可以在現有的GGSN上實現。

由于移動互聯(lián)網的特點，P2P業(yè)務應該與接入網絡的演進無關，不管用戶是通過2.5G的GPRS網絡接入，還是通過3G的WCDMA網絡接入，手機終端都可以正常使用移動P2P業(yè)務。

3.3　移動P2P業(yè)務實現流程

假設運營商開通一個“移動播客”業(yè)務，用戶使用移動終端拍攝一些有趣的視頻保存在自己的手機內，用來與自己通信錄內的好友共享。下面通過這個具體的業(yè)務實現流程，說明在移動互聯(lián)網中如何通過引入P2P代理服務器來實現移動P2P應用。

假設用戶A開通了“移動播客”業(yè)務，把自己拍攝的一些視頻片段進行了共享，用戶A現在希望他手機通信錄中的好友B可以欣賞自己的杰作。于是，用戶A通過手機中的P2P軟件發(fā)送請求，P2P代理服務器收到用戶A的請求后，去網絡中查詢用戶B的狀態(tài)，如果用戶B尚未進行PDP激活，可以發(fā)起網絡側的PDP激活，然后將用戶B獲得的IP地址發(fā)送給用戶A，同時將用戶A的請求發(fā)送給用戶B，用戶B收到用戶A請求欣賞個人播客的通知后，通過自己的手機終端可以看到A拍攝的視頻。

假設有多個用戶都要欣賞用戶A的“移動播客”中的內容，而用戶A的終端由于處理能力限制不能滿足所有用戶的需求，根據P2P網絡的管理和調度機制，移動P2P代理服務器會將這些用戶的請求發(fā)送到已經訪問過“移動播客”業(yè)務的用戶(例如用戶B)，由他作為服務提供方來滿足部分業(yè)務請求。

同時，固定互聯(lián)網的用戶C也可以通過PC的客戶端軟件，在輸入A的手機號碼后，利用移動P2P代理服務器的協(xié)議轉換和代理功能，以同樣的方式來欣賞A的“移動播客”中的內容，實現固定互聯(lián)網和移動互聯(lián)網P2P業(yè)務的融合。

4、挑戰(zhàn)及應對方法

由于P2P技術自身固有的一些特點，P2P業(yè)務在固定互聯(lián)網領域高速發(fā)展的同時也遇到了一些障礙和挑戰(zhàn)，比如知識產權保護、網絡安全、統(tǒng)一標準、流量和計費等問題。因此，在移動互聯(lián)網中大規(guī)模部署P2P應用的同時，為了保證和促進業(yè)務健康發(fā)展，必須正視這些障礙和挑戰(zhàn)，有針對性地探索應對方案。

(1)知識產權保護

P2P服務都將不可避免地和知識產權發(fā)生沖突，每一個提供共享服務的P2P應用都需要認真審視P2P網絡面臨的版權問題。在版權保護方面，DRM(Digital Rights Management，數字版權管理)是一種可行的方法。它可以對數字產品在分發(fā)、傳輸和使用等各個環(huán)節(jié)進行控制，使數字產品只能被授權使用的人按照授權的方式在授權使用的期限內使用。另外，目前正在準備實施的移動電話實名制也有助于解決版權問題。

(2)網絡安全問題

網絡安全問題并不是因為P2P技術的引入而產生的，但是P2P技術平等共享的特點將會使這一問題變得更加嚴重。目前，針對移動終端的病毒、垃圾信息和黑客攻擊事件不斷出現，給移動互聯(lián)網的網絡安全帶來了嚴重的挑戰(zhàn)。

解決這個問題的方法有兩個：一方面是移動網絡運營商在核心網內部集中部署網絡安全設備，對病毒和垃圾信息進行過濾和攔截;另一方面是為移動終端提供類似目前PC中使用的防火墻和殺毒軟件。但是這兩種方式都有一定的局限性，比較理想的方法是采用目前企業(yè)級殺病毒軟件的工作方式，移動網絡運營商集中部署安全和防病毒服務器，并負責及時更新，移動終端下載安裝客戶端并利用移動互聯(lián)網進行更新。當然，上述過程也可以采用P2P的方式來實現。

(3)缺乏統(tǒng)一標準

目前P2P技術發(fā)展的一個瓶頸就是缺乏統(tǒng)一的標準，利益的分歧導致難以形成統(tǒng)一的標準，為P2P的推廣造成了人為的障礙，而這恰恰與P2P的自由、平等的初衷是相背離的。

由于目前移動P2P還處于萌芽階段，標準的統(tǒng)一問題相對來說比較容易解決。移動運營商可以參照移動夢網的發(fā)展模式，主導價值鏈的上下游，制定統(tǒng)一的移動P2P技術標準，為P2P技術在移動互聯(lián)網中的應用鋪平道路。

(4)流量和計費問題

對于移動運營商而言，無線資源非常寶貴，如何在P2P業(yè)務和無線資源消耗之間取得平衡是需要重點考慮的問題。具體的做法是選擇一些節(jié)點之間業(yè)務流量較小的P2P業(yè)務，以及通過一定的方法限制這些節(jié)點之間的信息流量，例如對于基于P2P的文件共享系統(tǒng)，不采用基于洪泛法構建的P2P業(yè)務，避免P2P網絡的規(guī)模過于龐大，同時嚴格限制共享文件的大小。

固定互聯(lián)網采用包月的計費方式在很大程度上推動了P2P業(yè)務的發(fā)展，但是目前移動互聯(lián)網是按照上下行流量來進行計費的，這種計費模式對于P2P業(yè)務幾乎是致命的，沒有人愿意為因別人而產生的上行流量付費。因此，在內容計費的基礎上，采用一定基礎流量的業(yè)務包月計費，對于移動P2P業(yè)務的發(fā)展是非常必要的。

5、結束語

P2P技術和應用在固定互聯(lián)網已經取得了巨大的成功，但是在移動互聯(lián)網中的應用尚未開始，由于移動互聯(lián)網固有的結構和特點，P2P技術很難簡單地從固定互聯(lián)網移植到移動網絡中來。隨著移動網絡的不斷演進和移動終端性能的不斷提高，在移動互聯(lián)網環(huán)境中實現P2P應用的需求也不斷突出。本文針對P2P技術和移動互聯(lián)網的特點，對P2P技術在移動互聯(lián)網中的應用進行了初步分析，對通過在移動網絡中部署P2P代理服務器實現P2P應用進行了探討，同時從技術和商業(yè)的角度討論了在移動互聯(lián)網中引入P2P技術所帶來的挑戰(zhàn)及解決途徑。