P2P技術在移動互連網環境中的應用分析

P2P（PeertoPeer，對等網路）技術，是通過在系統之間直接交換來共用資源和服務的一種應用模式。在P2P網路結構中，每個節點的地位都是相同的，同時具有用戶端和伺服器的雙重功能，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，集中體現了互連網平等、開放、自由的本質和特性。

近幾年來，以BT、emule等為代表的P2P應用得到了飛速發展，基於P2P的即時通訊、流媒體和互連網IP電話的發展也十分迅速，P2P應用在固定互連網中已經超過Web應用，佔據了固定互連網流量的50%以上。在目前的移動互連網環境中，受網路和終端的限制，移動P2P應用還沒有實現，但是，隨著移動網路的不斷髮展和演化，以及移動終端處理能力的不斷增強，P2P技術和業務將逐漸延伸至移動互連網中。本文將對P2P技術在移動互連網環境中的應用進行初步探討。

P2P技術的主要特點

P2P技術與目前網路中佔據主導地位的用戶端/伺服器（Client/Server）結構的一個本質區別是，在整個網路結構中不存在中心節點（或中心伺服器）。P2P技術具有4個主要特點。

（1）去中心化。一個純粹的P2P網路是沒有中心服務節點的，所有的Peer既是客戶機又是伺服器，這是P2P最本質的特徵之一。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，網路結構扁平化的特點也進一步凸顯。由於完全非集中化帶來了實現和管理方面的困難，很多P2P應用採用了混合模式。

（2）可擴充性。可擴充性被認為是P2P網路最重要的特性之一，P2P網路在理論上可以無限擴充。emule目前在全球擁有幾千萬使用者，BT的使用者數甚至超過了emule，而且仍在快速增長。

（3）健壯性。P2P網路架構天生具有耐攻擊、高容錯的優點。由於服務是分散在各個節點之間進行的，部分節點或網路遭到破壞對其他部分的影響很小，像傳統網路結構中中心節點故障導致所有業務癱瘓的現象幾乎不會出現。

（4）高性價比。採用P2P架構可以有效地利用互連網中散布的大量普通節點，將計算任務或儲存資料分布到所有節點上，利用其中閑置的計算能力或儲存空間，達到高效能運算和海量儲存的目的，通過利用網路中的大量空閑資源，可以用更低的成本提供更高的計算和儲存能力。

基於上述特點，P2P技術的典型應用主要有：檔案和內容共用，例如Napster、emule、BT等；分散式運算和儲存共用，例如SETI@home、Avaki、PopularPower等；協同處理與服務共用平台，例如JXTA、NETMyService等；通訊交流與協作，如Skype、MSN、OICQ等。

移動環境中的P2P應用實現

移動互連網的結構和特點

基於GPRS/EDGE/WCDMA的移動互連網邏輯結構1所示。分組域網元主要有SGSN和GGSN，主要的介面包括Gn和Gi。SGSN串連無線子系統與核心網分組域，並通過Gn介面與GGSN串連，GGSN通過Gi介面與外部資料網路連接。

圖1　移動互連網邏輯結構

同固定互連網相比，移動網路具有一些獨特的機制和特點，它們可能會影響P2P技術在移動互連網中的應用和發展，主要有4個方面。

（1）GPRS/EDGE/WCDMA的無線資料通道採用時分複用方式上下行對稱配置，但是由於目前移動互連網應用的特點，以及部分移動終端採用了不對稱的資料轉送方式（2+1或者4+1），移動互連網內的上下行流量差別較大。統計表明，GPRS網路中下行資料流量與上行資料流量之比約為4.5:1，而開通EDGE後這個比例達到了6.4:1，上行通道的相對空閑客觀上有利於檔案和內容共用類的P2P應用。

（2）GPRS分組業務通道可以採用CS-1～CS-4不同的編碼方式，最大傳輸速率為171kbit/s。EDGE採用了8PSK（8相相移鍵控）調製技術，如果集中8個時隙，資料轉送速率可達450kbit/s。3G網路中的傳輸速率可以達到2Mbit/s，如果採用HSDPA技術，可以達到14.4Mbit/s的理論下行速率。但是，與固定互連網相比，移動互連網的傳輸速率有著巨大的差距，固定互連網中的P2P應用很難簡單地移植到移動互連網環境中。

（3）在固定互連網中，能夠使用P2P業務的雙方都處於網路連接狀態，都有可以使用的獨立IP地址。在移動互連網環境中，不論是採用動態還是靜態IP地址分配方式，移動終端IP地址只有在完成PDP（分組資料協議）上下文啟用時才會生效，也就是說使用P2P應用的雙方都必須完成PDP啟用，如果在業務提供方還沒有處於PDP上下文啟用狀態，那麼就需要具備網路側發起PDP上下文啟用的功能，從網路側裝置發起PDP上下文啟用流程。

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網路的結構，並由此會對P2P網路中的查詢、路由機制等帶來一定的影響。另外移動終端CPU的處理能力、儲存空間等限制並不適合現有的很多成功的P2P應用（例如大檔案的傳輸和共用），所以在移動互連網中應該根據移動終端的特點，開展一些最佳化過的P2P業務。

在移動環境中部署P2P應用的方案

隨著手機終端效能的不斷提高，在手機終端上直接應用P2P業務無疑非常具有吸引力。在手機終端上部署P2P應用有兩個痛點。一個是手機終端上P2P用戶端軟體的問題，一個是在移動網路中部署P2P應用的問題。

目前手機終端的作業系統很多，主流作業系統包括Symbian、Linux、WindowsMobile等，如果想在移動終端上使用P2P應用，必須在通用協議的基礎上開發不同版本的應用程式或者用戶端軟體。這不僅需要有統一的移動P2P協議標準，也需要各手機終端廠商針對各自平台的應用開放。

由於手機終端的處理能力和記憶體的限制，在移動網路中不能採用無限泛洪（Flooding）的方式發送P2P請求，混合模式架構更加適合移動互連網。另外，P2P的應用範圍最好也能夠根據業務情況進行限定，例如，可以在手機終端的通訊錄的範圍內應用P2P業務。這時候就會產生一個問題，通訊錄中的好友是用手機號碼而不是IP地址進行標識的，而在移動互連網環境中，絕大多數情況下手機終端獲得的IP地址都是動態分配的，同時由於終端的移動性可能導致IP地址改變，所以在網路中需要有專門的節點來負責查詢、記錄並跟蹤手機號碼與IP地址的對應關係。

考慮在移動互連網中通過部署P2PProxy 伺服器的方式實現P2P應用，P2PProxy 伺服器實現的主要功能包括：P2P業務的註冊管理、發起網路側的PDP上下文啟用、維護手機號碼與IP地址的對應關係等。為了實現手機終端與固定互連網P2P業務的融合，P2PProxy 伺服器還可以作為移動P2P應用與固網P2P應用的代理，實現協議轉換等功能，使P2P業務在固定互連網和移動互連網中無縫融合。如果僅僅從功能實現的角度考慮，移動P2P伺服器可以在現有的GGSN上實現。

是通過3G的WCDMA網路接入，手機終端都可以正常使用移動P2P業務。

移動P2P業務實現流程

假設電訊廠商開通一個“移動播客”業務，使用者使用移動終端拍攝一些有趣的視頻儲存在自己的手機內，用來與自己通訊錄內的好友共用。下面通過這個具體的業務實現流程，說明在移動互連網中如何通過引入P2PProxy 伺服器來實現移動P2P應用。

假設使用者A開通了“移動播客”業務，把自己拍攝的一些視頻片段進行了共用，使用者A現在希望他手機通訊錄中的好友B可以欣賞自己的傑作。於是，使用者A通過手機中的P2P軟體發送請求，P2PProxy 伺服器收到使用者A的請求後，去網路中查詢使用者B的狀態，如果使用者B尚未進行PDP啟用，可以發起網路側的PDP啟用，然後將使用者B獲得的IP地址發送給使用者A，同時將使用者A的請求發送給使用者B，使用者B收到使用者A請求欣賞個人播客的通知後，通過自己的手機終端可以看到A拍攝的視頻。

假設有多個使用者都要欣賞使用者A的“移動播客”中的內容，而使用者A的終端由於處理能力限制不能滿足所有使用者的需求，根據P2P網路的管理和調度機制，移動P2PProxy 伺服器會將這些使用者的請求發送到已經訪問過“移動播客”業務的使用者（例如使用者B），由他作為服務提供者來滿足部分業務請求。

同時，固定互連網的使用者C也可以通過PC的用戶端軟體，在輸入A的手機號碼後，利用移動P2PProxy 伺服器的協議轉換和代理功能，以同樣的方式來欣賞A的“移動播客”中的內容，實現固定互連網和移動互連網P2P業務的融合。

挑戰及應對方法

由於P2P技術自身固有的一些特點，P2P業務在固定互連網領域高速發展的同時也遇到了一些障礙和挑戰，比如智慧財產權保護、網路安全、統一標準、流量和計費等問題。因此，在移動互連網中大規模部署P2P應用的同時，為了保證和促進業務健康發展，必須正視這些障礙和挑戰，有針對性地探索應對方案。

（1）智慧財產權保護

P2P服務??共用服務的P2P應用都需要認真審視P2P網路面臨的著作權問題。在著作權保護方面，DRM（DigitalRightsManagement，數位版權管理）是一種可行的方法。它可以對數字產品在分發、傳輸和使用等各個環節進行控制，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行動電話實名制也有助於解決著作權問題。

（2）網路安全問題

網路安全問題並不是因為P2P技術的引入而產生的，但是P2P技術平等共用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、垃圾資訊和駭客攻擊事件不斷出現，給移動互連網的網路安全帶來了嚴重的挑戰。

解決這個問題的方法有兩個：一方面是移動網路電訊廠商在核心網內部集中式部署網路安全裝置，對病毒和垃圾資訊進行過濾和攔截；另一方面是為移動終端提供類似目前PC中使用的防火牆和殺毒軟體。但是這兩種方式都有一定的局限性，比較理想的方法是採用目前企業級殺病毒軟體的工作方式，移動網路電訊廠商集中式部署安全和防病毒伺服器，並負責及時更新，移動終端下載安裝用戶端並利用移動互連網進行更新。當然，上述過程也可以採用P2P的方式來實現。

（3）缺乏統一標準

目前P2P技術發展的一個瓶頸就是缺乏統一的標準，利益的分歧導致難以形成統一的標準，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。

由於目前移動P2P還處於萌芽階段，標準的統一問題相對來說比較容易解決。行動電信業者可以參照移動夢網的發展模式，主導價值鏈的上下遊，制定統一的移動P2P技術標準，為P2P技術在移動互連網中的應用鋪平道路。

（4）流量和計費問題

對於行動電信業者而言，無線資源非常寶貴，如何在P2P業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點之間業務流量較小的P2P業務，以及通過一定的方法限制這些節點之間的資訊流量，例如對於基於P2P的檔案分享權限設定系統，不採用基於洪泛法構建的P2P業務，避免P2P網路的規模過於龐大，同時嚴格限制共用檔案的大小。

固定互連網採用包月的計費方式在很大程度上推動了P2P業務的發展，但是目前移動互連網是按照上下行流量來進行計費的，這種計費模式對於P2P業務幾乎是致命的，沒有人願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，採用一定基礎流量的業務包月計費，對於移動P2P業務的發展是非常必要的。

P2P技術和應用在固定互連網已經取得了巨大的成功，但是在移動互連網中的應用尚未開始，由於移動互連網固有的結構和特點，P2P技術很難簡單地從固定互連網移植到移動網路中來。隨著移動網路的不斷演化和移動終端效能的不斷提高，在移動互連網環境中實現P2P應用的需求也不斷突出。本文針對P2P技術和移動互連網的特點，對P2P技術在移動互連網中的應用進行了初步分析，對通過在移動網路中部署P2PProxy 伺服器實現P2P應用進行了探討，同時從技術和商業的角度討論了在移動互連網中引入P2P技術所帶來的挑戰及解決途徑。