历史 早期的BT下载主要是通过开放的网站,进行种子资源的公布。在利用tracker中心服务器完成下载peer的交换,最终实现从下载用户的电脑中获取资源。 在这个过程中,存在两个风险比较大的点: 第一个公布种子的网站,种子文件包含了所需要下载资源的全部信息,很容易被检测出种子内容是否合规,从而关闭种子公布资源站点。 第二个提供tracker的中心服务节点,这个也是很容易从种子中查询到的,很容易被封杀。导致P2P自由的分享环境被打破。 在这个基础上,就出现替代tracker服务器和种子一些新方法,我们简单的介绍下比较主流的去中心化tracker和种子分享网站的P2P分享网络。 torrentandmagnet 首先从第一步获取种子开始,我们一般想找一部电影游戏或者一些其他资源,一般都是网盘搜索,或者去BT站,PT去找种子,或者论坛上去找链接。先介绍下种子和磁链的关系,种子一般以。torrent结尾的索引文件。torrentd8:announce62:https:xxxxx。im。xxx88696dc48cbdad7518e4b111b83ee77c7:comment14:TorrenTGui。ORG10:createdby13:uTorrent221013:creationdatei1523099215e8:encoding5:UTF84:infod6:lengthi23715250176e4:name14:SKYHUNTER。iso12:piecelengthi4194304e6:pieces113100:xxx 这种被序列化的信息就是种子了,里面使用的是一种明文的序列化方法。bencode第二节简单介绍。 反序列化里面主要包含以下信息:announce:Tracker的主服务器announcelist:Tracker服务器列表comment:种子文件的注释comment。utf8:种子文件注释的utf8编码creationdate:种子文件建立的时间,是从1970年1月1日00:00:00到现在的秒数。encoding:种子文件的默认编码,比如GB2312,Big5,utf8等info:所有关于下载的文件的信息都在这个字段里,根据下载的是单个文件还是多个文件,子字段的项目会不同。files:表示文件的名字,大小,该字段包含如下三个子字段:length:文件的大小,用byte计算path:文件的名字,在下载时不可更改path。utf8:文件名的UTF8编码, 多文件Torrent的结构的树形图为MultifileTorrentannounceannouncelistcommentcomment。utf8creationdateencodinginfofileslengthpathpath。utf8namename。utf8piecelengthpiecespublisherpublisherurlpublisherurl。utf8publisher。utf8nodes 单文件Torrent的结构的树形图为SingleFileTorrentannounceannouncelistcommentcomment。utf8creationdateencodinginfolengthnamename。utf8piecelengthpiecespublisherpublisherurlpublisherurl。utf8publisher。utf8nodesmagnet 为了解决第一种子文件包含的内容信息太多,容易被检测中其中的关键信息。第二种子文件过大,不太容易扩散分享。出现了一种替代种子文件的信息字符串就是磁力链接。形如:magnet:?xturn:btih:b7d9b9d9df8d7678af1f2542677e195fdbdb1674 其中主要字段是btih,其实这里的值就是bt种子文件中info字段sha1值的base32编码后的字符串。 bencode 种子文件的bencode包含四种类型的编码:string类型 string类型的编码格式为〔length〕:〔string〕。以字符串的长度开头,加一个冒号,并以字符串内容结束。 示例:abc3:abcint类型 int类型的编码格式为i〔int〕e。以i开头,加上数字,以e结尾。 示例:123i123eList类型 List类型的编码格式为l〔object〕e。以l开头,加上列表中各个元素的编码(元素的类型同样为BEncoding支持的类型),以e结尾。 示例:Listabc,123l3:abci123eeDictionarystring,object类型 Dictionarystring,object类型的编码格式为d〔KeyValuePair〕e。以d开头,加上字典中每个键值对的编码,以e结尾。 示例:Dictionary{name:createchen},{age:23}d4:name11:createchen3:agei23ee 以上编码list和dictionary支持嵌套。bencode编码方式也被用在后续的BT查询消息的构建上。 去中心化的peer交换网络DHT 在去中心化的交换网络上,每个用户(node)都会存储一部分种子信息和种子索引信息。这些索引信息里面包含自己正在下载的资源(peer)、自己周边正在下载的资源信息(peer)、以及一些可能拥有某种子资源的信息(node)。当我们获取到某个种子或者磁链时,就会到这个网络中查询哪些用户在进行这个种子的资源下载,获取这些用户的peer信息(包含ipporttoken),然后和这些peer进行连接,获取资源。在查询的过程中,主要利用krpc进行调用,krpc是一种基于udp的rpc调用服务。 krpc 基本结构如下:{t:aa,transcationID216twobytey:r,messagetypequeryqresponsererroreq:。pingfindnodegetpeersr:{}ea:queryparams} 一条KRPC消息由一个独立的字典组成,其中有2个关键字是所有的消息都包含的,其余的附加关键字取决于消息类型。每一个消息都包含t关键字,它是一个代表了transactionID的字符串类型。transactionID由请求节点产生,并且回复中要包含回显该字段,所以回复可能对应一个节点的多个请求。transactionID应当被编码为一个短的二进制字符串,比如2个字节,这样就可以对应216个请求。另一个每个KRPC消息都包含的关键字是y,它由一个字节组成,表明这个消息的类型。y对应的值有三种情况:q表示请求,r表示回复,e表示错误。 主要包含以下四个操作:ping 检测节点是否存活。 最基础的请求是一个ping。qping,一个ping请求有一个参数,id,它的值是一个20字节的字符串,包含网络字节排序的发送者的节点ID。一个ping的适当回复有一个关键字id,包含发出回复的节点的节点ID。arguments:{id:queryingnodesid}response:{id:queriednodesid}ExamplePacketspingQuery{t:aa,y:q,q:ping,a:{id:abcdefghij0123456789}}bencodedd1:ad2:id20:abcdefghij0123456789e1:q4:ping1:t2:aa1:y1:qeResponse{t:aa,y:r,r:{id:mnopqrstuvwxyz123456}}bencodedd1:rd2:id20:mnopqrstuvwxyz123456e1:t2:aa1:y1:refindnode 查找节点。 findnode被用来查找给定ID的节点的联系信息。这时KPRC协议中的qfindnode。findnode请求包含2个参数,第一个参数是id,包含了请求节点的ID。第二个参数是target,包含了请求者正在查找的节点的ID。当一个节点接收到了findnode的请求,他应该给出对应的回复,回复中包含2个关键字id和nodes,nodes是一个字符串类型,包含了被请求节点的路由表中最接近目标节点的K(n)个最接近的节点的联系信息。在规范的DHT网络中,K(n)建议值是8。arguments:{id:queryingnodesid,target:idoftargetnode}response:{id:queriednodesid,nodes:compactnodeinfo}ExamplePacketsfindnodeQuery{t:aa,y:q,q:findnode,a:{id:abcdefghij0123456789,target:mnopqrstuvwxyz123456}}bencodedd1:ad2:id20:abcdefghij01234567896:target20:mnopqrstuvwxyz123456e1:q9:findnode1:t2:aa1:y1:qeResponse{t:aa,y:r,r:{id:0123456789abcdefghij,nodes:def456。。。}}bencodedd1:rd2:id20:0123456789abcdefghij5:nodes9:def456。。。e1:t2:aa1:y1:regetpeers 查找文件peer。 getpeers与torrent文件的infohash有关。这时KPRC协议中的qgetpeers。getpeers请求包含2个参数。第一个参数是id,包含了请求节点的ID。第二个参数是infohash,它代表torrent文件的infohash。如果被请求的节点有对应infohash的peers,他将返回一个关键字values,这是一个列表类型的字符串。每一个字符串包含了CompactIPaddressportinfo格式的peers信息。如果被请求的节点没有这个infohash的peers,那么他将返回关键字nodes,这个关键字包含了被请求节点的路由表中离infohash最近的K个节点,arguments:{id:queryingnodesid,infohash:20byteinfohashoftargettorrent}response:{id:queriednodesid,token:opaquewritetoken,values:〔peer1infostring,peer2infostring〕}or:{id:queriednodesid,token:opaquewritetoken,nodes:compactnodeinfo}ExamplePacketsgetpeersQuery{t:aa,y:q,q:getpeers,a:{id:abcdefghij0123456789,infohash:mnopqrstuvwxyz123456}}bencodedd1:ad2:id20:abcdefghij01234567899:infohash20:mnopqrstuvwxyz123456e1:q9:getpeers1:t2:aa1:y1:qeResponsewithpeers{t:aa,y:r,r:{id:abcdefghij0123456789,token:aoeusnth,values:〔axje。u,idhtnm〕}}bencodedd1:rd2:id20:abcdefghij01234567895:token8:aoeusnth6:valuesl6:axje。u6:idhtnmee1:t2:aa1:y1:reResponsewithclosestnodes{t:aa,y:r,r:{id:abcdefghij0123456789,token:aoeusnth,nodes:def456。。。}}bencodedd1:rd2:id20:abcdefghij01234567895:nodes9:def456。。。5:token8:aoeusnthe1:t2:aa1:y1:reannouncepeer 发起请求节点。 这个请求用来表明发出announcepeer请求的节点,正在某个端口下载torrent文件。announcepeer包含4个参数。第一个参数是id,包含了请求节点的ID;第二个参数是infohash,包含了torrent文件的infohash;第三个参数是port包含了整型的端口号,表明peer在哪个端口下载;第四个参数数是token,这是在之前的getpeers请求中收到的回复中包含的。收到announcepeer请求的节点必须检查这个token与之前我们回复给这个节点getpeers的token是否相同。如果相同,那么被请求的节点将记录发送announcepeer节点的IP和请求中包含的port端口号在peer联系信息中对应的infohash下。arguments:{id:queryingnodesid,impliedport:0or1,infohash:20byteinfohashoftargettorrent,port:portnumber,token:opaquetoken}response:{id:queriednodesid}ExamplePacketsannouncepeersQuery{t:aa,y:q,q:announcepeer,a:{id:abcdefghij0123456789,impliedport:1,infohash:mnopqrstuvwxyz123456,port:6881,token:aoeusnth}}bencodedd1:ad2:id20:abcdefghij012345678912:impliedporti1e9:infohash20:mnopqrstuvwxyz1234564:porti6881e5:token8:aoeusnthe1:q13:announcepeer1:t2:aa1:y1:qeResponse{t:aa,y:r,r:{id:mnopqrstuvwxyz123456}}bencodedd1:rd2:id20:mnopqrstuvwxyz123456e1:t2:aa1:y1:re DHTandKademlia DHT(DistributedHashTable)分布式哈希表,Kad网络是其的一种实现方式。Kademlia协议(以下简称Kad)是美国纽约大学的PetarP。Maymounkov和DavidMazieres。在2002年发布的一项研究结果《Kademlia:ApeertopeerinformationsystembasedontheXORmetric》。nodeid 2160位(bit)的标志id,可以是本机mac的sha1值。在DHT分享网络中,资源的infohash正好也是160位(bit)。在利用kad网络,将infohash存储于与其相近的多个node中,方便在查询过程中利用getpeer进行快速逼近。在如何判定是否与其相近,kad网络利用的是xor运算。 xordistance Kademlia根据两个标示符之间的距离来把对分配给特定的节点。对于两个160位标示符x和y,Kademlia把它们之间的距离定义为二者按位异或(XOR)结果的整数值,d(x,y)xy。 首先,XOR是一种有效的度量方法(虽然不是欧几里得几何意义上的)。很显然,d(x,x)0;当x不等于y时,d(x,y)0,并且对于任意的x,y来说,d(x,y)d(y,x)。XOR还具有三角特性:d(x,y)d(y,z)大于等于d(x,z)。该三角特性可以从如下事实得出:d(x,y)d(y,z)d(x,z),并且对于任意大于等于0的a和b:ab都大于等于ab。 同时,XOR也刻画出了隐含在我们基于二叉树描绘的系统中距离的概念。在160位ID的满二叉树中,两个IDs间的距离大小就是包含它们的最小子树的高度。当树不是满的时,距离IDx最近的叶子就是其ID和x具有最长的公共前缀的那个叶子。如果树中有空的分支,那么具有最长公共前缀的叶子就会有多个。此时,我们基于该树的空分支,把x对应的位取反得到IDx’,那么距离x’最近的叶子即为距离x最近的叶子。利用xor的距离测算,最坏O(n)即可获得到查询结果。 routingtable 路由表是一颗二叉树,其叶子是kbuckets。每个kbucket存放着具有某些公共ID前缀的节点。前缀就是该kbucket在二叉树中的位置。了因此,每个kbucket覆盖了ID空间的某个范围,所有kbucket合起来完整覆盖了整个160位ID空间。 节点是根据需要动态分配到路由树中的。一开始,节点A的路由树只有一个节点覆盖整个ID空间的单个kbucket。当A通过findnode或者getpeer获取一个新节点的联系信息时,就会试图把其插入到相应的kbucket中。如果该bucket不满,简单将其插入即可。否则,如果该kbucket的区间范围包含了A自己的节点ID,那么该bucket会分裂为两个新的buckets,原有的内容会被划分到这两个buckets中,接着重复插入过程。如果kbucket已满且不含有A的节点ID,那么就直接丢弃这个新的联系信息。需要注意的是P2P节点在线时间是不稳定的,需要定期去ping检测每个kbucket捅中的节点,如果死掉则剔除掉。按照beps005规范没有更新的节点15分钟需要检测一次。每次krpc操作中可以正常响应的则认为是活跃节点。 在Kad网络中还存在一种高度不平衡的二叉树均衡的过程,在BT的DHT网络中,目前没有看到使用。 BT爬虫实现要点 1。先伪装自己向公共节点进行findnode查询,将自己加入网络。router。bittorrent。com:6881,router。utorrent。com:6881,dht。transmissionbt。com:6881, 2。在返回的findnode中,替换返回nodeid的某些n位,造成与返回node节点id不在区间内,继续探索整个网络节点分布。funcCreateRandomFindNode(targetstring)(res〔〕byte,transidstring){msg:make(map〔string〕interface{})msg〔t〕TCIDMNGR。GetTranscationID()msg〔y〕qmsg〔q〕findnodemsg〔a〕map〔string〕interface{}{id:target〔:15〕OwnNodeID。ToString()〔15:〕,target:target}return〔〕byte(PackageMessage(msg)),msg〔t〕。(string)} 3。一般BT爬虫被动接收announcepeer从peer的信息中使用peerwireprotocol获取metadata即种子信息。然后分析torrent中的信息确认文件内容。 4。注意进行ip黑名单过滤,DHT网络中,存在很多这样爬虫,在实现过程中,发现北美有个ip爬虫疯狂变更nodeid进行findnode请求,把内存塞满的情况(1G),注意控制本地DHT表的总节点数。 5。加速搜索过程,在获取getpeer请求时进行递归getpeer请求,注意控制深度。可以扩大Kbucket桶的大小,降低二叉树的深度。 6。在使用peerwireprotocol过程中,因为运营商对P2P封锁,很多情况下下载种子失败,可以使用知名种子库进行infohash下载。 7。注意控制udp发包速度,以免被主机商防火墙误以为中毒。 PT 额外提一点,关于现在的PT,PT网络是禁止开启DHT,防止资源外泄。在PT站发布的种子都会包含PT站的私有tracker服务地址,每个会员下载的种子也会包含自己的私有token,当种子泄露到BT上时,PT管理员很容易封禁掉该会员的信息。PT致力于打造高端高活跃的P2P分享网络。 参考资料 http:www。cs。rice。eduConferencesIPTPS02109。pdf http:www。bittorrent。orgbepsbep0005。html http:www。bittorrent。orgbepsbep0003。html http:www。bittorrent。orgbepsbep0000。html http:www。bittorrent。orgbepsbep0009。html https:wiki。theory。orgindex。php 作者:戚华威 来源:微信公众号:讯飞技术沙龙 出处:https:mp。weixin。qq。comsY1hMesi54glenNt7nUCiw