peer之间的通信协议

peer之间的通信协议

 peer之间的通信协议又称为peer wire protocal，即peer连线协议，它是一个基于TCP协议的应用层协议。

 为了防止有的peer只下载不上传，BitTorrent协议建议，客户端只给那些向它提供最快下载速度的4个peer上传数据。简单地说就是谁向我提供下载，我也提供数据供它下载；谁不提供数据给我下载，我的数据也不会上传给它。客户端每隔一定时间，比如10秒，重新计算从各个peer处下载数据的速度，将下载速度最快的4个peer解除阻塞，允许这4个peer从客户端下载数据，同时将其他peer阻塞。

 一个例外情况是，为了发现下载速度更快的peer，协议还建议，在任一时刻，客户端保持一个优化非阻塞peer，即无论该peer是否提供数据给客户端下载，客户端都允许该peer从客户端这里下载数据。由于客户端向peer上传数据，peer接着也允许客户端从peer处下载数据，并且下载速度超过4个非阻塞peer中的一个。客户端每隔一定的时间，如30秒，重新选择优化非阻塞peer。

当客户端与peer建立TCP连接后，客户端必须维持的几个状态变量如下表所示。

 客户端必须维持的状态变量

状 态 变 量	含    义
am_chocking	该值若为1，表明客户端将远程peer阻塞。此时如果peer发送数据请求给客户端，客户端将不会理会。也就是说，一旦将peer阻塞，peer就无法从客户端下载到数据；该值若为0，则刚好相反，即表明peer未被阻塞，允许peer从客户端下载数据
am_interested	该值若为1，表明客户端对远程的peer感兴趣。当peer拥有某个piece，而客户端没有，则客户端对peer感兴趣。该值若为0，则刚好相反，即表明客户端对peer不感兴趣，peer拥有的所有piece，客户端都拥有
peer_chocking	该值若为1，表明peer将客户端阻塞。此时，客户端无法从peer处下载到数据。该值若为0，表明客户端可以向peer发送数据请求，客户端将进行响应
peer_interested	该值若为1，表明peer对客户端感兴趣。也即客户端拥有某个piece，而peer没有。该值若为0，表明peer对客户端不感兴趣

当客户端与peer建立TCP连接后，客户端将这几个变量的值设置为。

am_chocking  = 1。

am_interested  = 0。

peer_chocking  = 1。

peer_interested = 0。

当客户端对peer感兴趣且peer未将客户端阻塞时，客户端可以从peer处下载数据。当peer对客户端感兴趣，且客户端未将peer阻塞时，客户端向peer上传数据。

除非另有说明，所有的整数型在本协议中被编码为4字节值（高位在前低位在后），包括在握手之后所有信息的长度前缀。

客户端与一个peer建立TCP连接后，首先向peer发送握手消息，peer收到握手消息后回应一个握手消息。

l 握手消息是一个长度固定为68字节的消息。消息的格式如下：

消息格式中一些参数的含义如下表所示。

握手消息

参    数	含    义
pstrlen	pstr的长度，该值固定为19
pstr	BitTorrent协议的关键字，即“BitTorrent protocol”
reserved	占8字节，用于扩展BT协议，一般这8字节都设置为0。有些BT软件对BT协议进行了某些扩展，因此可能看到有些peer发来的握手消息这8个字节不全为0，不过不必理会，这不会影响正常的通信
info_hash	与发往Tracker的GET请求中的info_hash为同一个值，长度固定为20字节

peer_id与发往Tracker的GET请求中的peer_id为同一个值，长度固定为20字节。一般从peer_id可以识别出BT软件的类型，例如，某peer发来的握手消息中peer_id的前8个字节为“-AZ2060-”，则可以断定对方使用的是Azureus；若为“-BCxxxx-”，x为数字，则对方使用的是BitComet。

对于除握手消息之外的其他所有消息，其一般的格式为：

length prefix（长度前缀）占4个字节，指明message ID和payload的长度和。message ID（消息编号）占一字节，是一个10进制的整数，指明消息的编号。payload（负载），长度未定，是消息的内容。

l keep_alive消息：

keep_alive消息的长度固定，为4字节，它没有消息编号和负载。如果一段时间内客户端与peer没有交换任何消息，则与这个peer的连接将被关闭。keep_alive消息用于维持这个连接，通常如果2分钟内没有向peer发送任何消息，则发送一个keep_alive消息。

l choke消息：

choke消息的长度固定，为5字节，消息长度占4个字节，消息编号占1个字节，没有负载。该消息的功能是，发出该消息的peer将接收该消息的peer阻塞，暂时不允许其下载自己的数据。

l unchoke消息：1>

unchoke消息的长度固定，为5字节，消息长度占4个字节，消息编号占1个字节，没有负载。客户端每隔一定的时间，通常为10秒，计算一次各个peer的下载速度，如果某peer被解除阻塞，则发送unchoke消息。如果某个peer原先是解除阻塞的，而此次被阻塞，则发送choke消息。

l interested消息：

interested消息的长度固定，为5字节，消息长度占4个字节，消息编号占1个字节，没有负载。当客户端收到某peer的have消息时，如果发现peer拥有了客户端没有的piece，则发送interested消息告知该peer，客户端对它感兴趣。

l not interested消息：

not interested消息的长度固定，为5字节，消息长度占4个字节，消息编号占1个字节，没有负载。当客户端下载了某个piece，如果发现客户端拥有了这个piece后，某个peer拥有的所有piece，客户端都拥有，则发送not interested消息给该peer。

l have消息： 

have消息的长度固定，为9字节，消息长度占4个字节，消息编号占1个字节，负载为4个字节。负载为一个整数，指明下标为index的piece，peer已经拥有。每当客户端下载了一个piece，即将该piece的下标作为have消息的负载构造have消息，并把该消息发送给所有与客户端建立连接的peer。

l bitfield消息：

bitfield消息的长度不固定，其中X是bitfield(即位图)的长度。当客户端与peer交换握手消息之后，就交换位图。位图中，每个piece占一位，若该位的值为1，则表明已经拥有该piece；为0则表明该piece尚未下载。具体而言，假定某共享文件共拥有801个piece，则位图为101个字节，位图的第一个字节的最高位指明第一个piece是否拥有，位图的第一个字节的第二高位指明第二个piece是否拥有，依此类推。对于第801个piece，需要单独一个字节，该字节的最高位指明第801个piece是否已被下载，其余的7位放弃不予使用。

l request消息：

request消息的长度固定，为17个字节，index是piece的索引，begin是piece内的偏移，length是请求peer发送的数据的长度。当客户端收到某个peer发来的unchoke消息后，即构造request消息，向该peer发送数据请求。前面提到，peer之间交换数据是以slice（长度为16KB的块）为单位的，因此request消息中length的值一般为16K。对于一个256KB的piece，客户端分16次下载，每次下载一个16K的slice。

l piece消息：

piece消息是另外一个长度不固定的消息，长度前缀中的9是id、index、begin的长度总和，index和begin固定为4字节，X为block的长度，一般为16K。因此对于piece消息，长度前缀加上id通常为00 00 40 09 07。当客户端收到某个peer的request消息后，如果判定当前未将该peer阻塞，且peer请求的slice，客户端已经下载，则发送piece消息将文件数据上传给该peer。

l cancel消息：

cancel消息的长度固定，为17个字节，len、index、begin、length都占4字节。它与request消息对应，作用刚好相反，用于取消对某个slice的数据请求。如果客户端发现，某个piece中的slice，客户端已经下载，而客户端又向其他peer发送了对该slice的请求，则向该peer发送cancel消息，以取消对该slice的请求。事实上，如果算法设计合理，基本不用发送cancel消息，只在某些特殊的情况下才需要发送cancel消息。

l port消息：

port消息的长度固定，为7字节，其中listen-port占两个字节。该消息只在支持DHT的客户端中才会使用，用于指明DHT监听的端口号，一般不必理会，收到该消息时，直接丢弃即可。