目錄

• BitTorrent協議
• • BitTorrent的核心思想
• BT種子
• 磁力鏈接（Magnet URI scheme）
• • 磁力鏈接的本質
• DHT網絡結構
• • DHT網絡結構的構建過程
  • • 拆分子樹的過程
    • 桶的構建
• 總結

BitTorrent協議

如果你想要下載一個不存在的敏感資源，你會怎么做？
最簡單地方法當然是找一個有資源的哥們，讓他把這些資源分享給你。早期的互聯網就是這么共享文件的。

但是這樣存在很多問題？
1、 比如下載的人一多，每個人的帶寬就變小了，下載速度會變慢。
2、 更危險的是這些資源是敏感資源，你的哥們本來就不應該分享給你，如果你的哥們被抓了，那么大家也別下載。

由此就誕生了一個BitTorrent協議。
資源不再由一個人或者一個中心服務器提供，而是由所有人提供給所有人。下載的人越多，速度越快。這種模式叫Peer To Peer（用戶群對用戶群）。也就是P2P下載。

BitTorrent的核心思想

把文件分成很多個小塊，讓下載者互相連接。

比如：以120M視頻為例，假設被分成895個128KB的文件塊后，下載了第306塊的用戶A就可以和下載了第11塊的用戶B，交換彼此下載好的部分。參與的人越多，互相交換的就越密集，下載就越快。

為了做到這點，BitTorrent協議需要資源共享者生成一個包含下載信息的種子文件，后綴是.torrent，這就是我們常說的BT種子。

BT種子

種子文件包含文件的名字、大小、分塊后分塊文件的大小、哈希值以及Tracker服務器的地址。

Tracker很重，通過Traker我們才可以找到其他下載者的聯系方式。
當你用下載軟件打開種子，就會開始聯系種子文件里內置的Traker服務器，告訴Traker我要下載這個文件。服務器會記錄下你的IP，并把其他正在下載或者下載完成的人的IP返回給你，這樣你們就可以愉快地組隊下載。當然如果沒有找到正在下載的人，資源發布者也不在線，你就只能以0kb/s的速度等著。

不難發現Tracke服務器是P2P網絡的弱點，如果Tracker關閉或者封禁，你就無法找到同伴，也難以完成下載。

磁力鏈接（Magnet URI scheme）

為了擺脫Tracker服務器的依賴，今天最流行的下載方式是磁力鏈接（Magnet URI scheme）。通常是這樣一串神秘代碼：

magnet:?xt=urn:btih:E7FC73D9E20697C6C440203F5884EF52F9E4BD28

鏈接結構：
magnet：協議名
xt：exact topic 的縮寫，表示資源定位點。BTIH（BitTorrent Info Hash）表示哈希方法名，這里還可以使用 SHA1 和 MD5。這個值是文件的標識符，是不可缺少的。

最重要的是這40位16進制字符碼，它是磁力鏈接的唯一標識符。
任何文件丟進哈希算法都能得到這樣一串字符，40位，16進制，只標識這個文件。簡單理解就是文件ID，它能幫我們找到我們下載的東西。

磁力鏈接的本質

是把所有人變成小型Tracker，每個人都拿著一份動態更新的地址和文件信息， 我要找我連接的10個人，他們再找與他們連接的10個人，一傳十，十傳百…我找到小明，小明找到小紅，小紅找到了資源發布者，我與資源發布者就連上線了。

DHT網絡結構

但是這種所有人找所有的方案是不太行的，不僅占用了大量的資源，效率也非常低，還有可能重復傳播，造成廣播災難。這時就需要補充一個關鍵信息，距離。這里的距離不是空間上的距離，而是邏輯上的距離。這種距離跟DHT網絡結構有關。

DHT網絡結構的構建過程

如上述所說，每個磁力鏈接都有一個唯一的文件ID（40位16進制的字符），可以產生2⁴*⁴⁰ 即2160種組合，用只有0和1的二進制表示，就是160個0和1。而每個節點也有一串160位的0和1作為節點ID。（這里的節點理解為你的電腦）根據這160位數，我們可以計算節點與節點之間，節點與資源之間的距離。

假設小明發布了一個文件，就能計算他所知道的節點ID與這個文件ID的距離，讓算出來距離最短的節點再計算它知道的節點ID和文件ID的距離，重復這個過程（遞歸調用），就能找到與文件ID距離最短的一批節點ID。把小明提供的下載信息存在這里。這樣下載者也只需要找到和文件ID距離最近的節點ID，就能建立連接，開始下載。

距離怎么計算呢？在kademlia網絡中，用異或算法來計算節點之間的邏輯距離，值越小表示越近。

相同就是0，不同就是1。比如0和0相同，得0。0和1不同，得1。1和1相同，得0。
為了方便理解，把160位縮減為4位。假設你的ID為0100，目標節點為1111，那么你們之間得二進制距離就是1011。換算成十進制就是
1 * 2³ + 0 * 2⁰ + 1 * 2¹ + 1 * 2⁰=11

有了距離我們就可以在二叉樹里快速查找目標了。

4位數即分叉4次，即2⁴，16條路徑。每條路徑得終點就是一個節點ID。
接下來你作為0100，你就可以拆分這顆二叉樹了。

拆分子樹的過程

1、 從第一個分叉開始，把不包含你的那部分子樹拆分

2、 然后在剩下的子樹中再次拆分

3、重復步驟2，直到只剩下你自己

桶的構建

從上述結果中看出，你就可以拆分出4棵子樹
在拆分好的子樹中，每個子樹中選2個點，就得到了4個K桶。

剛才算過，你距離目標文件的距離是1011，即是11，也就是說離1111（目標文件）最近的肯定是3號K桶里的2個節點。接下我們可以去聯系這兩個節點，讓他們來找1111（目標文件）。

以1110為例，它也可以拆分出4棵子樹

得到4個K桶

計算1110和1111之間的距離0001，即距離為1。即在0號K桶。1111（目標文件）就在這里。

這種網絡結構就叫DHT，分布式哈希表。一個高寬容度的去中心化網絡。
只需要一串文件ID和存儲到本地的K桶數據，你就可以高效地找到要下載的文件，而資源的發布者和傳播者也只需要分箱40個字符串就好，足夠簡單、方便、隱私。

在真實的DHT網絡，每個K桶至少記錄了8個節點，任何一個節點的下線，都不會影響整個網絡的運行。作為文件和節點ID，2¹⁶⁰也足夠大，達到全地球70億人，每秒下載10000個種子，也足夠下載百萬億年直到宇宙終結。

總結

這些天才的設計，讓我們擁有了一個無法被審查和追蹤的去中心化網絡，這也催生了很多盜版產業，但也讓很多內容有機會避開審查，因為網站可以被隔離，被拔線，被禁止訪問，但種子不會。只要種子不死，那些不存在的敏感資源，就還活在互聯網上，沒有任何人可以毀掉。

總結

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