用JAVA實現P2P網路通訊__JAVA

導讀：
　　摘 要：分析了P2P基本概念及其基本工作原理，探討了用JAVA實現p2p網路通訊的技術，並用一個執行個體作了進一步闡述。
　　關鍵詞：P2P，C/S，JAVA，XML，JDK ，TCP，UDP
　　 一、 前言
　　P2P（Peer-to-Peer 端到端）模型是與C/S（客戶/伺服器）模型相對應。基於C/S的使用者間通訊需要由伺服器中轉，在C/S中的伺服器故障將導致整個網路通訊的癱瘓。。而基於P2P的使用者間通訊則是直接通訊，去掉了伺服器這一層，帶來的顯著優點是通訊時沒有單一的失敗點，一個使用者的故障不會影響整個P2P網路。本文提供了一種用JAVA實現P2P網路通訊的方法。 　
　　 二、P2P通訊的關鍵技術分析
　　（一） 資訊的傳遞
　　1．P2P通訊模型
　　
　　
　　由上圖可以看出，在P2P網路中，任意兩個端點之間可實現直接通訊。在基於C/S的網路中，用戶端可以通過向伺服器註冊來實現彼此之間的定位（獲得IP和連接埠）。對於P2P網路中，是如何?彼此之間的定位和通訊，下面做一闡述。
　　2．獲得網路中可以通訊端點的IP和連接埠
　　假設有一個端點A，欲和P2P網路中其他端點通訊，在通訊之前，端點A必須首先把自己的IP和連接埠通知P2P網路中的其他每一個端點。其他每個端點收到這個資訊後，就獲得了端點A的IP和連接埠，隨後向端點A反饋自己的IP和連接埠資訊，使端點A也獲得P2P網路中每個端點的IP和連接埠。
　　這裡有兩個技術可以完成端點A向其他端點通知其IP和連接埠的工作，一是廣播技術，二是多播技術。
　　廣播技術主要在區域網路中使用，在區域網路中的每一個端點（主機）都不得不接受並處理一個廣播資料包。因此為了避免網路阻塞，路由器均限制廣播資料包的通過。所以設計基於互連網的P2P程式不適合採用廣播技術。
　　多播技術是一種允許一個或多個寄件者（多播源）發送單一的資料包到多個接收者（一次的，同時的）的網路技術。 多播源把資料包發送到特定多播組，而只有屬於該多播組的地址才能接收到資料包。多播可以大大的節省網路頻寬，提高了資料傳送效率。減少了主幹網出現擁塞的可能性。多播組中的端點（主機）可以是在同一個物理網路， 也可以來自不同的物理網路（如果有多播路由器的支援）。因此，多播技術是我們的選擇。
　　在JAVA中，發送和接收多播資訊的方法：
　　發送多播資訊需經曆步驟
　　確定發送的具體資訊內容
　　String msg = "Hello";
　　選用專門為多播指定的D類IP地址（224.0.0.1到239.255.255.255），建立一個多播組
　　InetAddress group = InetAddress.getByName("228.5.6.7");
　　使用指定的連接埠（一般選1024以上的連接埠號碼）建立多播通訊端
　　MulticastSocket s = new MulticastSocket(6789);
　　加入多播組
　　s.joinGroup(group);
　　建立一個資料報封裝多播資訊
　　DatagramPacket hi = new DatagramPacket(msg.getBytes(), msg.length(),
　　group, 6789);
　　發送
　　s.send(hi);
　　接收多播資訊的步驟
　　開闢接收緩衝區
　　byte[] buf = new byte[1000];
　　建立接收資料報
　　DatagramPacket recv = new DatagramPacket(buf, buf.length);
　　接收
　　s.receive(recv);
　　注意：以上發送和接收程式在同一個檔案中實現,若在不同檔案中實現則應分別定義多播通訊端並加入多播組。
　　3．與已知IP和連接埠的端點通訊
　　在互連網上主要採用TCP和UDP來實現兩點之間的通訊。採用TCP可可靠傳送資訊，但花費時間較多；採用UDP可快速傳遞資訊，但不能保證可靠傳遞。
　　JAVA實現TCP通訊的方法
　　利用Socket(InetAddress addr, int port)和 Socket(String host, int port)，建立用戶端通訊端，利用ServerSocket(int port)建立伺服器端通訊端，port連接埠就是伺服器監聽串連請求的連接埠，通過調用accept()返回一個最近建立的Socket對象，該Socket對象綁定了客戶程式的IP地址或連接埠號碼。通過調用Socket的 getInputStream()方法獲得輸入資料流讀傳送來的資訊，也可能通過調用Socket的 getOutputStream()方法獲得輸出資料流來發送訊息。
　　JAVA實現UDP通訊的方法
　　使用DatagramPacket(byte [] buffer, int length, InetAddress addr, int port) 確定資料包數組、數組的長度、資料包的地址和連接埠資訊。使用DatagramSocket()建立用戶端通訊端，而伺服器端則採用DatagramSocket(int port)，調用send(DatagramPacket dgp)和 receive(DatagramPacket dgp)來發送和接收資料包。本文設計的程式採用UDP。
　　（二）資訊的表示
　　使用XML技術
　　XML是以文本資料為基礎的非常靈活的格式。在通訊過程中，傳輸的資料雖然可以根據實際需要指定任意格式。但在應用中廣泛選擇XML，原因是，XML提供了切合實際的並能清楚描述和易於讀寫的格式。編寫XML檔案和解析XML檔案的工作均容易完成。通過文字編輯器可以用100％的純ASCII文本來書寫XML檔案。XML的解析工作既可自己編程來實現，也可以採用多家公司提供的XML解析器。由於XML是一種國際標準，採用XML對於程式將來功能的擴充也可帶來很多好處。
　　（三） 資訊的響應
　　在通訊過程中，資訊的響應是至關重要的。對於即時通訊系統P2P，更看重資訊響應的速度。本文所設計的P2P通訊程式提高響應速度主要從下面兩個方面進行了處理。
　　1． 隊列
　　由於P2P網路中的端點（主機）通常要接收來自很多端點的資訊，如果程式等處理完一個資訊後，再接收新的資訊，勢必會導致某些資訊的遺漏。所以接收資訊的程式只管把接收到的資訊放入隊列緩衝，處理資訊的程式則從隊列中依次取出資訊進行處理。
　　2． 多線程
　　JAVA中的多線程技術可以使多段程式同時運行。利用多線程技術可以把使用者介面、資訊接收、資訊處理分別處理，使程式更加穩定流暢，大大提高了資訊的響應速度。
　　 三、P2P通訊程式執行個體
　　（一） 功能描述
　　本程式是一個P2P通訊程式，使用此軟體的使用者可以建立P2P通訊網路。網路中的使用者之間可以方便地通訊。同時，此網路是動態，換句話說，使用者可以隨時加入和退出此網路。
　　主要功能有：
　　獲得P2P網路中端點（主機）的IP，並動態更新
　　可以向任何已知IP的端點發送文本資訊
　　可以接收其他端點發送的文本資訊
　　可以獲得某些端點退出網路的資訊
　　功能在使用者介面上的體現
　　
　　
　　（二） 程式架構
　　1． 資訊流圖
　　
　　
　　資訊流圖描述了資訊的發送和接收過程。事實上，每個端點必須同時具有發送和接收資訊的功能，因此，上圖的功能將整合在一個使用者程式中。
　　2． 類表
　　根據資訊流圖，確定相應的類實現其功能。
　　
　　
　　（二）程式流圖
　　
　　
　　
　　
　　 四、結束語
　　本程式旨在構建P2P網路通訊的基本架構，故程式提供的功能較為簡單，如只能交換文本資訊，網路通訊端連接埠固定等。讀者可以在此基礎上擴充其功能，如實現檔案傳輸、動態分配連接埠等。

本文轉自
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