通信总结——浅谈P2P通信

                               浅谈P2P通信

什么是p2p?

定义一：p2p是一种通信模式，其中参与者都有相同的能力。在Internet上，p2p是一种网络类型，它允许相同网络程序的计算机相互连接，直接访问对方的硬盘文件。

定义二：p2p（peer-to-peer)是一种对等网络计算机技术，利用客户端的处理能力，实现客户端的点对点通信。

注：说白了，就是点对点通信。

一个概念—ＮＡＴ

    NAT是Net Address Translation(网络地址转换)的简称，就是说，局域网通常靠一个具有公网IP的代理网关服务器Internet共享上网。局域网内的机器并不具备公网IP地址，它只有内网地址，假设它要和Internet上的HTTP服务器通信，代理网关便会新建一个端口来和这个网内机器关联，并通过这个端口来和HTTP服务器交换数据。最终，网内机器－> 代理网关－> HTTP服务器，在一个会话期间，各自的端口保持了映射关系，特别是代理网关和网内机器的端口映射，使得代理网关不会把接收到的数据向网内转发时，发错了机器。 

    局域网内的机器在网关处，就是靠NAT来映射端口并实现Internet连接，因此，NAT也直接被称为“端口映射”。端口映射之后，在一个会话期间保持，对于TCP连接是直到连接断开才销毁，而对于UDP，却存在一个不定的生存期，例如2秒。     我们再来分析一下上课老师提出的一个问题，就是服务器受到客户端发送过来的一条消息，然后要回复消息，服务器怎么知道局域网内某台客户机的ＩＰ地址呢？这主要是在局域网的网关处存在一个叫NAT的东西，NAT能够映射处客户机的IP然后准确的发送给服务器

实现P2P

如果两个局域网内的服务器要进行p2p通信，有四种方法：

第一：实现局域网内的数据链路层协议，就是写一个类似于TCP/IP的协议，由它来代替Windows系统里的TCP/IP协议，由它直接基于网卡硬件获取数据。这是十分复杂的。 

第二：用Internet上的公网服务器中转数据，但对于大数据量的中转，显然受到服务器和网络的负载极限的限制。 

第三：依靠Internet上的公网服务器做“媒人”，将这两台分别处于不同局域网的机器相互介绍给对方，在它们建立连接之后，服务器即脱离关系。这种方式下，服务器把A的NAT端口映射关系告诉B，又把B的NAT端口映射关系告诉A，这样AB相互知道对方的端口映射关系之后，就能建立连接。因为A和B各自的端口映射关系是靠各自的代理网关动态建立的，动态建立的映射端口不得不告知对方。 

第四：上面的第三种办法，也可以采用静态端口映射方式，这样就不需要中介服务器对A和B做介绍。在各方的代理网关上，可以在代理工具里将某个端口(如1350)和局域网内的某台机器(如内网IP为200.200.200.100，端口1360)做好静态映射，这样，代理网关会自动地将出入于1350端口的数据发往200.200.200.100的1360端口。当然，通信之前，必须对对方的端口映射关系做配置。有多少台网内机器要通信，就得映射多少个不同的端口，同时在另一个局域网内的机器就要做多少个配置。在局域网内搭建HTTP、FTP等服务器就是通过静态映射端口来实现的，这个端口一般不是HTTP、FTP的默认80和23，所以对这类站点的访问往往会在URL里加上端口号。 

    前面两种方法当然是不可行的，我们了解的一般是第三，第四种方法，第三种动态映射端口，需要增加中间服务器，第四种静态映射端口，在需要通信的各方机器很多的情况下，做手工端口映射和配置都是很繁琐的，并且一方添加一台机器，就需要在其余对方增加配置。 向我们平常用的很多软件已经实现了P2P通信，比如著名的有MSN、QQ和BitTorrent下载软件，

    P2P要解决的唯一技术难题是如何发现、定位和寻址对方，就是如何穿透NAT、HTTP、Sock等代理和如何穿透方并建立起防火墙找到对通信的问题。由于绝大多数局域网是NAT代理结构，所以前面对NAT论述比较详细，也是网上讨论最多的话题，相比之下，穿透Http、Sock代理就简单一些。此外，穿透NAT发现对等点的办法还有一些，例如多播，但由于现有Internet对多播并不友好，同时多播是无连接和不可靠的，其实现有难度。

下面附一段我P2P代码测试：

 

package P2PTest;

import java.awt.FlowLayout;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.io.ByteArrayInputStream;
import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.ObjectInputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.SocketAddress;
import java.util.Set;

import javax.swing.JButton;
import javax.swing.JComboBox;
import javax.swing.JFrame;
import javax.swing.JLabel;
import javax.swing.JTextArea;
import javax.swing.JTextField;

/**
 * UDP P2P测试客户机：发送消息，接收服务器发来的消息
 * 
 * @author yujing
 * 
 */
public class DatagramINetClient extends Thread {
	// 公网服务器地址
	private SocketAddress destAdd = new InetSocketAddress(" 192.168.1.121",
			10000);
	private DatagramSocket sendSocket;// 发送Socket对象
	// 显示接收到消息的组件
	private JTextArea jta_recive = new JTextArea(10, 25);
	private JComboBox jcb_addList = new JComboBox();// 其他客户机的地址显示

	public DatagramINetClient() {
		try {
			sendSocket = new DatagramSocket();
		} catch (Exception e) {
		}
	}

	public void run() {
		try {
			while (true) {
				byte[] recvData = new byte[1024];
				// 创建接收数据包对象
				DatagramPacket recvPacket = new DatagramPacket(recvData,
						recvData.length);
				System.out.println("等待接收数据到来。。。");
				sendSocket.receive(recvPacket);
				byte[] data = recvPacket.getData();
				System.out.println("收到数据：" + new String(data).trim());
				// 读到信息
				ByteArrayInputStream bins = new ByteArrayInputStream(data);
				ObjectInputStream oins = new ObjectInputStream(bins);
				Object dataO = oins.readObject();
				if (dataO instanceof Set) {// 服务器端的地址列表
					Set<InetSocketAddress> othersAdds = (Set<InetSocketAddress>) dataO;
					jcb_addList.removeAllItems();
					// 将收到的地址列表加入到界面下拉框中
					for (InetSocketAddress it : othersAdds) {
						jcb_addList.addItem(it);

					}

				} else if (dataO instanceof String) {
					String s = (String) dataO;
					// 显示你到界面
					jta_recive.append(s + "\r\n");
				} else {
					String s = "unknown msg:" + dataO;
					jta_recive.append(s + "\r\n");
				}
			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

	public void sendP2PMsg(String msg, InetSocketAddress dest) {
		try {
			ByteArrayOutputStream bous = new ByteArrayOutputStream();
			ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(bous);
			oos.writeObject(msg);
			oos.flush();
			byte[] data = bous.toByteArray();
			DatagramPacket dp = new DatagramPacket(data, data.length, dest);
			sendSocket.send(dp);
			System.out.println("已发送一条点对点消息to：" + dest);

		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}

	}

	public void sendRequestMsg(String msg) {
		try {
			byte[] buffer = msg.getBytes();
			DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buffer, buffer.length,
					destAdd);
			sendSocket.send(dp);
			System.out.println("已发送给服务器：" + msg);

		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

	// 显示主界面
	public void setUpUI() {
		JFrame frame = new JFrame();
		frame.setTitle("P2P测试——客户端");
		frame.setLayout(new FlowLayout());
		frame.setSize(300, 300);
		JButton button = new JButton("获取其他客户及地址");
		frame.add(button);
		frame.add(jcb_addList);
		// 发送请求给服务器端的其他客户及列表信息
		button.addActionListener(new ActionListener() {
			public void actionPerformed(ActionEvent e) {
				sendRequestMsg("取得地址");

			}
		});
		// 用户名密码标签
		JLabel la_name = new JLabel("接收到的消息");
		JLabel la_users = new JLabel("发送给：");
		final JTextField jtf_send = new JTextField(20);// 发送输入框
		JButton bu_send = new JButton("Send");
		frame.add(la_name);
		frame.add(jta_recive);
		frame.add(la_users);
		frame.add(jtf_send);
		frame.add(bu_send);
		// 发送事件监听
		ActionListener al = new ActionListener() {
			public void actionPerformed(ActionEvent e) {
				String msg = jtf_send.getText();
				// 得到选中的目标地址
				InetSocketAddress dest = (InetSocketAddress) jcb_addList
						.getSelectedItem();
				sendP2PMsg(msg, dest);
				jtf_send.setText("");

			}
		};
		bu_send.addActionListener(al);
		jtf_send.addActionListener(al);
		frame.setVisible(true);
		frame.setDefaultCloseOperation(3);

	}

	// 主函数
	public static void main(String[] args) {
		DatagramINetClient sender = new DatagramINetClient();
		sender.start();
		sender.setUpUI();
	}

}

package P2PTest;

import java.io.ByteArrayOutputStream;
import java.io.ObjectOutputStream;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

/**
 * UDP P2P测试通信转发服务器：接收，转发消息
 * @author yujing
 *
 */
public class DatagramRouteServer {
	//存放所有客户机地址的队列
	private Set<InetSocketAddress> clientAddSet = new HashSet<InetSocketAddress>();
	//启动接收的UDP端口服务器
	public void startServer() throws Exception{
		DatagramSocket socket=new DatagramSocket(10000);
		System.out.println("UDP服务器等待接收数据："+socket.getLocalSocketAddress());
		while(true){
			//指定接收缓冲区大小
			byte[] buffer=new byte[256];
			//创建接收数据包对象
			DatagramPacket packet=new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
			//阻塞等待数据到来，如果数据，存入packet中的缓冲区
			socket.receive(packet);
			//得到发送方得IP地址和端口号
			InetAddress clientAdd=packet.getAddress();
			int cientPort=packet.getPort();
			InetSocketAddress address=new InetSocketAddress(clientAdd, cientPort);
			//将这个地址加入到队列中
			clientAddSet.add(address);
			byte[] recvData=packet.getData();//取得数据
			//去掉空格
			String s=new String(recvData).trim();
			//接收到后，打印出收到的数据长度
			System.out.println("服务器收到数据："+s+"form:"+address);
			for(InetSocketAddress dclient:clientAddSet){
				String temf=address+"，到服务器取数据！";
				//转发服务器的地址和端口列表数据
				ByteArrayOutputStream bous=new ByteArrayOutputStream();
				ObjectOutputStream oos=new ObjectOutputStream(bous);
				oos.writeObject(temf);
				oos.flush();
				byte[] data=bous.toByteArray();
				DatagramPacket mp=new DatagramPacket(data, data.length);
				mp.setSocketAddress(dclient);//发送给客户端地址
				socket.send(mp);
			}
			//转发服务器断的地址列表数据
			ByteArrayOutputStream bous=new ByteArrayOutputStream();
			ObjectOutputStream oos=new ObjectOutputStream(bous);
			oos.writeObject(clientAddSet);
			oos.flush();
			byte[] data=bous.toByteArray();
			//发送服务器段保存的各个客户机的地址信息
			DatagramPacket sendp=new DatagramPacket(data, data.length);
			sendp.setSocketAddress(address);
			socket.send(sendp);
		}
	}
	/**
	 * 启动主函数
	 * @param args
	 * @throws Exception 
	 */
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		DatagramRouteServer reciver=new DatagramRouteServer();
		reciver.startServer();
	}
	 

}