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BitTorrent 協(xié)議規(guī)范（BT協(xié)議集合）

翻譯：小馬哥
日期：2004-5-22

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BitTorrent 是一種分發(fā)文件的協(xié)議。它通過URL來識別內(nèi)容，并且可以無縫的和web進行交互。它基于HTTP協(xié)議，它的優(yōu)勢是：如果有多個下載者并發(fā)的下載同一個文件，那么，每個下載者也同時為其它下載者上傳文件，這樣，文件源可以支持大量的用戶進行下載，而只帶來適當?shù)呢撦d的增長。（譯注：因為大量的負載被均衡到整個系統(tǒng)中，所以提供源文件的機器的負載只有少量增長）

一個BT文件分布系統(tǒng)由下列實體組成：
一個普通的web服務(wù)器
一個靜態(tài)的“元信息”文件
一個跟蹤（tracker）服務(wù)器
終端用戶的web瀏覽器
終端下載者

理想的情況是多個終端用戶在下載同一個文件。
要提供文件共享，那么一臺主機需要執(zhí)行以下步驟：
Ø運行一個 tracker服務(wù)器（或者，已經(jīng)有一個tracker服務(wù)器在運行了也可以）
Ø運行一個web服務(wù)器，例如apache，或者已經(jīng)有一個web服務(wù)器在運行了。
Ø在web服務(wù)器上，將文件擴展名.torrent 和MIME類型 application/x-bittorrent關(guān)聯(lián)起來（或者已經(jīng)關(guān)聯(lián)了）
Ø根據(jù) tracker服務(wù)器的 URL 和要共享的文件來創(chuàng)建一個“元信息”文件（.torrent）。
Ø將“元信息”文件發(fā)布到web服務(wù)器上
Ø在某個web頁面上，添加一個到“元信息”文件的鏈接。
Ø運行一個已經(jīng)擁有完整文件的下載者（被成為’origin’，或者’seed’，種子）

要開始下載文件，那么終端用戶執(zhí)行以下步驟：
Ø安裝 BT（或者已經(jīng)安裝）
Ø訪問提供 .torrent 文件的web服務(wù)器
Ø點擊到 .torrent 文件的鏈接（譯注：這時候，bt會彈出一個對話框）
Ø選擇要把下載的文件保存到哪里？或者是一次斷點續(xù)傳
Ø等待下載的完成。
Ø結(jié)束bt程序的運行（如果不主動結(jié)束，那么bt會一直為其它人提供文件上傳）

各個部分之間的連通性如下：
網(wǎng)站負責(zé)提供一個靜態(tài)的文件，而把BT輔助程序（客戶端）放在客戶端機器上。
Trackers從所有下載者處接收信息，并返回給它們一個隨機的peers的列表。這種交互是通過HTTP或HTTPS協(xié)議來完成的。
下載者周期性的向tracker登記，使得tracker能了解它們的進度；下載者之間通過直接連接進行數(shù)據(jù)的上傳和下載。這種連接使用的是 BitTorrent 對等協(xié)議，它基于TCP。
Origin只負責(zé)上傳，從不下載，因為它已經(jīng)擁有了完整的文件。Origin是必須的。

元文件和tracker的響應(yīng)都采用的是一種簡單、有效、可擴展的格式，被稱為bencoding，它可以包含字符串和整數(shù)。由于對不需要的字典關(guān)鍵字可以忽略，所以這種格式具有可擴展性，其它選項以后可以方便的加進來。

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Bencoding格式如下：
對于字符串，首先是一個字符串的長度，然后是冒號，后面跟著實際的字符串，例如：4:spam，就是“ spam”
整數(shù)編碼如下，以 ‘i’ 開始，然后10進制的整數(shù)值，最后以’e’結(jié)尾。例如，i3e表示3，I-3e表示-3。整數(shù)沒有大小限制。I-0e是無效的。除了 i0e外，所以以0起始的整數(shù)都無效。I0e當然表示0。
列表編碼如下，以’l’開始，接下來是列表值的編碼（也采用bencoded編碼），最后以’e’結(jié)束。例如：l4:spam4:eggse 表示 [‘spam’, ‘eggs’]。
字典編碼如下，以’d’開始，接下來是可選的keys和它對應(yīng)的值，最戶以’e’結(jié)束。例如：d3:cow3:moo4:spam4:eggse，表示{‘cow’:’moo’,’spam’:’eggs’}，而d4:spaml1:al:bee 表示 {‘spam’:[‘a’,’b’]}。鍵值必須是字符串，而且已經(jīng)排序（并非是按照字母順序排序，而是根據(jù)原始的字符串進行排序）。

元文件是采用bencoded編碼的字典，包括以下關(guān)鍵字：

announce tracker的服務(wù)器

info 它實際上是一個字典，包括以下關(guān)鍵字：

Name：
一個字符串，在保存文件的時候，作為一個建議值。僅僅是個建議而已，你可以用別的名字保存文件。
Piece length：
為了更好的傳輸，文件被分隔成等長的片斷，除了最后一個片斷以外，這個值就是片斷的大小。片斷大小幾乎一直都是2的冪，最常用的是 256k（BT的前一個版本3.2，用的是1M作為默認大小）
Pieces：
一個長度為20的整數(shù)倍的字符串。它將再被分隔為20字節(jié)長的字符串，每個子串都是相應(yīng)片斷的hash值。

此外，還有一個length或files的關(guān)鍵字，這兩個關(guān)鍵字只能出現(xiàn)一個。如果是length，那么表示要下載的僅僅是單個文件，如果是files那么要下載的是一個目錄中的多個文件。
如果是單個文件，那么length是該文件的長度。

為了能支持其它關(guān)鍵字，對于多個文件的情況，也把它當作一個文件來看，也就是按照文件出現(xiàn)的順序，把每個文件的信息連接起來，形成一個字符串。每個文件的信息實際上也是一個字典，包括以下關(guān)鍵字：
Length：文件長度
Path：子目錄名稱的列表，列表最后一項是文件的實際名稱。（不允許出現(xiàn)列表為空的情況）。
Name：在單文件情況下，name是文件的名稱，而在多文件情況下，name是目錄的名稱。

Tracker查詢。Trakcer通過HTTP的GET命令的參數(shù)來接收信息，而響應(yīng)給對方（也就是下載者）的是經(jīng)過bencoded編碼的消息。注意，盡管當前的tracker的實現(xiàn)需要一個web服務(wù)器，它實際上可以運行的更輕便一些，例如，作為apache的一個模塊。

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Tracker GET requests have the following keys:

發(fā)送給Tracker的GET請求，包含以下關(guān)鍵字：

Info_hash：
元文件中info部分的sha hash，20字節(jié)長。這個字符創(chuàng)幾乎肯定需要被轉(zhuǎn)義（譯注：在URL中，有些字符不能出現(xiàn)，必須通過unicode進行編碼）

Peer_id：
下載者的id，一個20字節(jié)長的字符串。每個下載者在開始一次新的下載之前，需要隨機創(chuàng)建這個id。這個字符串通常也需要被轉(zhuǎn)義。

Ip：
一個可選的參數(shù)，給出了peer的ip地址（或者dns名稱？）。通常用在origin身上，如果它和tracker在同一個機器上。

Port：
peer所監(jiān)聽的端口。下載者通常在在 6881 端口上監(jiān)聽，如果該端口被占用，那么會一直嘗試到 6889，如果都被占用，那么就放棄監(jiān)聽。

Uploaded：
已經(jīng)上載的數(shù)據(jù)大小，十進制表示。

Downloaded：
已經(jīng)下載的數(shù)據(jù)大小，十進制表示

Left：
該peer還有多少數(shù)據(jù)沒有下載完，十進制表示。注意，這個值不能根據(jù)文件長度和已下載數(shù)據(jù)大小計算出來，因為很可能是斷點續(xù)傳，如果因為檢查文件完整性失敗而必須重新下載的時候，這也提供了一個機會。

Event：
一個可選的關(guān)鍵字，值是started、compted或者stopped之一（也可以為空，不做處理）。如果不出現(xiàn)該關(guān)鍵字，。在一次下載剛開始的時候，該值被設(shè)置為started，在下載完成之后，設(shè)置為completed。如果下載者停止了下載，那么該值設(shè)置為stopped。

Tracker的響應(yīng)是用bencoded編碼的字典。如果tracker的響應(yīng)中有一個關(guān)鍵字failure reason，那么它對應(yīng)的是一個字符串，用來解釋查詢失敗的原因，其它關(guān)鍵字都不再需要了。否則，它必須有兩個關(guān)鍵字：Interval：下載者在兩次發(fā)送請求之間的時間間隔。Peers:一個字典的列表，每個字典包括以下關(guān)鍵字：Peer id，Ip，Port，分別對應(yīng)peer所選擇的id、ip地址或者dns名稱、端口號。注意，如果某些事件發(fā)生，或者需要更多的peers，那么下載者可能不定期的發(fā)送請求，

（downloader 通過 HTTP 的GET 命令來向 tracker 發(fā)送查詢請求，tracker 響應(yīng)一個peers 的列表）

如果你想對元信息文件或者tracker查詢進行擴展，那么需要同Bram Cohen協(xié)調(diào)，以確保所有的擴展都是兼容的。

BT對等協(xié)議基于TCP，它很有效率，并不需要設(shè)置任何socket選項。（譯注：BT對等協(xié)議指的是peer與peer之間交換信息的協(xié)議）
對等的兩個連接是對稱的，消息在兩個方向上同樣的傳遞，數(shù)據(jù)也可以在任何一個方向上流動。
一旦某個peer下載完了一個片斷，并且也檢查了它的完整性，那么它就向它所有的peers宣布它擁有了這個片斷。

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連接的任何一端都包含兩比特的狀態(tài)信息：是否choked，是否感興趣。Choking是通知對方，沒有數(shù)據(jù)可以發(fā)送，除非unchoking發(fā)生。Choking的原因以及技術(shù)后文解釋。

一旦一端狀態(tài)變?yōu)閕nterested，而另一端變?yōu)榉莄hoking，那么數(shù)據(jù)傳輸就開始了。（也就是說，一個peer，如果想從它的某個peer那里得到數(shù)據(jù)，那么，它首先必須將它兩之間的連接設(shè)置為 interested，其實就是發(fā)一個消息過去，而另一個peer，要檢查它是否應(yīng)該給這個家伙發(fā)送數(shù)據(jù)，如果它對這個家伙是 unchoke，那么就可以給它發(fā)數(shù)據(jù)，否則還是不能給它數(shù)據(jù)）Interested狀態(tài)必須一直被設(shè)置――任何時候。要用點技巧才能比較好的實現(xiàn)這個目的，但它使得下載者能夠立刻知道哪些peers將開始下載。

對等協(xié)議由一個握手開始，后面是循環(huán)的消息流，每個消息的前面，都有一個數(shù)字來表示消息的長度。握手的過程首先是先發(fā)送19，然后發(fā)送“BitTorrent protocol”。19就是“BitTorrent protocol”的長度。
后續(xù)的所有的整數(shù)，都采用big-endian 來編碼為4個字節(jié)
在協(xié)議名稱之后，是8個保留的字節(jié)，這些字節(jié)當前都設(shè)置為0。
接下來對元文件中的 info 信息，通過 sha1 計算后得到的 hash值，20個字節(jié)長。接收消息方，也會對 info 進行一個 hash 運算，如果這兩個結(jié)果不一樣，那么說明對方要的文件，并不是自己所要提供的，所以切斷連接。

接下來是20個字節(jié)的 peer id。
這就是握手過程

接下來就是以消息長度開始的消息流，這是可選的。長度為0 的消息，用于保持連接的活動狀態(tài)，被忽略。通常每隔2分鐘發(fā)送一個這樣的消息。

其它類型的消息，都有一個字節(jié)長的消息類型，可能的值如下：

‘choke’, ‘unchoe’, ‘interested’, not interested’類型的消息不再含有其它數(shù)據(jù)了。

‘bitfield’永遠也僅僅是第一個被發(fā)送的消息。它的數(shù)據(jù)實際是一個位圖，如果downloader已經(jīng)發(fā)送了某個片斷，那么對應(yīng)的位置1，否則置0。Downloaders如果一個片斷也沒有，可以忽略這個消息。（通過這個消息，能知道什么了？）

‘have’類型的消息，后面的數(shù)據(jù)是一個簡單的數(shù)字，它是下載者剛剛下載完并檢查過完整性的片斷的索引。（由此，可以看到，peer通過這種消息，很快就相互了解了誰都有什么片斷）

‘request’類型的消息，后面包含索引、開始位置和長度)長度是2的冪。當前的實現(xiàn)都用的是215 ，而關(guān)閉連接的時候，請求一個超過2 17的長度。(這種類型的消息，就是當一個peer希望另一個peer給它提供片斷的時候，發(fā)出的請求)

‘cancel’類型的消息，它的數(shù)據(jù)和’request’消息一樣。它們通常只在下載趨向完成的時候發(fā)送，也就是在‘結(jié)束模式“階段發(fā)送。在一次下載接近完成的時候，最后的幾個片斷需要很長時間才能下載完。為了確保最后幾個片斷盡快下載完，它向所有的peers發(fā)送下載請求。為了保證這不帶來可怕的低效，一旦某個片斷下載完成，它就其它peers發(fā)送’cancel’消息。（意思就是說，我不要這個片斷了，你要是準備好了，也不用給我發(fā)了，可以想象，如果對方還是把數(shù)據(jù)發(fā)送過來了，那么這邊必須忽略這些重復(fù)的數(shù)據(jù)）。

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‘piece’類型的消息，后面保護索引號、開始位置和實際的數(shù)據(jù)。注意，這種類型的消息和 ‘request’消息之間有潛在的聯(lián)系（譯注：因為通常有了request消息之后，才會響應(yīng)‘piece’消息）。如果choke和unchoke消息發(fā)送的過于迅速，或者，傳輸速度變的很慢，那么可能會讀到一些并不是所期望的片斷。（也就是說，有時候讀到了一些片斷，但這些片斷并不是所想要的）

posted on 2008-04-25 22:47 大龍閱讀(1402) 評論(0) 編輯收藏引用

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