用java实现一个p2p种子搜索功能的方法

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很多年前对p2p就有很大的兴趣，不过都是停留在理论上，一直没有机会去真正的实践。最近把这个东西实现了一下，从刚开始入手到现在，我觉得有些东西可以分享一下。进入正题吧那就

基本概念

再讲p2p之前，我想先讲一下我们是如何进行下载文件的。我列举一下几种文件下载的方式

1.使用http协议下载，使用的最多的可能就是通过浏览器进行文件的下载。

2.使用ftp下载，ftp有两种模式，一种是port(主动)模式，这种模式客户端会在本地开启一个端口N(>1023)建立ftp连接，然后发送给ftp服务器N+1监听端口用来数据传输，当有防火墙或者客户端被nat的情况下就无法下载。另外一种方式是被动模式(passive)，这种模式ftp服务端除了21端口以外会开启一个另外大于1023的端口，也就是说客户端会主动发起ftp连接和数据传输连接，只要ftp服务器开放了这个端口那就不会有问题。

上面两种方式可以统称为cs架构，这种架构下面，资源都集中在服务端，当数据量大到一定程度的时候就会出现问题。为了解决这个问题，我们可能会想到分布式去中心化，于是p2p应运而生，p2p即 peer to peer，这是一种对等架构，每个节点既是客服端又是服务端。

p2p架构

当把资源都存储在每个节点上面的时候，我们可能会想，当我下载一个资源的时候 ，那我怎么知道这个文件在那些机器上面能下载呢？

早期的p2p架构中存在一个tracker的角色，这个tracker负责存储文件的元数据信息。那么现在文件会保存在每个peer上面，然后通过tracker获取文件信息。

这种架构下面我们所有的文件都分布式了，只是tracker会负责存储所有文件的元数据信息，所以tracker只需要存储少量数据，相对于存在文件会相对轻松很多了。

但是一旦出现tracker服务器挂了或者服务不可用那么就会导致所有的文件都无法下载，因为它还没有完全的分布式，为了完全的去中心化，后面出来一种trackerless架构，

这个时候不在存在tracker这个东西，所有的文件包括文件的元数据信息都分布式存储。

DHT

DHT(Distributed Hash Table)分布式哈希表，它是用来代替tracker。实现dht的算法有很多，比如Kademlia算法等等。
几个概念：

1.nodeid 在dht网络中每个nodeid都是160bit

2.XOR 两个节点之间的距离使用异或来计算

3.routting table路由表

这里的话还是主要讲实现所以原理这部分的话 网上也有很多资料 大家可以参考看看

如何实现

实现种子搜索分为两步，第一步是爬虫，用来爬取网上的种子信息，第二步是加入搜索。

需要具备以下知识：种子,bittorrent dht 协议,bencoded

提到p2p不得不提种子，就是那种.torrent结果的那种文件，大家可能都是用过bt种子下载过文件，下载文件使用的是bittorrent协议。那么如何收集网络上面的种子呢？

bt种子包含的主要字段：戳：https://segmentfault.com/a/1190000000681331

在dht中获取的种子叫trackerless torrent，没有announce这个属性，但是会有nodes属性来代替。官方建议不要router.bittorrent.com把这个添加到种子里面，也不要添加到路由表。

1.如何从dht中获取种子

如果想要得到种子信息，那么必须要对DHT Protocol深入了解，bep_0005描述了DHT Protocol

具体可以戳这里 http://www.bittorrent.org/beps/bep_0005.html

如何实现一个路由表：

路由表覆盖了所有Node的id，从0到2的160次方。路由表可以由bucket组成，每个bucket覆盖了所有node的一部分。

刚开始一个路由表只有一个bucket，覆盖了所有的nodeid。每个bucket，只能hold最多K个nodes，当前这个K值是8。如果bucket已经满了，并且里面的node都是好的，而且自身的nodeid不在这个bucket里面，那么就讲原来的bucket分成两个新的bucket，分别覆盖0..2¹⁵⁹和2¹⁵⁹..2¹⁶⁰。

当一个bucket已经满了的时候，新node很容易被丢弃，如果这里面的node掉线了，那么就会被replace。如果一个节点最近15分钟都没有ping过，那么就对这个节点发起ping，如果没有返回response，那么这个节点也会被replace。

每一个bucket应该有一个last changed属性，用来表明这个bucket的活跃度。这几种情况会更新这个字段：

1.bucket里面的node被ping了并且有response

2.一个node添加到了这个bucket里面

3.bucket里面的node被replace了

bucket在15分钟之内没有更新这个字段的话 ，那么就会随机选取一个在该bucket范围内的id，做find_node操作。

KRPC Protocol

dht网络中通过KRPC Protocol来传递消息。

1.ping

ping查询主要用来心跳检查

2.find_node

查找一个节点，对方会从自己的路由表中查询最近的N个节点返回，一般是8个

3.get_peers

根据infohash查找拥有该infohash的peer，如果查到到返回peers，没有查找到返回nodes

4.announce_peer

告诉其他的peers，自己也拥有infohash。

注意以上四个都会刷新路由表

一开始路由表里面没有任何节点，所以需要从超级节点(例如dht.transmissionbt.com等等)通过find_node请求来查找并添加节点，返回的节点在进行find_node。

我自己实现的路由表稍微和上面描述的不太一样。

dht网络中采用udp进行数据传输，所以我只用开启一个upd端口不断的发送find_node请求建立路由表，然后通过get_peers和announce_peer来获取种子的infohash。

当我们加入dht网络后，通过上面介绍的四个方法只能得到种子文件的infohash，所以我们还需要通过infohash来下载种子，具体可以参照bep_009http://www.bittorrent.org/beps/bep_0009.html

我们主要通过bep_009来获取种子的名字字段，获取了文件名字段就可以根据名字和infohash来建立索引提供搜索。（这里主要构建磁力链接，有了磁力链接就可以去迅雷，百度网盘等去下载资源啦）

大部分磁力链接格式：magnet:?xt=urn:btih:infohash

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