P2P内容下载缓存系统设计

eDonkey2000 0xe319010000
Fasttract “Get ./hash”
Bitterront 0x13Bittorrent protocol
Ares “Get hash:”
流统计特性的识别：在IP层通过流量统计特征的方式识别P2P流。P2P流量具有长时固定连接特点，因此理论上基于流状态的统计识别方式可以识别一切大规模P2P流量。
采用双向识别：当某个方向的流(五元组定义的流)被识别为P2P流，则其反方向流必然也是P2P流。
对于衡量某种流量识别方法的好坏，其技术指标主要有三个基本原则：（1）尽量提高检测精度；（2）在检测精度中偏重于降低虚警率（False Positive Rata，FP%），维持适当漏报率（False Negative Rata，FN%）；（3）维持适当的计算复杂度。
P2P应用对ISP造成的影响
P2P以其独特的技术优势在这几年内迅速发展，其应用不断增长。互联网用户数的增长率一直保持在10％到20％，但是带宽的需求却呈现300倍到500倍的增长，其中带宽需求的增长来源则主要是P2P应用，P2P应用的流量已经远远超过了http应用的流量，成为Internet流量的主体。但是，P2P流量在所有Internet流量中的比例却由于所处地域的不同而存在着相当的差异[7]，见表1-2。据统计目前我国P2P流量占据了70%-80%的互联网流量。
表1-2 2004年Internet流量在不同地区的分布
area Asia Europe England America
Popular P2P traffic (%) 64 53 43 61
Other P2P traffic (%) 18 3 17 6
Http traffic (%) 2 12 17 10
Other traffic (%) 16 32 23 24
注：Popular P2P traffic主要是指BT，eDonkey，FastTrack以及Gnutella的流量
P2P 技术在中国的大规模应用是从2003 年下半年开始，以BT为代表的P2P 技术急速升温，用户数量飞速发展。作为一种新兴的技术，基于该技术的应用已成为互联网上最流行的应用之一，对整个通信产业和传媒业都带来了巨大的冲击[8]。
对传统语音业务的冲击
VoIP（voice over IP）业务因其低廉的资费冲击着传统的语音业务，据市场咨询公司IDC称，到2009年底VoIP用户将达到2700万。而P2P技术的出现，无疑是给VoIP插上了翅膀，使其保持低资费的条件下，大大提高了服务质量，其语音质量已与传统的PSTN 语音相接近，进一步加速了VoIP对传统语音的替代趋势。典型的代表就是Skype。P2P的VoIP 业务对传统语音业务形成了巨大的分流, 同时也促使电信运营商降低价格应对竞争, 导致了其收入的剧减。
对网络带宽的蚕食
在P2P应用出现之前，互联网的主要流量来自于浏览网页、FTP传输和邮件等，下载的业务类型基本上都是基于Client/Server模式的，由于服务器容量等的限制，使用户接入带宽很少处于满的状态。而P2P技术的出现，完全改变了这种状况，用户长时间在线与其他用户共享信息，用户接入带宽长时间处于饱和状态，网络流量急剧上升。目前，P2P应用早已超过HTTP应用，成为互联网上最为普遍的应用，给运营商带来了新的挑战。
P2P应用使ISP陷入困境。一方面P2P应用是最终用户的需求，现有的网络结构却难以完全满足；另一方面，ISP没有有效地控制P2P流量的方法，这将导致整个网络的服务质量下降，进而影响其他业务的开展。
内容的扩散无法控制
目前各电信运营商都在向综合信息服务提供商转型，需要利用其网络和服务资源优势，整合内容提供商的内容资源，打造整个互联网产业价值链，而这些都要在版权保护的前提下进行。但是在P2P应用中, 每个人都可以向别人提供文件和信息，因此导致数字产品的版权变得难以控制，数字产品的开发商同样也难以向私下共享的网民收取许可费用。目前，虽然P2P下载已新生出许多合法的应用，但非法复制仍是P2P下载的主体，所以它必然更加直接地影响到各版权所有人的利益，因此，P2P的非法内容下载不仅影响了内容版权所有人的利益，也给电信运营商带来了冲击。
目前对P2P应用的解决办法
由于P2P的应用对于ISP的冲击是巨大的，这要求ISP尽快找到解决这种状的办法，目前各大ISP对于P2P应用采取的措施[9]主要有以下几种：
扩容网络，增强基础网络的承载能力
扩容网络是传统解决网络带宽拥塞的主要办法，但是由于P2P应用的增长速度迅速，新扩容的网络带宽在扩容后不久就被占用完，因此它只能暂时缓解网络拥挤压力，不能从根本上解决问题。
限制P2P应用
根据网络使用的具体情况采取不同的限制措施，比如限制用户带宽、封杀P2P应用、限制P2P连接数目等等。这种办法可以很好的解决网络拥挤的状况，但会引起网络用户的不满，而且从技术实现上，还存在一定的问题。同时，这种方法，也不利于P2P技术的发展，互联网的发展。
实施新的商业运营模式
例如恢复互联网初期实行的基于流量的收费方式，实现对用户网络流量的细化管理，从而限制网络用户对P2P应用的使用情况，但是这相对于目前ISP实行的粗放型的宽带包月收费制度，网络用户不太容易接受。
从目前情况来看，以上几种方式都存在一定的问题，需要找出一种新的方法来有效控制P2P使用，构建多方共赢的价值网络, 降低网络投资, 提高网络性能, 改进用户体验, 获得更好的经济效益和社会效益。
因此，本论文主张采取正确引导P2P流量的策略的方法，提出P2P内容缓存服务器的概念，利用缓存技术，将P2P内容放ISP设置的缓存器中来解决ISP出口拥挤的状况。

目前一些缓存技术分析和P2P内容缓存系统的可行性
Web Caching技术
Web Caching技术是为了解决网络带宽不足、服务质量差而提出来的，它依据统计学原理，将可能进一步使用或重复使用的内容缓存在相对高速的Cache服务器中，当有相同的请求时，直接在Cache中提取，从而提高网络响应效率。Web Caching技术在现有网络架构的基础之上，利用传输本地化的方法达到了优化使用网络带宽、提高网络服务质量、增强网络信息可用性及提高网络灵活性的目的。
Web高速缓存服务器[10]通常是网络中的一个专用的计算机系统，它监视Web对象请求，获得这些对象，然后存储这些对象。其工作原理如图2-1所示。图2-1中，①为缓存服务器接

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P2P内容下载缓存系统设计(三)