本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域，特別涉及一種利用相似文件協(xié)同的BitTorrent數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

數(shù)據(jù)分發(fā)是網(wǎng)絡(luò)通信領(lǐng)域的核心問題之一。提高數(shù)據(jù)分發(fā)的速度對于提高網(wǎng)絡(luò)的效率和服務(wù)質(zhì)量至關(guān)重要。目前，數(shù)據(jù)分發(fā)技術(shù)主要包括單節(jié)點(diǎn)下載技術(shù)和多節(jié)點(diǎn)協(xié)作下載技術(shù)。每個節(jié)點(diǎn)是擁有處理器、內(nèi)存、磁盤、網(wǎng)卡、操作系統(tǒng)、TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的可獨(dú)立運(yùn)行的計(jì)算機(jī)。節(jié)點(diǎn)之間可通過網(wǎng)卡基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議相互交換網(wǎng)絡(luò)消息。

單節(jié)點(diǎn)下載技術(shù)將一個文件從一個存儲該文件的節(jié)點(diǎn)(稱為文件存儲節(jié)點(diǎn))通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)揭粋€請求文件的節(jié)點(diǎn)(稱為文件請求節(jié)點(diǎn))。如果有多個文件請求節(jié)點(diǎn)同時向一個文件存儲節(jié)點(diǎn)請求文件，那么不同的文件請求節(jié)點(diǎn)與文件存儲節(jié)點(diǎn)之間建立獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)連接并獨(dú)立傳輸數(shù)據(jù)，而文件請求節(jié)點(diǎn)之間沒有任何的通信。最終，每個文件請求節(jié)點(diǎn)獲取文件的一個副本。這種方法需要消耗文件存儲節(jié)點(diǎn)大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬資源，容易在文件存儲節(jié)點(diǎn)附近造成熱點(diǎn)通信區(qū)域，產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞。

多節(jié)點(diǎn)協(xié)作下載技術(shù)將一個文件從一個或者多個文件存儲節(jié)點(diǎn)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)蕉鄠€文件請求節(jié)點(diǎn)。每個文件被分為一組相同大小的數(shù)據(jù)塊，而各數(shù)據(jù)塊的大小由應(yīng)用靈活配置。文件的第一個數(shù)據(jù)塊定義為編號0，第二個數(shù)據(jù)塊的編號是1，后續(xù)的數(shù)據(jù)塊編號按照數(shù)據(jù)塊位置遞增計(jì)算。每個文件請求節(jié)點(diǎn)可以同時向多個文件存儲節(jié)點(diǎn)請求不同編號的數(shù)據(jù)塊；同時，如果有多個文件請求節(jié)點(diǎn)同時向文件存儲節(jié)點(diǎn)獲取文件數(shù)據(jù)，那么不同的文件請求節(jié)點(diǎn)可以相互傳輸對方缺失的文件數(shù)據(jù)塊，從而降低了文件存儲節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)通信壓力，提高了下載速度。

在多節(jié)點(diǎn)協(xié)作下載技術(shù)中，BitTorrent系統(tǒng)是被普遍使用的一種數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)，具有簡單實(shí)用，易于部署的特點(diǎn)。BitTorrent系統(tǒng)為一個文件建立一個種子文件(稱為torrent)。一個torrent將文件切分為大小相同的一組數(shù)據(jù)塊，每個數(shù)據(jù)塊通過一個MD5哈希函數(shù)生成一個唯一的哈希值，用于索引數(shù)據(jù)塊內(nèi)容。

BitTorrent數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)包括一個控制節(jié)點(diǎn)(Tracker)、一個或多個文件請求節(jié)點(diǎn)(稱為對等節(jié)點(diǎn)，Peer)、一個或多個文件存儲節(jié)點(diǎn)(稱為種子節(jié)點(diǎn)，Seed)。

控制節(jié)點(diǎn)與對等節(jié)點(diǎn)和種子節(jié)點(diǎn)交互，安裝有數(shù)據(jù)傳輸控制程序，主要功能是收集對等節(jié)點(diǎn)和種子節(jié)點(diǎn)的地址信息與種子文件，然后存儲到內(nèi)存和磁盤中，并接收對等節(jié)點(diǎn)提交的文件下載的請求。

每個對等節(jié)點(diǎn)和種子節(jié)點(diǎn)安裝數(shù)據(jù)下載上傳程序，數(shù)據(jù)下載上傳程序的主要功能是從控制節(jié)點(diǎn)獲取下載相同文件的對等節(jié)點(diǎn)和種子節(jié)點(diǎn)地址信息，并從對等節(jié)點(diǎn)和種子節(jié)點(diǎn)下載所需要的數(shù)據(jù)塊；同時，為其它對等節(jié)點(diǎn)提供已下載的數(shù)據(jù)塊。

基于BitTorrent的數(shù)據(jù)分發(fā)基本思想是：

(1)對等節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)下載上傳程序向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送文件請求消息；

(2)控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序選擇一定數(shù)量與對等節(jié)點(diǎn)下載相同文件的對等節(jié)點(diǎn)和擁有該文件的種子節(jié)點(diǎn)的地址信息，并將這些地址信息傳輸給對等節(jié)點(diǎn)；

(3)每個對等節(jié)點(diǎn)(記為Peer0)的數(shù)據(jù)下載上傳程序解析控制節(jié)點(diǎn)返回的節(jié)點(diǎn)地址信息，存儲到鄰居節(jié)點(diǎn)集合中，并周期性地與鄰居節(jié)點(diǎn)聯(lián)系并下載所需的數(shù)據(jù)塊，直至獲取到完整的文件，數(shù)據(jù)下載上傳程序退出。具體步驟如下：

3.1對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序初始化信息，具體包括：

3.1.1對等節(jié)點(diǎn)Peer0令待下載數(shù)據(jù)塊的數(shù)量記為LeftBlock。令N對應(yīng)待下載文件的數(shù)據(jù)塊總數(shù)。設(shè)LeftBlock＝N。

3.1.2對等節(jié)點(diǎn)Peer0為每個鄰居i維護(hù)一個已下載數(shù)據(jù)塊數(shù)組，記為DownloadedBlock。數(shù)組DownloadedBlock初始化為包含N個零元素的一維數(shù)組，。若鄰居i已經(jīng)下載編號為j的數(shù)據(jù)塊，那么設(shè)定i.DownloadedBlock(j)＝1，否則設(shè)定i.DownloadedBlock(j)＝0，其中，i.代表訪問鄰居i的一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這是面向?qū)ο蟮木幊陶Z言中常用的訪問對象屬性的方式，下文采取類似的表示方法。

3.2對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序選擇鄰居節(jié)點(diǎn)集合S中副本數(shù)量最少的數(shù)據(jù)塊，記其編號為Rarestblock。具體步驟如下：

3.2.1計(jì)算鄰居節(jié)點(diǎn)集合已下載數(shù)據(jù)塊的副本數(shù)。一個數(shù)據(jù)塊的副本數(shù)等于擁有該數(shù)

據(jù)塊的鄰居節(jié)點(diǎn)的總數(shù)，對于編號為j的數(shù)據(jù)塊，其副本數(shù)定義為：

∑_i∈Si.DownloadedBlock(j)

3.2.2對等節(jié)點(diǎn)Peer0選擇副本數(shù)最少的一個數(shù)據(jù)塊，記其編號為Rarestblock。

3.3對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序向擁有編號為Rarestblock的數(shù)據(jù)塊一個鄰居節(jié)點(diǎn)X發(fā)送一個下載數(shù)據(jù)塊請求。

3.4鄰居節(jié)點(diǎn)X的數(shù)據(jù)下載上傳管理程序選擇請求的數(shù)據(jù)塊，通過TCP/IP協(xié)議傳輸給對等節(jié)點(diǎn)Peer0。

3.5對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序?qū)@得的編號為Rarestblock的數(shù)據(jù)塊存儲到待下載文件的編號為Rarestblock的位置。并更新剩余的數(shù)據(jù)塊數(shù)目LeftBlock＝LeftBlock-1，已下載的數(shù)據(jù)塊編號集合DownloadedBlock(Rarestblock)＝D1。

3.6對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳管理程序判斷：若待下載數(shù)據(jù)塊數(shù)目LeftBlock＝0，說明對等節(jié)點(diǎn)已經(jīng)下載所有的數(shù)據(jù)塊；否則，轉(zhuǎn)3.2步，對等節(jié)點(diǎn)繼續(xù)下載剩余的數(shù)據(jù)塊。

已有的單節(jié)點(diǎn)下載技術(shù)和多節(jié)點(diǎn)協(xié)作下載技術(shù)都是針對相同的文件進(jìn)行傳輸，沒有考慮相似的文件。兩個文件之間的關(guān)系根據(jù)相似程度可分為不相似、相似、相同三種。相似度定義為兩個文件相同的數(shù)據(jù)塊的個數(shù)除以兩個文件所有數(shù)據(jù)塊的總數(shù)。如果兩個文件沒有任何相同的數(shù)據(jù)塊，那么這兩個文件是不相似的；反之，如果兩個文件所有的數(shù)據(jù)塊都相同，那么兩個文件是相同文件；相似文件指的是存在一定數(shù)量相同數(shù)據(jù)塊的兩個文件。因此，相同文件也可以看做是特殊的相似文件。本發(fā)明關(guān)注的相似文件指的是存在一定相同數(shù)據(jù)塊和一定數(shù)量不同數(shù)據(jù)塊的文件。相似文件來源較廣，例如，不同版本的Linux操作系統(tǒng)安裝文件通常包含大量相同的程序和數(shù)據(jù)，這些相同的數(shù)據(jù)塊在數(shù)據(jù)分發(fā)過程是等價的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：針對現(xiàn)有的基于BitTorrent的數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)無法利用相似文件實(shí)現(xiàn)快速數(shù)據(jù)分發(fā)的問題，提出一種相似文件協(xié)同的BitTorrent數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)及方法，有效挖掘相似文件資源來加速數(shù)據(jù)分發(fā)。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：提供一種基于相似文件協(xié)同的BitTorrent數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)，由一個控制節(jié)點(diǎn)、一個或多個對等節(jié)點(diǎn)、一個或多個種子節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，每個節(jié)點(diǎn)都是獨(dú)立運(yùn)行、可相互進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的計(jì)算機(jī)；

所述控制節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)與對等節(jié)點(diǎn)和種子節(jié)點(diǎn)交互，所述節(jié)點(diǎn)上安裝有數(shù)據(jù)傳輸控制程序，所述數(shù)據(jù)傳輸控制程序接收每個種子節(jié)點(diǎn)的文件發(fā)布消息，存儲各個種子文件對應(yīng)的種子節(jié)點(diǎn)和對等節(jié)點(diǎn)的信息，以及所有的種子文件；所述數(shù)據(jù)傳輸控制程序同時接收每個對等節(jié)點(diǎn)提交的文件下載請求，選擇一組擁有相似文件的種子節(jié)點(diǎn)，一組正在下載相同文件的對等節(jié)點(diǎn)以及擁有相同文件的種子節(jié)點(diǎn)，并將這些節(jié)點(diǎn)與對應(yīng)的種子節(jié)點(diǎn)傳輸給發(fā)送請求消息的對等節(jié)點(diǎn)。

每個對等節(jié)點(diǎn)安裝有數(shù)據(jù)下載上傳程序，該數(shù)據(jù)下載上傳程序向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送文件請求消息，消息包括待下載文件的名稱和種子文件信息。同時，該數(shù)據(jù)下載上傳程序讀取控制節(jié)點(diǎn)返回的種子節(jié)點(diǎn)與對等節(jié)點(diǎn)地址信息以及對應(yīng)的種子文件，存入鄰居節(jié)點(diǎn)集合，然后定期從鄰居節(jié)點(diǎn)集合請求數(shù)據(jù)塊。

每個所述種子節(jié)點(diǎn)也安裝有數(shù)據(jù)下載上傳程序，該數(shù)據(jù)下載上傳程序向所述控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送文件發(fā)布消息，消息包括種子節(jié)點(diǎn)擁有的文件的名稱和種子文件。同時，該數(shù)據(jù)下載上傳程序接收所述對等節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)塊下載請求，根據(jù)請求數(shù)據(jù)塊的編號，從文件對應(yīng)編號位置選擇數(shù)據(jù)塊，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給請求該數(shù)據(jù)塊的對等節(jié)點(diǎn)。

并且，所述對等節(jié)點(diǎn)在從下載相同文件的對等節(jié)點(diǎn)或擁有相同文件的種子節(jié)點(diǎn)下載數(shù)據(jù)塊時，直接發(fā)送數(shù)據(jù)塊在本地文件的編號到對方節(jié)點(diǎn)，對方節(jié)點(diǎn)根據(jù)請求數(shù)據(jù)塊的編號傳輸對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊，對等節(jié)點(diǎn)直接將數(shù)據(jù)塊根據(jù)編號存入本地文件；而對等節(jié)點(diǎn)在從擁有相似文件的種子節(jié)點(diǎn)下載數(shù)據(jù)塊時，對等節(jié)點(diǎn)發(fā)送請求數(shù)據(jù)塊在對方節(jié)點(diǎn)文件的位置編號到對方節(jié)點(diǎn)，對方節(jié)點(diǎn)將對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊傳輸給對等節(jié)點(diǎn)，最后對等節(jié)點(diǎn)根據(jù)數(shù)據(jù)塊在本地文件的編號，將數(shù)據(jù)塊存入對應(yīng)的位置。

本發(fā)明的數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)的主要工作原理：控制節(jié)點(diǎn)主動發(fā)現(xiàn)與對等節(jié)點(diǎn)待下載文件相似度最高的一組文件，并將擁有這些文件的種子節(jié)點(diǎn)的地址信息傳輸給對等節(jié)點(diǎn)；對等節(jié)點(diǎn)向這些種子節(jié)點(diǎn)請求下載數(shù)據(jù)塊，同時從下載相同文件的其它對等節(jié)點(diǎn)和擁有相同文件的種子節(jié)點(diǎn)獲取數(shù)據(jù)塊，從而顯著提升對等節(jié)點(diǎn)的下載速度。

另外，提供一種基于相似文件協(xié)同的BitTorrent數(shù)據(jù)分發(fā)方法包括如下步驟：

第一步，構(gòu)建一個BitTorrent數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)，它由一個控制節(jié)點(diǎn)、一個或多個對等節(jié)點(diǎn)、一個或多個種子節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，每個節(jié)點(diǎn)都是獨(dú)立運(yùn)行、可相互進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的計(jì)算機(jī)。

第二步，控制節(jié)點(diǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸控制程序。該數(shù)據(jù)傳輸控制程序獨(dú)立地接收每個種子節(jié)點(diǎn)的文件發(fā)布消息，提取文件發(fā)布消息包含的種子文件信息，并在內(nèi)存和磁盤存儲每個種子文件對應(yīng)的所有種子節(jié)點(diǎn)地址信息。其次，該數(shù)據(jù)傳輸控制程序獨(dú)立地接收每個對等節(jié)點(diǎn)的文件下載請求消息，提取文件下載請求消息包含的請求文件的種子文件，選擇與對等節(jié)點(diǎn)請求文件的種子文件相似度最高的k個不同的種子文件，然后選擇k個擁有對應(yīng)完整文件的種子節(jié)點(diǎn)地址，同時選擇k2個與發(fā)送請求的對等節(jié)點(diǎn)下載相同文件的對等節(jié)點(diǎn)和擁有相同文件的種子節(jié)點(diǎn)，然后將這些種子文件、種子節(jié)點(diǎn)地址和對等節(jié)點(diǎn)地址通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給發(fā)送請求消息的對等節(jié)點(diǎn)。

第三步，每個對等節(jié)點(diǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)下載上傳程序。數(shù)據(jù)下載上傳程序負(fù)責(zé)向控制節(jié)點(diǎn)請求具有相似文件的種子節(jié)點(diǎn)地址、正在下載相同文件的對等節(jié)點(diǎn)地址和擁有相同文件的種子節(jié)點(diǎn)地址，并將這些節(jié)點(diǎn)地址存入鄰居節(jié)點(diǎn)集合。然后，每個對等節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)下載上傳程序向本節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的鄰居節(jié)點(diǎn)請求缺失的數(shù)據(jù)塊；同時，該程序接收其它對等節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)塊下載請求，并向?qū)?yīng)的對等節(jié)點(diǎn)上傳已經(jīng)下載的數(shù)據(jù)塊。

第四步，每個種子節(jié)點(diǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)下載上傳程序。數(shù)據(jù)下載上傳程序向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送文件發(fā)布消息，消息包括本節(jié)點(diǎn)擁有的文件名稱和對應(yīng)的種子文件。同時，數(shù)據(jù)下載上傳程序還接收系統(tǒng)中的對等節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)塊下載請求，并向?qū)Φ裙?jié)點(diǎn)上傳指定的數(shù)據(jù)塊。

所述第一步中的構(gòu)建一個BitTorrent數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)具體為：

所述控制節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)與對等節(jié)點(diǎn)和種子節(jié)點(diǎn)交互，所述控制節(jié)點(diǎn)上安裝有數(shù)據(jù)傳輸控制程序，所述數(shù)據(jù)傳輸控制程序接收每個種子節(jié)點(diǎn)的文件發(fā)布消息，存儲各個種子文件對應(yīng)的種子節(jié)點(diǎn)和對等節(jié)點(diǎn)的信息，以及所有的種子文件；所述數(shù)據(jù)傳輸控制程序同時接收每個對等節(jié)點(diǎn)提交的文件下載請求，選擇一組擁有相似文件的種子節(jié)點(diǎn)，一組正在下載相同文件的對等節(jié)點(diǎn)以及擁有相同文件的種子節(jié)點(diǎn)，并將這些節(jié)點(diǎn)與對應(yīng)的種子節(jié)點(diǎn)傳輸給發(fā)送請求消息的對等節(jié)點(diǎn)；

每個對等節(jié)點(diǎn)安裝有數(shù)據(jù)下載上傳程序，該數(shù)據(jù)下載上傳程序向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送文件請求消息，消息包括待下載文件的名稱和種子文件信息；同時，該數(shù)據(jù)下載上傳程序讀取控制節(jié)點(diǎn)返回的種子節(jié)點(diǎn)與對等節(jié)點(diǎn)地址信息以及對應(yīng)的種子文件，存入鄰居節(jié)點(diǎn)集合，然后定期從鄰居節(jié)點(diǎn)集合請求數(shù)據(jù)塊；

每個所述種子節(jié)點(diǎn)也安裝有數(shù)據(jù)下載上傳程序，該數(shù)據(jù)下載上傳程序向所述控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送文件發(fā)布消息，消息包括種子節(jié)點(diǎn)擁有的文件的名稱和種子文件；同時，該數(shù)據(jù)下載上傳程序接收所述對等節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)塊下載請求，根據(jù)請求數(shù)據(jù)塊的編號，從文件對應(yīng)編號位置選擇數(shù)據(jù)塊，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給請求該數(shù)據(jù)塊的對等節(jié)點(diǎn)。

所述第二步中的控制節(jié)點(diǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸控制程序具體還包括以下步驟：

步驟2.1控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序接收每個種子節(jié)點(diǎn)的文件發(fā)布消息，解析文件發(fā)布消息包含的種子文件信息，并在內(nèi)存和磁盤更新種子文件對應(yīng)的種子節(jié)點(diǎn)集合信息；該信息存儲在一個字典數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)里面，記為種子文件字典TorrentIndexTable；

步驟2.2控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序接收每個對等節(jié)點(diǎn)提交的文件下載請求消息，解析文件下載請求消息包含的種子文件信息，標(biāo)記為torrent1，然后從種子文件字典TorrentIndexTable記錄的所有的種子文件中，選擇與對等節(jié)點(diǎn)的種子文件的相似度最高的k個不同的種子文件，然后利用這些種子文件查詢種子文件字典TorrentIndexTable以獲取對應(yīng)的種子節(jié)點(diǎn)；最后，選擇k2個與對等節(jié)點(diǎn)下載相同文件的對等節(jié)點(diǎn)地址和種子節(jié)點(diǎn)地址，并將這些節(jié)點(diǎn)地址及對應(yīng)的種子文件傳輸給對等節(jié)點(diǎn)。

所述第三步中的每個對等節(jié)點(diǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)下載上傳程序具體還包括以下步驟：

步驟3.1每個對等節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)下載上傳程序初始化下載過程；設(shè)定LeftBlock代表未下載的數(shù)據(jù)塊的數(shù)量，設(shè)定N為待下載文件的數(shù)據(jù)塊總數(shù)，設(shè)置LeftBlock的初始值為N；同時，該程序?yàn)猷従蛹系拿總€鄰居節(jié)點(diǎn)i維護(hù)一個已下載數(shù)據(jù)塊數(shù)組DownloadedBlock，DownloadedBlock數(shù)組的長度等于鄰居節(jié)點(diǎn)i所擁有文件的數(shù)據(jù)塊的數(shù)目；DownloadedBlock的各項(xiàng)初始化為0，若節(jié)點(diǎn)i擁有編號為j的數(shù)據(jù)塊，那么設(shè)定i.DownloadedBlock(j)＝1，否則，設(shè)定i.DownloadedBlock(j)＝0；

步驟3.2每個對等節(jié)點(diǎn)每隔t秒請求每個鄰居節(jié)點(diǎn)i已下載的數(shù)據(jù)塊信息，更新鄰居i的已下載數(shù)據(jù)塊數(shù)組DownloadedBlock；其中，t代表兩次下載數(shù)據(jù)塊的等待時間，t為正整數(shù)，通常設(shè)置為較小的數(shù)值，以快速下載所有的數(shù)據(jù)塊，因此，t的默認(rèn)值為0.1秒；

步驟3.3每個對等節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)下載上傳程序向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送文件請求消息，消息包括待下載文件的名稱和對應(yīng)的種子文件；

步驟3.4每個對等節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)下載上傳程序讀取控制節(jié)點(diǎn)返回的鄰居節(jié)點(diǎn)地址及對應(yīng)的種子文件，并存入鄰居節(jié)點(diǎn)集合；

步驟3.5每個對等節(jié)點(diǎn)記為Peer0，對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序?yàn)閾碛邢嗨莆募拿總€種子節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個數(shù)據(jù)塊映射數(shù)組DownloadedSameBlock，記錄本節(jié)點(diǎn)和該種子節(jié)點(diǎn)的相同數(shù)據(jù)塊編號映射信息；

步驟3.6每個對等節(jié)點(diǎn)記為Peer0，對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序每隔t秒從鄰居節(jié)點(diǎn)集合下載一個數(shù)據(jù)塊，參數(shù)t根據(jù)步驟3.2約定取值。

所述第四步中的每個種子節(jié)點(diǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)下載上傳程序具體還包括以下步驟：

步驟4.1種子節(jié)點(diǎn)SeedNode0的數(shù)據(jù)下載上傳程序選擇本地磁盤的一個名稱為F的文件的種子文件，向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送文件發(fā)布消息，并傳輸文件F對應(yīng)的種子文件到控制節(jié)點(diǎn)；

步驟4.2種子節(jié)點(diǎn)SeedNode0的數(shù)據(jù)下載上傳程序持續(xù)監(jiān)聽對等節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)塊請求消息，讀取消息包含的數(shù)據(jù)塊的編號j，從本地文件選擇編號為j的數(shù)據(jù)塊，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給對方節(jié)點(diǎn)。

并且，所述步驟2.1進(jìn)一步包括以下具體步驟：

步驟2.1.1控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序解析種子節(jié)點(diǎn)的文件發(fā)布消息，獲得種子節(jié)點(diǎn)的地址SeedAddress，及torrent的名稱，記為TorrentNAME；

步驟2.1.2控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序更新種子文件字典TorrentIndexTable，記錄當(dāng)前所有的種子節(jié)點(diǎn)地址信息，即

TorrentIndexTable[TorrentNAME]＝TorrentIndexTable[TorrentNAME]∪{SeedAddre ss}；

所述步驟2.2進(jìn)一步包括以下具體步驟：

步驟2.2.1控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序查詢種子文件字典TorrentIndexTable記錄的所有的種子文件，計(jì)算種子文件字典TorrentIndexTable記錄的所有的種子文件與對等節(jié)點(diǎn)提交下載請求消息包含的種子文件的相似度；設(shè)種子文件torrent2為種子文件字典TorrentIndexTable記錄的所有的種子文件中的一個，種子文件torrent1為對等節(jié)點(diǎn)提交請求文件下載消息包含的種子文件；

步驟2.2.2控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序按照相似度的降序排列所有種子文件，然后選擇相似度最大的k個種子文件；其中k代表用于相似文件下載的種子文件的數(shù)目；

步驟2.2.3控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序根據(jù)步驟2.2.2選擇的種子文件查詢k個種子節(jié)點(diǎn)地址；

步驟2.2.4控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序選擇k2個與對等節(jié)點(diǎn)下載相同文件的對等節(jié)點(diǎn)和擁有該文件的種子節(jié)點(diǎn)的地址信息，記為SameFileSet；

步驟2.2.5控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序?qū)⒎N子集合SeedNodeSet與SameFileSet包含的種子節(jié)點(diǎn)地址信息及對應(yīng)的種子文件傳輸給對方對等節(jié)點(diǎn)。

并且，所述步驟3.5進(jìn)一步包括以下具體步驟：

步驟3.5.1對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序從本節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)集合讀取每個擁有相似文件的種子節(jié)點(diǎn)地址記為SeedNode2，及其對應(yīng)的種子文件記為torrent2，為SeedNode2初始化一個數(shù)據(jù)塊映射數(shù)組DownloadedSameBlock，其中數(shù)組DownloadedSameBlock的長度等于對等節(jié)點(diǎn)Peer0待下載文件的數(shù)據(jù)塊的總數(shù)目，DownloadedSameBlock的各項(xiàng)初始化為0；

步驟3.5.2對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序計(jì)算待下載文件的數(shù)據(jù)塊的哈希值集合S1與步驟3.5.1選擇的種子節(jié)點(diǎn)SeedNode2的數(shù)據(jù)塊哈希值集合S2的交集SameBlocks，即SameBlocks＝{j|j∈S1∧j∈S2}；

步驟3.5.3對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序讀取集合SameBlocks的每個數(shù)據(jù)塊的哈希值，若該數(shù)據(jù)塊在本節(jié)點(diǎn)的文件中的編號為j，在種子節(jié)點(diǎn)SeedNode2的文件的編號為j2，那么更新鄰居SeedNode2對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊映射數(shù)組DownloadedSameBlock(j)＝j(luò)2；

所述步驟3.6進(jìn)一步包括以下具體步驟：

步驟3.6.1對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序選擇鄰居節(jié)點(diǎn)副本數(shù)目最少的數(shù)據(jù)塊；

步驟3.6.2對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序判斷：若編號為Rarestblock數(shù)據(jù)塊對應(yīng)的鄰居和本節(jié)點(diǎn)待下載的文件相同，那么該程序向該鄰居發(fā)送一個數(shù)據(jù)塊請求消息，消息包含數(shù)據(jù)塊的編號Rarestblock；

步驟3.6.3若步驟3.6.2判斷不成立，即編號為Rarestblock數(shù)據(jù)塊對應(yīng)的鄰居記為Z，和本節(jié)點(diǎn)待下載的文件不是相同文件，那么對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序計(jì)算該數(shù)據(jù)塊在鄰居Z的編號j2，并向鄰居Z請求編號為j2的數(shù)據(jù)塊，

步驟3.6.4對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序設(shè)置待下載數(shù)據(jù)塊數(shù)目LeftBlock＝LeftBlock-1，更新本節(jié)點(diǎn)已下載的數(shù)據(jù)塊編號數(shù)組DownloadedBlock(Rarestblock)＝1；

步驟3.6.5對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序判斷若待下載數(shù)據(jù)塊數(shù)目LeftBlock＝0，說明已經(jīng)下載所有的數(shù)據(jù)塊，轉(zhuǎn)第四步，繼續(xù)為其它對等節(jié)點(diǎn)上傳數(shù)據(jù)塊；否則，對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序休眠t秒，t秒間隔結(jié)束后轉(zhuǎn)步驟3.6.1，繼續(xù)下載剩余的數(shù)據(jù)塊，參數(shù)t取值與步驟3.2相同。

所述步驟3.6.1進(jìn)一步包括以下具體步驟：

步驟3.6.1.1對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序計(jì)算鄰居節(jié)點(diǎn)集合已下載數(shù)據(jù)塊的副本數(shù)目，每個數(shù)據(jù)塊的的副本數(shù)目等于擁有該數(shù)據(jù)塊的所有鄰居的總數(shù)；設(shè)定SameSet代表正在下載相同文件的對等節(jié)點(diǎn)和擁有相同文件的種子節(jié)點(diǎn)，設(shè)定SimilarSet代表所有擁有相似文件的種子節(jié)點(diǎn)，則編號為j的數(shù)據(jù)塊的副本總數(shù)等于在SameSet集合擁有該數(shù)據(jù)塊的鄰居的數(shù)目與在SimilarSet集合擁有該數(shù)據(jù)塊的鄰居的數(shù)目的之和，即∑_i∈SameSeti.DownloadedBlock(j)+∑_{k∈SimilarSet}k.E(j)，其中∑_i∈SameSeti.DownloadedBlock(j)代表在SameSet集合擁有該數(shù)據(jù)塊的鄰居的數(shù)目，Σ_{k∈SimilarSet}k.E(j)代表在SimilarSet集合擁有該數(shù)據(jù)塊的鄰居的數(shù)目，其中i.DownloadedBlock(j)＝1代表節(jié)點(diǎn)i下載了數(shù)據(jù)塊j，E(j)代表k是否擁有數(shù)據(jù)塊j：若k擁有該數(shù)據(jù)塊，即DownloadedSameBlock(j)≠0，那么設(shè)定k.E(j)＝1；否則，若DownloadedSameBlock(j)＝0，那么設(shè)定k.E(j)＝0；

步驟3.6.1.2對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序?qū)⒏鱾€數(shù)據(jù)塊的副本數(shù)目按照升序排列，然后選擇排列的首元素對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊作為副本數(shù)目最少的數(shù)據(jù)塊，記其編號為Rarestblock；

所述步驟3.6.3進(jìn)一步包括以下具體步驟：

步驟3.6.3.1對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序查詢鄰居Z的數(shù)據(jù)塊映射數(shù)組DownloadedSameBlock，獲得編號為Rarestblock的數(shù)據(jù)塊在鄰居Z的編號j2，即j2＝Z.DownloadedSameBlock(Rarestblock)；

步驟3.6.3.2對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序發(fā)送數(shù)據(jù)塊請求消息至鄰居Z，消息包含數(shù)據(jù)塊的編號j2；

步驟3.6.3.3對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序接收到鄰居Z發(fā)送的編號為j2的數(shù)據(jù)塊后，將數(shù)據(jù)塊存儲到待下載文件的第Rarestblock個塊。

本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果：下載節(jié)點(diǎn)在繼承BitTorrent傳輸協(xié)議的同時，實(shí)現(xiàn)了跨相似文件進(jìn)行數(shù)據(jù)塊交換的功能，下載節(jié)點(diǎn)不僅與下載相同文件的其它節(jié)點(diǎn)交換數(shù)據(jù)，還能從擁有相似文件的種子節(jié)點(diǎn)下載數(shù)據(jù)，有效提高了數(shù)據(jù)分發(fā)的效率。

附圖說明

圖1是本發(fā)明BitTorrent系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖

圖2是本發(fā)明總體流程圖

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合圖示對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

圖1是本發(fā)明構(gòu)建的BitTorrent數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)圖，它由一個控制節(jié)點(diǎn)、一個或多個對等節(jié)點(diǎn)、一個或多個種子節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。每個節(jié)點(diǎn)都是獨(dú)立運(yùn)行、可相互進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的計(jì)算機(jī)。該系統(tǒng)的工作原理：控制節(jié)點(diǎn)主動發(fā)現(xiàn)與對等節(jié)點(diǎn)待下載文件相似度最高的一組文件，并將擁有這些文件的種子節(jié)點(diǎn)的地址信息傳輸給對等節(jié)點(diǎn)；對等節(jié)點(diǎn)向這些種子節(jié)點(diǎn)請求下載數(shù)據(jù)塊，同時從下載相同文件的其它對等節(jié)點(diǎn)和擁有相同文件的種子節(jié)點(diǎn)獲取數(shù)據(jù)塊，從而顯著提升對等節(jié)點(diǎn)的下載速度。下面分別介紹每個部分。

控制節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)與對等節(jié)點(diǎn)和種子節(jié)點(diǎn)交互，控制節(jié)點(diǎn)上安裝有數(shù)據(jù)傳輸控制程序。數(shù)據(jù)傳輸控制程序接收每個種子節(jié)點(diǎn)的文件發(fā)布消息，存儲各個種子文件對應(yīng)的種子節(jié)點(diǎn)和對等節(jié)點(diǎn)的信息，以及所有的種子文件。數(shù)據(jù)傳輸控制程序接收每個對等節(jié)點(diǎn)提交的文件下載請求，選擇一組擁有相似文件的種子節(jié)點(diǎn)，一組正在下載相同文件的對等節(jié)點(diǎn)以及擁有相同文件的種子節(jié)點(diǎn)，并將這些節(jié)點(diǎn)與對應(yīng)的種子節(jié)點(diǎn)傳輸給發(fā)送請求消息的對等節(jié)點(diǎn)。

每個對等節(jié)點(diǎn)安裝有數(shù)據(jù)下載上傳程序。該數(shù)據(jù)下載上傳程序向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送文件請求消息，消息包括待下載文件的名稱和種子文件信息。同時，該數(shù)據(jù)下載上傳程序讀取控制節(jié)點(diǎn)返回的種子節(jié)點(diǎn)與對等節(jié)點(diǎn)地址信息以及對應(yīng)的種子文件，存入鄰居節(jié)點(diǎn)集合，然后定期從鄰居節(jié)點(diǎn)集合請求數(shù)據(jù)塊。為了避免因?yàn)猷従庸?jié)點(diǎn)離線導(dǎo)致無法下載所有的數(shù)據(jù)塊，對等節(jié)點(diǎn)每次向鄰居請求的數(shù)據(jù)塊都是鄰居節(jié)點(diǎn)集合中副本數(shù)量最少的數(shù)據(jù)塊。

對等節(jié)點(diǎn)在從下載相同文件的對等節(jié)點(diǎn)或擁有相同文件的種子節(jié)點(diǎn)下載數(shù)據(jù)塊時，直接發(fā)送數(shù)據(jù)塊在本地文件的編號到對方節(jié)點(diǎn)，對方節(jié)點(diǎn)根據(jù)請求數(shù)據(jù)塊的編號傳輸對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊，對等節(jié)點(diǎn)直接將數(shù)據(jù)塊根據(jù)編號存入本地文件；而對等節(jié)點(diǎn)在從擁有相似文件的種子節(jié)點(diǎn)下載數(shù)據(jù)塊時，對等節(jié)點(diǎn)發(fā)送請求數(shù)據(jù)塊在對方節(jié)點(diǎn)文件的位置編號到對方節(jié)點(diǎn)，對方節(jié)點(diǎn)將對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊傳輸給對等節(jié)點(diǎn)，最后對等節(jié)點(diǎn)根據(jù)數(shù)據(jù)塊在本地文件的編號，將數(shù)據(jù)塊存入對應(yīng)的位置。

每個種子節(jié)點(diǎn)也安裝有數(shù)據(jù)下載上傳程序。該數(shù)據(jù)下載上傳程序向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送文件發(fā)布消息，消息包括種子節(jié)點(diǎn)擁有的文件的名稱和種子文件。同時，該數(shù)據(jù)下載上傳程序接收對等節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)塊下載請求，根據(jù)請求數(shù)據(jù)塊的編號，從文件對應(yīng)編號位置選擇數(shù)據(jù)塊，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給請求該數(shù)據(jù)塊的對等節(jié)點(diǎn)。

圖2是本發(fā)明總體流程圖。具體流程如下：

第一步，構(gòu)建一個BitTorrent數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)，它由控制節(jié)點(diǎn)、對等節(jié)點(diǎn)、種子節(jié)點(diǎn)構(gòu)成，每個節(jié)點(diǎn)都是獨(dú)立運(yùn)行、可相互進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信的計(jì)算機(jī)。

控制節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)與對等節(jié)點(diǎn)和種子節(jié)點(diǎn)交互，控制節(jié)點(diǎn)上安裝有數(shù)據(jù)傳輸控制程序。數(shù)據(jù)傳輸控制程序接收每個種子節(jié)點(diǎn)的文件發(fā)布消息，存儲各個種子文件對應(yīng)的種子節(jié)點(diǎn)和對等節(jié)點(diǎn)的信息，以及所有的種子文件。數(shù)據(jù)傳輸控制程序接收每個對等節(jié)點(diǎn)提交的文件下載請求，選擇一組擁有相似文件的種子節(jié)點(diǎn)，一組正在下載相同文件的對等節(jié)點(diǎn)以及擁有相同文件的種子節(jié)點(diǎn)，并將這些節(jié)點(diǎn)與對應(yīng)的種子節(jié)點(diǎn)傳輸給發(fā)送請求消息的對等節(jié)點(diǎn)。

每個對等節(jié)點(diǎn)安裝有數(shù)據(jù)下載上傳程序。該數(shù)據(jù)下載上傳程序向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送文件請求消息，消息包括待下載文件的名稱和種子文件信息。同時，該數(shù)據(jù)下載上傳程序讀取控制節(jié)點(diǎn)返回的種子節(jié)點(diǎn)與對等節(jié)點(diǎn)地址信息以及對應(yīng)的種子文件，存入鄰居節(jié)點(diǎn)集合，然后定期從鄰居節(jié)點(diǎn)集合請求數(shù)據(jù)塊。為了避免因?yàn)猷従庸?jié)點(diǎn)離線導(dǎo)致無法下載所有的數(shù)據(jù)塊，對等節(jié)點(diǎn)每次向鄰居請求的數(shù)據(jù)塊都是鄰居節(jié)點(diǎn)集合中副本數(shù)量最少的數(shù)據(jù)塊。

對等節(jié)點(diǎn)在從下載相同文件的對等節(jié)點(diǎn)或擁有相同文件的種子節(jié)點(diǎn)下載數(shù)據(jù)塊時，直接發(fā)送數(shù)據(jù)塊在本地文件的編號到對方節(jié)點(diǎn)，對方節(jié)點(diǎn)根據(jù)請求數(shù)據(jù)塊的編號傳輸對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊，對等節(jié)點(diǎn)直接將數(shù)據(jù)塊根據(jù)編號存入本地文件；而對等節(jié)點(diǎn)在從擁有相似文件的種子節(jié)點(diǎn)下載數(shù)據(jù)塊時，對等節(jié)點(diǎn)發(fā)送請求數(shù)據(jù)塊在對方節(jié)點(diǎn)文件的位置編號到對方節(jié)點(diǎn)，對方節(jié)點(diǎn)將對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊傳輸給對等節(jié)點(diǎn)，最后對等節(jié)點(diǎn)根據(jù)數(shù)據(jù)塊在本地文件的編號，將數(shù)據(jù)塊存入對應(yīng)的位置。

每個種子節(jié)點(diǎn)也安裝有數(shù)據(jù)下載上傳程序。該數(shù)據(jù)下載上傳程序向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送文件發(fā)布消息，消息包括種子節(jié)點(diǎn)擁有的文件的名稱和種子文件。同時，該數(shù)據(jù)下載上傳程序接收對等節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)塊下載請求，根據(jù)請求數(shù)據(jù)塊的編號，從文件對應(yīng)編號位置選擇數(shù)據(jù)塊，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給請求該數(shù)據(jù)塊的對等節(jié)點(diǎn)。

第二步，控制節(jié)點(diǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)傳輸控制程序。該數(shù)據(jù)傳輸控制程序獨(dú)立地接收每個種子節(jié)點(diǎn)的文件發(fā)布消息，并在內(nèi)存和磁盤存儲每個種子文件對應(yīng)的所有種子節(jié)點(diǎn)地址信息。該數(shù)據(jù)傳輸控制程序獨(dú)立地接收每個對等節(jié)點(diǎn)的文件下載請求消息，選擇k個擁有最相似文件的種子節(jié)點(diǎn)地址，和k2個與對等節(jié)點(diǎn)下載相同文件的其它對等節(jié)點(diǎn)和擁有相同文件的種子節(jié)點(diǎn)，以及對應(yīng)的種子文件，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給對等節(jié)點(diǎn)。

其次，該數(shù)據(jù)傳輸控制程序獨(dú)立地接收每個對等節(jié)點(diǎn)的文件下載請求消息，提取文件下載請求消息包含的請求文件的種子文件，選擇與對等節(jié)點(diǎn)請求文件的種子文件相似度最高的k(k為正整數(shù)，代表相似數(shù)據(jù)分發(fā)選擇的種子節(jié)點(diǎn)數(shù)量，k越大，種子節(jié)點(diǎn)越多，提供的數(shù)據(jù)下載資源越多，因而對等節(jié)點(diǎn)的下載速度越快，默認(rèn)情況下，k設(shè)定為5)個不同的種子文件，然后選擇k個擁有對應(yīng)完整文件的種子節(jié)點(diǎn)地址，同時選擇k2個(k2為正整數(shù)，代表BitTorrent原系統(tǒng)選擇的鄰居數(shù)目，默認(rèn)情況下，k2設(shè)定為10)與發(fā)送請求的對等節(jié)點(diǎn)下載相同文件的對等節(jié)點(diǎn)和擁有相同文件的種子節(jié)點(diǎn)，然后將這些種子文件、種子節(jié)點(diǎn)地址和對等節(jié)點(diǎn)地址通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給發(fā)送請求消息的對等節(jié)點(diǎn)。

具體步驟如下：

2.1控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序接收每個種子節(jié)點(diǎn)的文件發(fā)布消息，解析文件發(fā)布消息包含的種子文件信息，并在內(nèi)存和磁盤更新種子文件對應(yīng)的種子節(jié)點(diǎn)集合信息。該信息存儲在一個字典數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)里面，記為種子文件字典TorrentIndexTable。例如，假設(shè)某種子文件torrent1的種子節(jié)點(diǎn)有兩個，地址分別為Seed1和Seed2，那么設(shè)定TorrentIndexTable[torrent1]＝{Seed1,Seed2}，反之，如果種子文件字典TorrentIndexTable沒有記錄種子文件torrent1的任何種子節(jié)點(diǎn)信息，那么就設(shè)定TorrentIndexTable[torrent1]＝{}。具體步驟如下：

2.1.1控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序解析種子節(jié)點(diǎn)的文件發(fā)布消息，獲得種子節(jié)點(diǎn)的地址SeedAddress，及torrent的名稱，記為TorrentNAME。

2.1.2控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序更新種子文件字典TorrentIndexTable，記錄當(dāng)前所有的種子節(jié)點(diǎn)地址信息。即TorrentIndexTable[TorrentNAME]＝TorrentIndexTable[TorrentNAME]∪{SeedAddress}

2.2控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序接收每個對等節(jié)點(diǎn)提交的文件下載請求消息，解析文件下載請求消息包含的種子文件(標(biāo)記為torrent1)信息，然后從種子文件字典TorrentIndexTable記錄的所有的種子文件中，選擇與對等節(jié)點(diǎn)的種子文件的相似度最高的k個不同的種子文件，然后利用這些種子文件查詢種子文件字典TorrentIndexTable以獲取對應(yīng)的種子節(jié)點(diǎn)。最后，選擇k2個與對等節(jié)點(diǎn)下載相同文件的對等節(jié)點(diǎn)地址和種子節(jié)點(diǎn)地址，并將這些節(jié)點(diǎn)地址及對應(yīng)的種子文件傳輸給對等節(jié)點(diǎn)。具體步驟如下：

2.2.1控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序查詢種子文件字典TorrentIndexTable記錄的所有的種子文件，計(jì)算種子文件字典TorrentIndexTable記錄的所有的種子文件與對等節(jié)點(diǎn)提交下載請求消息包含的種子文件的相似度。設(shè)種子文件torrent2為種子文件字典TorrentIndexTable記錄的所有的種子文件中的一個，種子文件torrent1為對等節(jié)點(diǎn)提交請求文件下載消息包含的種子文件，具體步驟如下：

2.2.1.1控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序讀取種子文件torrent1與torrent2的所有數(shù)據(jù)塊的哈希值，并將哈希值分別存入兩個集合S1與S2內(nèi)；

2.2.1.2控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序計(jì)算集合S1與S2的交集S1∩S2，及集合的并集S1∪S2：S1∩S2＝{j|j∈S1∧j∈S2}，S1∪S2＝{j|j∈S1∨j∈S2}；

2.2.1.3控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序計(jì)算種子文件torrent1與torrent2的相似度為交集包含的數(shù)據(jù)塊的數(shù)目|S1∩S2|與并集包含的數(shù)據(jù)塊|S1∪S2|的數(shù)目的比值，即

2.2.2控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序按照相似度的降序排列所有種子文件，然后選擇相似度最大的k個種子文件。其中k代表用于相似文件下載的種子文件的數(shù)目。默認(rèn)值為5。如果系統(tǒng)中的相似文件比較多，k可以設(shè)置為較大的數(shù)目，以提升對等節(jié)點(diǎn)的下載速度。

2.2.3控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序根據(jù)2.2.2節(jié)選擇的種子文件查詢k個種子節(jié)點(diǎn)地址，具體步驟如下：

2.2.3.1控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序設(shè)定種子節(jié)點(diǎn)集合SeedSet為空；

2.2.3.2控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序按照相似度由大到小的順序遍歷2.2.2步驟選擇的k個種子文件，利用每個種子文件查詢種子文件字典TorrentIndexTable，獲得k個種子節(jié)點(diǎn)。具體步驟如下:

2.2.3.2.1控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序初始化索引idx為1。初始化種子節(jié)點(diǎn)地址集合SeedNodeSet為空。

2.2.3.2.2控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序從種子文件字典TorrentIndexTable讀取第idx個種子文件，標(biāo)記為torrent-idx。

2.2.3.2.3控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序利用torrent-idx查詢種子文件字典TorrentIndexTable，獲得對應(yīng)的種子節(jié)點(diǎn)地址集合，記為SeedSet1＝TorrentIndexTable[torrent-i]。

2.2.3.2.3若集合SeedSet1非空，那么控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序從集合SeedSet1隨機(jī)選擇一個種子節(jié)點(diǎn)的地址，記為SeedAddress1，并存入集合SeedNodeSet，即SeedNodeSet＝SeedNodeSet∪{SeedAddress1}。

2.2.3.2.4若種子集合SeedNodeSet的種子節(jié)點(diǎn)數(shù)目等于k，轉(zhuǎn)2.2.4步驟，否則，設(shè)定idx＝idx+1，然后轉(zhuǎn)2.2.3.2.1步驟。

2.2.4控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序選擇k2個與對等節(jié)點(diǎn)下載相同文件的對等節(jié)點(diǎn)和擁有該文件的種子節(jié)點(diǎn)的地址信息，記為SameFileSet。

2.2.5控制節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸控制程序?qū)⒎N子集合SeedNodeSet與SameFileSet包含的種子節(jié)點(diǎn)地址信息及對應(yīng)的種子文件傳輸給對方對等節(jié)點(diǎn)。

第三步，每個對等節(jié)點(diǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)下載上傳程序。數(shù)據(jù)下載上傳程序負(fù)責(zé)向控制節(jié)點(diǎn)請求具有相似文件的種子節(jié)點(diǎn)地址、正在下載相同文件的對等節(jié)點(diǎn)地址和擁有相同文件的種子節(jié)點(diǎn)地址，并將這些節(jié)點(diǎn)地址存入鄰居節(jié)點(diǎn)集合。然后，每個對等節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)下載上傳程序向本節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的鄰居節(jié)點(diǎn)請求缺失的數(shù)據(jù)塊；同時，該程序接收其它對等節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)塊下載請求，并向?qū)?yīng)的對等節(jié)點(diǎn)上傳已經(jīng)下載的數(shù)據(jù)塊。

具體步驟如下：

3.1每個對等節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)下載上傳程序初始化下載過程。設(shè)定LeftBlock代表未下載的數(shù)據(jù)塊的數(shù)量，設(shè)定N為待下載文件的數(shù)據(jù)塊總數(shù)。設(shè)置LeftBlock的初始值為N。同時，該程序?yàn)猷従蛹系拿總€鄰居節(jié)點(diǎn)i維護(hù)一個已下載數(shù)據(jù)塊數(shù)組DownloadedBlock。DownloadedBlock數(shù)組的長度等于鄰居節(jié)點(diǎn)i所擁有文件的數(shù)據(jù)塊的數(shù)目。DownloadedBlock的各項(xiàng)初始化為0。若節(jié)點(diǎn)i擁有編號為j的數(shù)據(jù)塊，那么設(shè)定i.DownloadedBlock(j)＝1，否則，設(shè)定i.DownloadedBlock(j)＝0。

3.2每個對等節(jié)點(diǎn)每隔t秒請求每個鄰居節(jié)點(diǎn)i已下載的數(shù)據(jù)塊信息，更新鄰居i的已下載數(shù)據(jù)塊數(shù)組DownloadedBlock,其中，t代表兩次下載數(shù)據(jù)塊的等待時間，t為正整數(shù)，通常設(shè)置為較小的數(shù)值，以快速下載所有的數(shù)據(jù)塊，因此，t的默認(rèn)值為0.1秒。

3.3每個對等節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)下載上傳程序向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送文件請求消息，消息包括待下載文件的名稱和對應(yīng)的種子文件；

3.4每個對等節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)下載上傳程序讀取控制節(jié)點(diǎn)返回的鄰居節(jié)點(diǎn)地址及對應(yīng)的種子文件，并存入鄰居節(jié)點(diǎn)集合。

3.5每個對等節(jié)點(diǎn)(記為Peer0)的數(shù)據(jù)下載上傳程序?yàn)閾碛邢嗨莆募拿總€種子節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個數(shù)據(jù)塊映射數(shù)組DownloadedSameBlock，記錄本節(jié)點(diǎn)和該種子節(jié)點(diǎn)的相同數(shù)據(jù)塊編號映射信息。具體步驟如下：

3.5.1對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序從本節(jié)點(diǎn)的鄰居節(jié)點(diǎn)集合讀取每個擁有相似文件的種子節(jié)點(diǎn)地址(記為SeedNode2)與對應(yīng)的種子文件(記為torrent2)，為SeedNode2初始化一個數(shù)據(jù)塊映射數(shù)組DownloadedSameBlock。數(shù)組DownloadedSameBlock的長度等于對等節(jié)點(diǎn)Peer0待下載文件的數(shù)據(jù)塊的總數(shù)目。DownloadedSameBlock的各項(xiàng)初始化為0。

3.5.2對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序計(jì)算待下載文件的數(shù)據(jù)塊的哈希值集合S1與3.5.1步驟選擇的種子節(jié)點(diǎn)SeedNode2的數(shù)據(jù)塊哈希值集合S2的交集SameBlocks，即SameBlocks＝{j|j∈S1∧j∈S2}。

3.5.3對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序讀取集合SameBlocks的每個數(shù)據(jù)塊的哈希值，若該數(shù)據(jù)塊在本節(jié)點(diǎn)的文件中的編號為j，在種子節(jié)點(diǎn)SeedNode2的文件的編號為j2，那么更新鄰居SeedNode2對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊映射數(shù)組DownloadedSameBlock(j)＝j(luò)2。

3.6每個對等節(jié)點(diǎn)(記為Peer0)的數(shù)據(jù)下載上傳程序每隔t秒從鄰居節(jié)點(diǎn)集合下載一個數(shù)據(jù)塊，參數(shù)t根據(jù)步驟3.2約定取值。具體步驟如下：

3.6.1對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序選擇鄰居節(jié)點(diǎn)副本數(shù)目最少的數(shù)據(jù)塊。具體步驟如下：

3.6.1.1對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序計(jì)算鄰居節(jié)點(diǎn)集合已下載數(shù)據(jù)塊的副本數(shù)目。每個數(shù)據(jù)塊的的副本數(shù)目等于擁有該數(shù)據(jù)塊的所有鄰居的總數(shù)。設(shè)定SameSet代表正在下載相同文件的對等節(jié)點(diǎn)和擁有相同文件的種子節(jié)點(diǎn)，i.DownloadedBlock(j)＝1代表節(jié)點(diǎn)i下載了數(shù)據(jù)塊j，那么SameSet集合共擁有數(shù)據(jù)塊j的副本數(shù)目可表示為所有擁有數(shù)據(jù)塊j的節(jié)點(diǎn)的總數(shù)，即∑_i∈SameSeti.DownloadedBlock(j)，其中Σ代表累加運(yùn)算符號。設(shè)定SimilarSet代表所有擁有相似文件的種子節(jié)點(diǎn)。設(shè)k.E(j)代表節(jié)點(diǎn)k是否擁有數(shù)據(jù)塊j，若k擁有該數(shù)據(jù)塊，設(shè)定k.E(j)＝1；否則，設(shè)定k.E(j)＝0。那么SimilarSet集合共擁有數(shù)據(jù)塊j的副本數(shù)目可表示為Σ_{k∈SimilarSet}k.E(j)，。因此，編號為j的數(shù)據(jù)塊的副本總數(shù)等于

∑_i∈SameSeti.DownloadedBlock(j)+Σ_{k∈SimilarSet}k.E(j)。

3.6.1.2對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序?qū)⒏鱾€數(shù)據(jù)塊的副本數(shù)目按照升序排列，然后選擇排列的首元素對應(yīng)的數(shù)據(jù)塊作為副本數(shù)目最少的數(shù)據(jù)塊，記其編號為Rarestblock。

3.6.2對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序判斷：若編號為Rarestblock對應(yīng)的鄰居和本節(jié)點(diǎn)待下載的文件相同，那么該程序向該鄰居發(fā)送一個數(shù)據(jù)塊請求消息，消息包含數(shù)據(jù)塊的編號Rarestblock。

3.6.3若3.6.2判斷不成立，即編號為Rarestblock對應(yīng)的鄰居(記為Z)和本節(jié)點(diǎn)待下載的文件不是相同文件，那么對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序計(jì)算該數(shù)據(jù)塊在鄰居Z的編號j2，并向鄰居Z請求編號為j2的數(shù)據(jù)塊，具體步驟如下：

3.6.3.1對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序查詢鄰居Z的數(shù)據(jù)塊映射數(shù)組DownloadedSameBlock，獲得編號為Rarestblock的數(shù)據(jù)塊在鄰居Z的編號j2，即j2＝Z.DownloadedSameBlock(Rarestblock)。

3.6.3.2對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序發(fā)送數(shù)據(jù)塊請求消息至鄰居Z，消息包含數(shù)據(jù)塊的編號j2；

3.6.3.3對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序接收到鄰居Z發(fā)送的編號為j2的數(shù)據(jù)塊后，將數(shù)據(jù)塊存儲到待下載文件的第Rarestblock個塊。

3.6.4對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序設(shè)置待下載數(shù)據(jù)塊數(shù)目LeftBlock＝LeftBlock-1。更新本節(jié)點(diǎn)已下載的數(shù)據(jù)塊編號數(shù)組DownloadedBlock(Rarestblock)＝1。

3.6.5對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序判斷若待下載數(shù)據(jù)塊數(shù)目LeftBlock＝0，說明已經(jīng)下載所有的數(shù)據(jù)塊，轉(zhuǎn)第四步，繼續(xù)為其它對等節(jié)點(diǎn)上傳數(shù)據(jù)塊；否則，對等節(jié)點(diǎn)Peer0的數(shù)據(jù)下載上傳程序休眠t秒，t秒間隔結(jié)束后轉(zhuǎn)3.6.1，繼續(xù)下載剩余的數(shù)據(jù)塊，參數(shù)t根據(jù)步驟3.2約定取值。

第四步，每個種子節(jié)點(diǎn)執(zhí)行數(shù)據(jù)下載上傳程序。數(shù)據(jù)下載上傳程序向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送文件發(fā)布消息。同時，數(shù)據(jù)下載上傳程序接收系統(tǒng)中的對等節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)塊下載請求，并向?qū)Φ裙?jié)點(diǎn)上傳指定的數(shù)據(jù)塊。

具體步驟如下：

4.1種子節(jié)點(diǎn)SeedNode0的數(shù)據(jù)下載上傳程序選擇本地磁盤的一個名稱為F的文件的種子文件，向控制節(jié)點(diǎn)發(fā)送文件發(fā)布消息，并傳輸文件F對應(yīng)的種子文件到控制節(jié)點(diǎn)；

4.2種子節(jié)點(diǎn)SeedNode0的數(shù)據(jù)下載上傳程序持續(xù)監(jiān)聽對等節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)塊請求消息，讀取消息包含的數(shù)據(jù)塊的編號j，從本地文件選擇編號為j的數(shù)據(jù)塊，并通過網(wǎng)絡(luò)傳輸給對方節(jié)點(diǎn)。

以上對本發(fā)明所提供的基于相似文件協(xié)同的BitTorrent數(shù)據(jù)分發(fā)系統(tǒng)及方法進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本具體實(shí)施方式中應(yīng)用了具體個例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。