NotSecret.ru - секретов нет

BitTórrent (битовый поток) — пиринговый (P2P) сетевой протокол для кооперативного обмена файлами через Интернет.

Файлы передаются частями, каждый torrent-клиент, получая (скачивая) эти части, в это же время отдаёт (закачивает) их другим клиентам, что снижает нагрузку и зависимость от каждого клиента-источника и обеспечивает избыточность данных.

Протокол был создан Брэмом Коэном, написавшим первый torrent-клиент «BitTorrent» на языке Python 4 апреля 2001 года. Запуск 1ой версии стартовал 2 июля 2001 года.

Существует множество других программ-клиентов для обмена файлами по протоколу BitTorrent.

Принцип работы протокола



Принцип работы BitTorrent: нагрузка на распространителя файла уменьшается благодаря тому, что клиенты начинают обмениваться данными сразу же, даже если файл не докачан ими до конца.

Перед началом скачивания клиент подсоединяется к трекеру, сообщает ему свой адрес и хеш-сумму запрашиваемого файла, на что в ответ клиент получает адреса других клиентов, скачивающих или раздающих этот же файл. Далее клиент периодически информирует трекер о ходе процесса и получает обновлённый список адресов.

Клиенты соединяются друг с другом и обмениваются сегментами файлов без непосредственного участия трекера, который лишь регулярно обновляет информацию о подключившихся к обмену клиентах и другую статистическую информацию. Для эффективной работы сети BitTorrent необходимо, чтобы как можно больше клиентов были способны принимать входящие соединения. Неправильная настройка NAT или брандмауэра могут этому помешать.

При соединении клиенты сразу обмениваются информацией об имеющихся у них сегментах. Клиент, желающий скачать сегмент, посылает запрос и, если второй клиент готов отдавать, получает этот сегмент. После этого клиент проверяет контрольную сумму сегмента и оповещает всех присоединённых пиров о наличии у него этого сегмента.

Каждый клиент имеет возможность временно блокировать отдачу другому клиенту. Это делается для более эффективного использования канала отдачи. Кроме того, при выборе — кого разблокировать, предпочтение отдаётся пирам, которые сами передали этому клиенту много сегментов. Таким образом, пиры с хорошими скоростями отдачи поощряют друг друга по принципу «ты — мне, я — тебе».

Обмен сегментами ведётся по принципу «ты — мне, я — тебе» симметрично в двух направлениях и в случайном порядке. Клиенты периодически сообщают друг другу об имеющихся у них сегментах. Обмен данными начинается, когда обе стороны в нём заинтересованы, то есть каждая из сторон имеет сегменты, которых нет у другой. Количество переданных сегментов подсчитывается, и если одна из сторон обнаруживает, что передаёт в среднем больше, чем принимает, она блокирует отдачу. Таким образом, в протокол заложена защита от личеров.

При получении полного файла клиент переходит в специальный режим работы, в котором он только отдаёт данные (становится сидом).

Клиенты периодически информируют трекер об изменениях в состоянии закачек и обновляют списки IP-адресов.

Структура трафика

Как и в других протоколах передачи файлов, трафик протокола BitTorrent можно разделить на служебный и собственно скачиваемые/отсылаемые данные.

Общие особенности

* Отсутствие очередей на скачивание.
* Файлы закачиваются небольшими фрагментами; чем менее доступен фрагмент, тем чаще он будет передаваться. Таким образом, присутствие в сети «сидера» с полным файлом для загрузки необязательно — система распределяет сегменты между «пирами», чтобы в последующем они могли обмениваться недостающими сегментами.
* Клиенты обмениваются сегментами непосредственно между собой, по принципу «ты — мне, я — тебе».
* Скачанные фрагменты становятся немедленно доступны другим клиентам.
* Контролируется целостность каждого фрагмента.
* В качестве объекта раздачи могут выступать несколько файлов (например, содержимое каталога).

Протоколы и порты

Клиенты соединяются с трекером по протоколу TCP. Входящий порт трекера: 6969.

Клиенты соединяются друг с другом, используя протокол TCP. Входящие порты клиентов: 6881—6889.

Номера портов не фиксированы в спецификации протокола и могут изменяться при необходимости. Более того, в данный момент большинство трекеров используют обычный HTTP порт 80, а для клиентов рекомендуется выбрать случайный входящий порт.

DHT-сеть в BitTorrent-клиентах использует протокол UDP.

Кроме того, протокол UDP используется UDP-трекерами (поддерживается не всеми клиентами и не является официальной частью протокола) и для соединения клиентов друг с другом через UDP NAT Traversal (используется только в клиенте BitComet и не является официальной частью протокола).

Файл метаданных

Для каждого распространяемого файла создаётся файл метаданных с расширением .torrent, который содержит следующую информацию:

* URL трекера;
* общую информацию о закачиваемом файле (имя, длину и пр.);
* Контрольные суммы (точнее, хеш-суммы SHA1) сегментов закачиваемого файла.

Файл метаданных является словарём в bencode формате. Файлы метаданных могут распространяться через любые каналы связи: они (или ссылки на них) могут выкладываться на веб-серверах, размещаться на домашних страницах пользователей сети, рассылаться по электронной почте, публиковаться в блогах или новостных лентах RSS. Получив каким-либо образом файл с метаданными, клиент может начинать скачивание.

Первоначально BitTorrent не имел собственной поисковой системы, но в мае 2005 года Брэм Коэн устранил этот недостаток.

Трекер

Трекер — специализированный сервер, работающий по протоколу HTTP. Трекер нужен для того, чтобы клиенты могли найти друг друга. Фактически, на трекере хранятся IP-адреса, входящие порты клиентов и хеш-суммы, уникальным образом идентифицирующие объекты, участвующие в закачках. По стандарту, имена файлов на трекере не хранятся, и узнать их по хеш-суммам нельзя. Однако на практике трекер часто помимо своей основной функции выполняет и функцию небольшого веб-сервера. Такой сервер хранит файлы метаданных и описания распространяемых файлов, предоставляет статистику закачек по разным файлам, показывает текущее количество подключённых пиров и пр.

Работа без трекера

В новых версиях протокола были разработаны бестрекерные системы, которые решают некоторые из предыдущих проблем. Отказ трекера в таких системах не приводит к автоматическому отказу всей сети.

Начиная с версии 4.2.0 официального клиента, в нём реализована функция бестрекерной работы, базирующаяся на DHT Kademlia. В таких системах трекер доступен децентрализовано, на клиентах, в форме распределённой хеш-таблицы.

На данный момент не все клиенты используют совместимый друг с другом протокол. Совместимы между собой BitComet, µTorrent, Deluge, KTorrent и официальный клиент BitTorrent. Azureus также имеет режим бестрекерной работы, но его реализация отличается от официальной, вследствие чего он не может работать через DHT с вышеперечисленными клиентами. Однако, для Azureus существует поддержка стандартного DHT через плагин Mainline DHT.

BTIH (BitTorrent Info Hash)

Это SHA1 хеш поля Info из файла метаданных. Данный хеш используется в магнет-ссылках а также для идентификации на трекере и между клиентами. При загрузке на трекер файла метаданных его Info Hash может измениться т.к. трекер может изменить поле info установив флаг приватности или изменив/добавив поля внутри info. Поэтому необходимо снова скачать файла метаданных (файл .torrent) с трекера и добавить его в клиент.