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摘要：系統(tǒng)QtP2Pfile-sharingSystem(QPS)是利用Qt開發(fā)的P2P文件共享系統(tǒng)。QPS采用P2P中的混合模式，此模式結(jié)合了集中目錄式和純分布式兩者的優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)上具有簡(jiǎn)易性，在共享度上具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性。QPS的最大特點(diǎn)是加入了策略。這種策略能限制一些用戶只下載而不共享資源的行為。策略的引入是為了鼓勵(lì)用戶與其他人分享自己的資源，而不僅僅是索取。入策略的QPS不僅能比較有效的限制只下載不分享的行為，而且對(duì)系統(tǒng)的壽命也有相當(dāng)程度的提高。

關(guān)鍵詞：文件共享；P2P；策略；Qt

C/S式架構(gòu)造就了一批著名的門戶網(wǎng)站，如雅虎，新浪等。這些網(wǎng)站容易受到黑客的親睞后果是服務(wù)崩潰。C/S式架構(gòu)只有一個(gè)服務(wù)器或服務(wù)機(jī)群，服務(wù)器一旦崩潰，它提供的服務(wù)也將停止。而P2P式架構(gòu)卻正好相反，它沒有服務(wù)器(相對(duì)C/S架構(gòu)而言)或服務(wù)器是分布的，一個(gè)服務(wù)器崩潰了，其他的服務(wù)器照樣能提供服務(wù)。這種架構(gòu)能有效的抵抗DDOS攻擊，它的安全性有很可靠的保障。另外,采用P2P式架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)資源共享系統(tǒng)不但大大的減輕了單個(gè)服務(wù)器的負(fù)擔(dān)，而且也提高了很大的安全性。人們也可以通過這種架構(gòu)建立自己的信息天地，與其他的人分享自己的資源。

1系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的重點(diǎn)與難點(diǎn)

系統(tǒng)QPS在Linux上用Qt開發(fā)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理和策略都并不復(fù)雜，但這不代表系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)也是簡(jiǎn)單的。對(duì)于系統(tǒng)的整個(gè)實(shí)現(xiàn)來說，有三個(gè)地方是最重要的，也是比較難的。先介紹系統(tǒng)運(yùn)行流程：

(1)Group-leaderpeer運(yùn)行，并連接上其他的任意某個(gè)Group-leaderpeer；

(2)Ordinarypeer連接（登陸）某個(gè)Group-leaderpeer，并把所資源表發(fā)送個(gè)Group-leaderpeer；

(3)Group-leaderpeer將已連接的其他PC的資源表發(fā)送給此ordinarypeer；

(4)Ordinarypeer瀏覽資源并選擇下載或則向Group-leaderpeer發(fā)送資源搜索請(qǐng)求；

(5)Group-leaderpeer將資源表中符合搜索的資源所在ordinarypeer的IP發(fā)給請(qǐng)求ordinarypeer，同時(shí)向其他以連接的Group-leaderpeer發(fā)送搜索請(qǐng)求，其他的Group-leaderpeer將資源IP反饋，收到反饋后再發(fā)送個(gè)搜索ordinarypeer；

(6)Ordinarypeer從獲得的資源表中選擇下載，即與另一個(gè)ordinarypeer建立連接，下載完畢后斷開連接。

從上面的過程可以看出，系統(tǒng)共有三個(gè)通信鏈路，分別是：

(1)Group-leaderpeer與Group-leaderpeer之間的通信；

(2)ordinarypeer與Group-leaderpeer之間的通信；

(3)ordinarypeer與ordinarypeer之間的通信。

三個(gè)通信鏈路上的信息都是不一樣的。因此，必須給三個(gè)通信鏈路都制定相應(yīng)的通信協(xié)議。QPS不是多線程的，因此對(duì)每個(gè)通信套接字來說，都必須知道對(duì)方的套接字。這在實(shí)現(xiàn)上也存在一定的難度，這個(gè)是由開發(fā)工具而帶來的。最后一個(gè)難度是NAT穿透問題。為了解決不同局域網(wǎng)間的通信，這個(gè)問題的解決是必須的。由于開發(fā)硬件環(huán)境的限制，現(xiàn)版本的QPS本沒有考慮這個(gè)問題。也就是說，實(shí)現(xiàn)的版本是局域網(wǎng)內(nèi)的。在此，需要指出的是，NAT的問題并沒有違背QPS的目的。首先，QPS只是當(dāng)前的一個(gè)版本，以后可能會(huì)進(jìn)一步完善；再者，在將來IPv6的推出就自然而然的解決了不同局域網(wǎng)內(nèi)通信這一問題。

2實(shí)現(xiàn)過程

針對(duì)上節(jié)的三個(gè)通信鏈路，必須要設(shè)計(jì)好三個(gè)通信協(xié)議。先看下QPS中需要傳輸?shù)母鞣N信息。如圖1：

通信鏈路上的信息表示的意義如下：

Downloadrequest：文件下載請(qǐng)求信息；

Filedata：文件數(shù)據(jù)；

Localsharelist：本地的共享信息列表，包括文件名，文件大小，下載次數(shù)等；

Sharelist：Group-leaderpeer上的共享信息列表；

Searchmessage：文件搜索信息，包括文件名及搜索跳數(shù)；

Searchresult：返回的搜索結(jié)果，包括文件名和文件所在IP；

Otherleadermsg：其他leaderpeer上的信息，包括連接ordinarypeer數(shù)目和文件數(shù)量等；

Localsharemsg：和otherleadermsg一樣。

（1）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)定義。

為了實(shí)現(xiàn)以上三個(gè)通信協(xié)議，首先規(guī)定了一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以區(qū)別不同的通信信息。個(gè)種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)如下：

#defineFILEINFO1//文件信息

#defineSHAREINFO2//共享列表信息

#defineDOWNLOAD3//下載請(qǐng)求信息#defineSEARCH4//文件搜索信息

#defineLEADERINFO5//Group-leaderpeer信息

#defineFILEDATA6//文件數(shù)據(jù)

#defineMAX_SIZE(2048*10)//文件數(shù)據(jù)的大小

typedefstruct

{

inttype;//表示是何種信息，下同

ULONGsize;//文件大小

ULONGdownloadTimes;//文件下載次數(shù)

charname［100］;//文件名

}FileMsg;//文件信息結(jié)構(gòu)體

typedefstruct

{

inttype;

ULONGsize;//文件大小

ULONGdownloadTimes;//文件下載次數(shù)

charip［20］;//文件所在IP

charname［100］;//文件名

}ShareMsg;//共享信息列表結(jié)構(gòu)體

typedefstruct

{

inttype;

ULONGsize;//文件大小

ULONGseek;//文件數(shù)據(jù)塊在文件中的位置

charname［100］;//文件名

}DownloadMsg;//下載請(qǐng)求結(jié)構(gòu)體

typedefstruct

{

inttype;

ULONGtips;//文件搜索跳數(shù)

charname［100］;//文件名

}SearchMsg;//文件搜索結(jié)構(gòu)體

typedefstruct

{

inttype;

ULONGconnectedNumber;//連接數(shù)量

ULONGfileNumber;//文件數(shù)目

charip［20］;//Group-leaderpeer的IP

}LeaderMsg;//Group-leaderpeer信息結(jié)構(gòu)體

typedefstruct

{

inttype;

ULONGseek;//文件數(shù)據(jù)塊在文件中的位置

ULONGbytes;//buff中的實(shí)際字節(jié)數(shù)

ULONGsize;//文件大小

charname［100］;//文件名

charbuff［MAX_SIZE］;//文件數(shù)據(jù)

}FileData;//文件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體

（2）信息傳輸函數(shù)的聲明。

voiduploadShareList(constFileMsg&file);//uploadlocalsharelisttoleader

voiddownload(constDownloadMsg&msg);//downloadfiledata

voidsearch(QStringfileName,UINTtips);//searchafile

voiddownShareList();//downloadotherpeers''''sharelistfromleader

voidotherLeadersInfo();//getotherleaders''''infothroughtheconnectedleader

voidsearchBack();//seachresultback,readit

voiduploadFile(intsock);//uploadthefiledatathatdownloaderrequested

voidreceiveList(intsock);//receivepeer''''ssharelist

voidsendShareList(ComSocket*socket);//sendsharelisttopeer->socket

voidsendOtherLeaderInfo(ComSocket*socket);//sendotherleaders''''infotopeer

voidsendLeaderInfo(ComSocket*socket);//sendleader''''sinfotosomeleader

voidsearch(intsock);//receivedsearchrequestfrompeer

voidremoteSearch(SearchMsgmsg);//sendsearchtologonedleader

voidleaderSearch(intsock);//receivedleader''''ssearchrequest

voidsearchBack();//receivedsearchresultfromleader

以上函數(shù)是根據(jù)上面的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而聲明的。每個(gè)函數(shù)都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。這些函數(shù)是整個(gè)系統(tǒng)的核心。

設(shè)計(jì)了解決通信問題的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù)的聲明后，剩下需要做的便是具體編碼，將聲明的函數(shù)加以實(shí)現(xiàn)，最后測(cè)試其是否正確便真正意義上的解決了上面敘述的難點(diǎn)問題，也是核心問題。

（3）用戶接口。

QPS只給用戶提供了簡(jiǎn)單的操作接口，但我相信這是足夠的。具體的用戶接口如下：

連接選擇：讓用戶選擇想要連接的Group-leaderpeer。

上傳數(shù)目設(shè)置：為了限制上傳量，保障用戶的系統(tǒng)資源(CPU，網(wǎng)絡(luò)帶寬等)。

搜索設(shè)置：讓用戶輸入文件名及搜索跳數(shù)。

下載選擇：雙擊文件名即可下載該文件。共享目錄設(shè)置：讓用戶選擇想要共享的目錄

下載目錄設(shè)置：讓用戶選擇下載文件放置的路徑

除了上述用戶可以直接操作的接口外，還有些接口是用戶不可操作的。這些接口是用來顯示當(dāng)前系統(tǒng)的運(yùn)行情況。比如，下載顯示用來顯示當(dāng)前正在下載的文件，包括下載速率，已下載文件的大小等；而下載完成列表顯示的則是系統(tǒng)自啟動(dòng)以來下載的所有文件列表。對(duì)于許多的其他文件共享系統(tǒng)來說，它們都有豐富的接口，盡可能的讓用戶使用更簡(jiǎn)便。QPS的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的主要目的是在原理和策略上挖掘網(wǎng)絡(luò)資源，使得網(wǎng)絡(luò)資源能夠盡可能的廣泛共享。因此，在界面上只做了基本的接口。

（4）配置文件。

為方便用戶的各項(xiàng)設(shè)置，QPS中也有許多的配置文件。這些配置文件在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)會(huì)被自動(dòng)的讀取，相應(yīng)的變量會(huì)被賦值。用戶改變某個(gè)設(shè)置后，這項(xiàng)設(shè)置同樣會(huì)被寫入到配置文件中，并在下次運(yùn)行時(shí)被讀取。這類配置文件典型的是下載目錄和共享目錄的設(shè)置。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，會(huì)找到當(dāng)前共享目錄路徑，并獲取該目錄下文件信息。還有一類配置文件是可作為用戶輸入的文本文件。比如leaders.dat這個(gè)文件就是用來讓用戶輸入可以選擇連接的Group-leaderpeerIP的。記錄文件被下載次數(shù)的配置文件對(duì)用戶來說是不可更改的，這是為了防止用戶惡意修改此文件以獲得totalValue，達(dá)到少共享文件就可以下載大量文件的目的。

文件共享系統(tǒng)QPS是在上面敘述的四點(diǎn)上一步一步加以實(shí)現(xiàn)的，其中也有考慮不全的地方，反反復(fù)復(fù)經(jīng)過了幾次修改。在提供基本功能上，工作重點(diǎn)都放在協(xié)議的實(shí)現(xiàn)上。由于Qt開發(fā)平臺(tái)沒有對(duì)網(wǎng)絡(luò)程序提供豐富的接口，許多的接口不得不自己一步一步實(shí)現(xiàn)并測(cè)試正確性。在這點(diǎn)上，對(duì)QPS的實(shí)現(xiàn)確實(shí)用相當(dāng)大的影響。當(dāng)然，這帶來的好處是二次開發(fā)比較簡(jiǎn)便，因?yàn)樯蠈拥慕涌诙际且呀?jīng)實(shí)現(xiàn)了的，正確性很高。

參考文獻(xiàn)

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