P4P技术简介

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中国新通信

Ｐ４Ｐ技术简介

朱柳明

摘要与传统的两种思路，即Ｐ２Ｐ应用感知物理网络状况，或者运营商网络Ｐ２Ｐ流量不同，Ｐ４Ｐ将Ｐ２Ｐ应

用和承载网联合设计，一方面使Ｐ２Ｐ应用利用网络的能力得到提升，另一方面减少了网络骨干线路上的负载，从而显著地提高ＩＳＰ的网络效率。本文从Ｐ４Ｐ的背景、起源、架构、发展前景等方面对Ｐ４Ｐ进行了介绍。关键词

对等网）Ｐ２Ｐ（点对点、

Ｐ４ＰＩＳＰ（ＩｎｔｅｒｎｅｔＳｅｒｖｉｃｅＰｒｏｖｉｄｅｒ因特网业务提供商）

１引言

作为改变现有Ｉｎｔｅｒｎｅｔ应用模式的主要技术之

对特定的应用做出不同的设计，这样这种方法的通用性就被降低了，并且由于ｃａｃｈｅ设备需要存储内容，有可能引发版权问题。另一种方法是使用流量整形设备Ｐ２Ｐ流量，这些设备依赖于ＤＰＩ或者其他Ｐ２Ｐ流量识别技术。但不同的Ｐ２Ｐ应用使用不同的控制消息，并且许多Ｐ２Ｐ协议使用加密技术和动态端口号来逃避检测。因此该方法有效性也有限。这些方法由于缺少Ｐ２Ｐ应用与之配合工作，其结果要么是降低了Ｐ２Ｐ应用的性能，要么是耗资巨大。

从Ｐ２Ｐ应用的角度，一些Ｐ２Ｐ系统为了改善系统传输性能，开始采用一些自适应技术来优化传输，如流量本地化。这些技术虽然对运营商的网络和

一，Ｐ２Ｐ实际上已经成为内容传送的一种基础技术。但Ｐ２Ｐ消耗了ＩＳＰ的大部分网络带宽资源，在很大程度上直接导致了运营商的问题，影“增量不增收”响到ＩＳＰ的其他应用。Ｐ２Ｐ对网络的冲击主要来源于以下两个方面：

（１）Ｐ２Ｐ应用不了解网络，导致流量在ＩＳＰ内部不必要地穿越很多的链路，或者导致不必要的跨ＩＳＰ的流量。

（２）ＩＳＰ以前的网络流量控制机制，比如流量工程等，对Ｐ２Ｐ应用不再有效，因为Ｐ２Ｐ可以从多个源获得数据并随时切换，是高度分散、动态和不理会网络层状态的，导致ＩＳＰ花费了很多计算代价得出的优化路径失去意义。

由于以上原因，Ｐ２Ｐ一直被运营商视为不受欢迎的应用，屡屡有运营商Ｐ２Ｐ的事件发生。虽然运营商也为此做出很多工作，但是收效甚微。运营商采取的一种方法是安装Ｐ２Ｐｃａｃｈｅ设备来减少Ｐ２Ｐ流量，但是这些设备需要能区分不同的Ｐ２Ｐ协议并

Ｐ２Ｐ应用都有好处，但是仅凭Ｐ２Ｐ，其优化能力是有

限的。另一些Ｐ２Ｐ系统为了避免ＩＳＰ对带宽的，

采用了加密技术，但这也了自身性能的提高，并且时刻有被网络运营商的风险。

能否实现ＩＳＰ与Ｐ２Ｐ之间的双赢呢？在此背景下，一种可以让Ｐ２Ｐ和网络运营商通过直接通信更好地合作的新技术一Ｐ４Ｐ应运而生。Ｐ４Ｐ认为，解决问题的出路在于，在Ｐ２Ｐ和承载网之间建立一种通讯机制，使得网络层和Ｐ２Ｐ层能协调，实现网络感知

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的Ｐ２Ｐ。

２Ｐ４Ｐ的起源

Ｐ４Ｐ是一种仍在发展中的技术，它的定义也有多种，包括“ＰｒｏａｃｔｉｖｅｎｅｔｗｏｒｋＰｒｏｖｉｄｅｒＰａｒｔｉｃｉｐａｔｉｏｎｆｏｒＰ２Ｐ”，“ＰａｒｔｎｅｒｓｈｉｐａｍｏｎｇＩＳＰｓａｎｄＰ２Ｐｎｅｔｗｏｒｋｓ”，

等。不管如何“ＰｒｏｖｉｄｅｒＰｏｒｔａｌｆｏｒ（Ｐ２Ｐ）Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”

称呼，它的目的都是加强ＩＳＰ与Ｐ２Ｐ应用程序的通信，降低骨干网络传输压力和运营成本，并提高Ｐ２Ｐ应用程序的性能。

络运营商与应用进行交互的门户。ｉＴｒａｃｋｅｒ的部署模式有两种：

（１）每个ＩＳＰ都在他们的网络中部署一个ｉＴｒａｃ－

Ｐ４Ｐ架构由分布式计算产业联盟（ＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＣｏｍｐｕｔａｔｉｏｎＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ，ＤＣＩＡ）下面的Ｐ４Ｐ

工作组Ｐ４Ｐ工作组是由ＤＣＩＡ的成（Ｐ４ＰＷＧ）提出。员公司ＰａｎｄｏＮｅｔｗｏｒｋｓ和Ｖｅｒｉｚｏｎ于２００７年７月发起成立的，由ＤＣＩＡ赞助，按照同业公会方式运作。

ｋｅｒ。此时需要一个元ｉＴｒａｃｋｅｒ来为ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ提供

具体的ｉＴｒａｃｋｅｒ的查找和定位。

（２）ｉＴｒａｃｋｅｒ由受信任的第３方来运营，此时ＩＳＰ不需要单独部署ｉＴｒａｃｋｅｒ，可以多ＩＳＰ共享这个ｉ－

ＰａｎｄｏＮｅｔｗｏｒｋｓ和Ｖｅｒｉｚｏｎ被选为共同。具体研究工作主要由耶鲁大学承担。ＤＣＩＡ是一个非盈利组

织，致力于推动Ｐ２Ｐ技术的商业化。ＤＣＩＡ采用工作组和特别项目的方式开展工作。Ｐ４Ｐ工作组的成员分为核心成员和观察员两类。目前有６０多个公司和研究机构参加，包括网络运营商ＡＴ＆Ｔ、Ｖｅｒｉｚｏｎ、

Ｔｒａｃｋｅｒ。ＩＳＰ只需要将他们的网络信息发送给ｉ－

Ｔｒａｃｋｅｒ。

在一个域内可以部署多个ｉＴｒａｃｋｅｒ以进行容错和提供扩展性。Ｐ２Ｐ客户（即ｐｅｅｒ）可以通过ＤＮＳ查询得到ｉＴｒａｃｋｅｒ的ＩＰ地址。

Ｔｅｌｅｆｏｎｉｃａ，Ｐ２Ｐ应用提供商ＢｉｔＴｏｒｒｅｎｔ、Ｊｏｏｓｔ、Ｐａｎｄｏ，

研究机构耶鲁大学等。

ｉＴｒａｃｋｅｒ可以提供三种形式的网络信息：网络状态／拓扑、网络运营商的策略／指导意见、网络能力。

这３种信息分别通过３个接口提供：

（１）ＶｉｒｔｕａｌＣｏｓｔ接口主要对外提供网络拓扑信息和状态信息。

（２）Ｐｏｌｉｃｙ接口主要向ｐｅｅｒ或ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ提供网络策略和指导意见。比如网络入向和出向流量的比例，在拥塞期应该避免使用哪些链路等等。

（３）Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ接口允许ｐｅｅｒ或内容提供商（通过ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ）向其查询并请求承载网提供一定的资源和能力。例如，在网络运营商提供了ｃａｃｈｅ服务器的情况下，一个ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ可以通过询问ｉＴｒａｃｋｅｒ，得到这样的服务器以提高内容分发的速度。

这些接口一方面保护了网络运营商的私密性，另一方面又允许网络和应用联合起来提升彼此的性能。Ｐ４Ｐ架构中不指定具体的信息格式，而只提供公共的信令框架。网络运营商可以选择实现上述３种接口的任意子集。

３Ｐ４Ｐ架构

轻量级的应用框架。它的主Ｐ４Ｐ是一个灵活的、

要思想是在Ｐ２Ｐ应用与网络运营商之间开启显式的通信接口，Ｐ２Ｐ客户（ｐｅｅｒ）可以调用该接口得到网络信息，或请求承载网分配网络资源，从而能够更有效它的主要设的利用网络资源，并提升Ｐ２Ｐ应用性能。计需求是：

（１）Ｐ４Ｐ作为通用方案，应该能够支持不同的

Ｐ２Ｐ应用和资源形式；

（２）Ｐ４Ｐ应该可以增量式部署，从而使运营商

网络平滑演进；

（３）Ｐ４Ｐ应该利用一些承载网增强特性，例如

ＱｏＳ，Ｃａｃｈｅ，来提高Ｐ２Ｐ应用的性能。

Ｐ４Ｐ的架构包括控制平面、数据平面、管理平面。目前的研究主要集中于控制平面。Ｐ４Ｐ的控制平

面架构如图１所示。

该架构中引入了ｉＴｒａｃｋｅｒ（ＩＳＰＴｒａｃｋｅｒ）以作为网

ｉＴｒａｃｋｅｒ将网络拓扑抽象为ＰＩＤ（模糊ＩＤ）以及

连接ＰＩＤ的链路的集合一个ＰＩＤ可能是（见图２）。一个节点，也可能是一组节点的集合，比如一个路由

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信。

系统的流程如下：

（１）Ｐｅｅｒ向ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ发出一个寻找ｐｅｅｒｓ的请求；

（２）ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ向ｉＴｒａｃｋｅｒ寻求来自ＩＳＰ的指导；（３）ｉＴｒａｃｋｅｒ根据网络层信息向ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ返回建议，具体地说，将网络拓扑、策略等信Ｖｉｒｔｕａｌｃｏｓｔ、息发送给ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ。

（４）ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ根据该建议选择一组ｐｅｅｒｓ，比如

器或者ＰｏＰ（ＰｏｉｎｔｏｆＰｒｅｓｅｎｃｅ）点下面的ｐｅｅｒｓ的集合。ｉＴｒａｃｋｅｒ给ＰＩＤ之间的链路分配或计算出一个

选择成本最低的ＰＩＤ，并将结果返回给给请求端。

在上述流程中，ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ根据ｉＴｒａｃｋｅｒ返回的建议进行选择，从而使Ｐ２Ｐ寻找ｐｅｅｒｓ的过程得到优化。

下面是上述架构的两个应用实例。

实例ｌ：图４是一个ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ使用ＶｉｒｔｕａｌＣｏｓｔ和Ｐｏｌｉｃｙ接口向ｉＴｒａｃｋｅｒ查询网络拓扑／状态、策略信息的例子。

ｖｉｒｔｕａｌｃｏｓｔ，并将ｖｉｒｔｕａｌｃｏｓｔ发送给ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ，以便ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ在选择ｐｅｅｒ时能够优化节点路径。ＩＳＰ分

配ｖｉｒｔｕａｌｃｏｓｔ的方式有多种，比如直接根据ＯＳＰＦ权重或ＢＧＰ优先级计算，或者给费用高的或者快要拥塞的链路分配高的ｃｏｓｔ等。具有相同的ＰＩＤ的节点具有相似的网络成本，图３是ｖｉｒｔｕａｌｃｏｓｔ信息示意图。每个节点在启动的时候获得自己的ＰＩＤ和ＡＳ号。将ＩＰ地址映射为ＰＩＤ和ＡＳ号的好处包括提供了汇聚，隐藏了运营商网络拓扑信息从而提供了一定的私密性等。

本例中，Ｐ２Ｐ应用跨越了两个网络运营商Ａ和

图３ｖｉｒｔｕａｌｃｏｓｔ信息示意图

ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ是在Ｐ２Ｐ应用中部署的用于保存正

在共享某一内容的ｐｅｅｒｓ的列表的一种实体，如服务器。ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ是每Ｐ２Ｐ应用的，即不同的Ｐ２Ｐ

这里有两种情况：应用可能有不同的ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ。

（１）Ｐ２Ｐ应用中存在ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ，此时由ｉＴｒａｃｋｅｒ把策略和ｖｉｒｔｕａｌｃｏｓｔ等信息给ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ，由ａｐｐ－Ｔｒａｃｋｅｒ来执行ｐｅｅｒ选择，返回给请求的节点。

（２）某些非结构化的Ｐ２Ｐ网络中不存在ａｐｐ－Ｔｒａｃｋｅｒ，此时需要ｐｅｅｒ和ｉＴｒａｃｋｅｒ之间直接进行通

Ｂ的网络，每个网络运营商都在自己的网络内运行一个ｉＴｒａｃｋｅｒ。在启动时，ｐｅｅｒａ和ｐｅｅｒｂ获得自己的ＰＩＤ和ＡＳ号，然后向ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ注册并将这些信息交给ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ，ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ综合Ｐ２Ｐ应用的需求和这些网络信息，更加有效的指导Ｐ２Ｐ应用的资源调度。虚线部分是在没有ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ的情况下，用户直接和ｉＴｒａｃｋｅｒ通信。

实例２：图５所示例子展示如何通过Ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ接口向ｉＴｒａｃｋｅｒ查询网络能力信息。

此例中ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ通过ｃａｐａｂｉｌｉｔｙ接口向ｉ－

ＴｒａｃｋｅｒＢ发送请求，要求网络运营商Ｂ分配一个固定的高性能的服务器用于辅助内容分发。ｉＴｒａｃｋｅｒＢ

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络系统实验室和ＰａｎｄｏＮｅｔｗｏｒｋ公司等通过在美国宽带网络中进行大规模试验或仿真，证实Ｐ４Ｐ技术可以大幅提升网络传输速度，测试结果表明：Ｐ４Ｐ技术可以将下载速度提升２００％，在某些情况下甚至提升６００％。由于这些优势，Ｐ４Ｐ己经得到了美国不少通信和有线网络巨头如Ｖｅｒｉｚｏｎ、ＡＴ＆Ｔ和Ｃｏｍｃａｓｔ等的大力支持和推动。

虽然Ｐ４Ｐ已经展现出了对双方都有利的好处，随着解决方案的不断更新，一些问题也随之而出，具体地说：

（１）Ｐ４Ｐ己经和一些有代表性的Ｐ２Ｐ应用如ＢＴ

将分配的服务器的地址作为应答发送给ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ。

整合过，但是仍然会有新型的Ｐ２Ｐ应用不断呈现，所以相关接口也必然要随之发展。如何设计简单、可扩展的接口，是Ｐ４Ｐ要面临的一个挑战。

（２）Ｐ４Ｐ技术包括数据平面，管理平面和控制平面，但目前的研究工作仍集中在控制平面，对数据平面、管理平面尚未涉及。因此Ｐ４Ｐ的完善将是一个长期的过程，还要经过数年的发展才能知道最终的结果。

（３）Ｐ４Ｐ仍是带点另类色彩的技术，而运营商对新事物的一般引入流程通常是先跟踪研究分析利弊，找实验室进行测试，再找现网进行试点。最终能否被运营商和Ｐ２Ｐ软件商所接受还是个未知数。至少短期内在现网中引入Ｐ４Ｐ的可能性并不大。

总的来看，Ｐ４Ｐ的工作目前还处于初期，未来还有很多东西需要标准化，由于Ｐ２Ｐ自身的标准化还很不成熟，Ｐ４Ｐ的标准化可能需要更长时间。

（收稿日期：２００８年７月２日）

ａｐｐＴｒａｃｋｅｒ将该服务器的地址记录下来，并加入到给ｐｅｅｒａ返回的ｐｅｅｒｓ列表中，从而提高了Ｐ２Ｐ应用的

能力。

４结束语

与传统的两种思路，即Ｐ２Ｐ应用感知物理网络

状况，或者运营商网络Ｐ２Ｐ流量不同，Ｐ４Ｐ将

Ｐ２Ｐ应用和承载网联合设计，一方面使Ｐ２Ｐ应用利

用网络的能力得到提升，改善了Ｐ２Ｐ应用的性能；另一方面使网络运营商能够解决Ｐ２Ｐ业务带来的诸如

网络流量不可控等问题，增加了从网络内部下载的比例，缩短了传输距离，减少了网络骨干线路上的负载，从而显著地提高ＩＳＰ的网络效率。目前包括Ｖｅｒ－

ｉｚｏｎ、Ｔｅｌｅｆｏｎｉｃａ在内的一些运营商以及耶鲁大学网

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎｏｆＰ４Ｐ

ＺｈｕＬｉｕｍｉｎｇ

Ａｂｓｔｒａｃｔ

Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｏｍｔｈｅ２ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌａｐｐｒｏａｃｈｅｓ，ｗｈｉｃｈａｒｅＰ２ＰａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｕｓｉｎｇｌｏｃａｌｉｔｙｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｉｎｐｅｅｒｓｅｌｅｃｔｉｏｎａｎｄＩＳＰ

ｕｓｉｎｇｔｒａｆｆｉｃｓｈａｐｉｎｇｄｅｖｉｃｅｓｔｏｒａｔｅｌｉｍｉｔＰ２Ｐ，Ｐ４ＰｅｎａｂｌｅｓｅｘｐｌｉｃｉｔｃｏｏｐｅｒａｔｉｏｎｂｅｔｗｅｅｎＰ２Ｐａｎｄｎｅｔｗｏｒｋｐｒｏｖｉｄｅｒｓ．Ｏｎｏｎｅｈａｎｄ，ｉｔｃａｎｉｍｐｒｏｖｅＰ２Ｐａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｏｎｔｈｅｏｔｈｅｒｈａｎｄ，ｉｔｃａｎｒｅｄｕｃｅｔｈｅｎｅｔｗｏｒｋｌｏａｄａｎｄｔｈｕｓｉｎｃｒｅａｓｅｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｇｉｖｅｓａｎｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆＰ４Ｐ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｉｔｓｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｏｒｉｇｉｎ，ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｎｄｓｏｍｅｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｓ．ＫｅｙｗｏｒｄｓＰ２Ｐ，Ｐ４Ｐ，ＩＳＰ

交通银行采用Ａｓｐｅｃｔ解决方案提高催收催缴绩效

Ａｓｐｅｃｔ软件公司日前宣布，交通银行采用Ａｓｐｅｃｔ软件公司的ＵｎｉｆｉｅｄＩＰ产品线中的ＥｎｓｅｍｂｌｅＰｒｏ软件系统来支持其催收催缴业务，使催收催缴电话的接通率在很短时间内立刻提升３￣４倍。Ａｓｐｅｃｔ软件公司一直致力于为企业机构提供客优化资户联络解决方案，以帮助诸如银行这类有催收催缴等业务需求的企业最大程度地提高催收催缴座席人员的绩效、源、增加客户联系和提高质量。８２

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