今天我們來對BitTorrent協議進行一下講解。我們都知道BitTorrent協議所支持的軟件是進行下載用的。但是這個協議并非只能應用到這個層面。普通的HTTP/FTP下載使用TCP/IP協議,BitTorrent協議是架構于TCP/IP協議之上的一個P2P文件傳輸協議,處于TCP/IP結構的應用層｡ BitTorrent協議本身也包含了很多具體的內容協議和擴展協議,并在不斷擴充中｡

根據BitTorrent協議,文件發布者會根據要發布的文件生成提供一個.torrent文件,即種子文件,也簡稱為種子｡

.torrent文件本質上是文本文件,包含Tracker信息和文件信息兩部分｡Tracker信息主要是BT下載中需要用到的Tracker服務器的地址和針對Tracker服務器的設置,文件信息是根據對目標文件的計算生成的,計算結果根據BitTorrent協議內的Bencode規則進行編碼｡它的主要原理是需要把提供下載的文件虛擬分成大小相等的塊,塊大小必須為2k的整數次方(由于是虛擬分塊,硬盤上并不產生各個塊文件),并把每個塊的索引信息和Hash驗證碼寫入.torrent文件中;所以,.torrent文件就是被下載文件的索引｡

下載者要下載文件內容,需要先得到相應的.torrent文件,然后使用BT客戶端軟件進行下載｡

下載時,BT客戶端首先解析.torrent文件得到Tracker地址,然后連接Tracker服務器｡Tracker服務器回應下載者的請求,提供下載者其他下載者(包括發布者)的IP｡下載者再連接其他下載者,根據.torrent文件,兩者分別告知對方自己已經有的塊,然后交換對方所沒有的數據｡此時不需要其他服務器參與,分散了單個線路上的數據流量,因此減輕了服務器負擔｡

下載者每得到一個塊,需要算出下載塊的Hash驗證碼與.torrent文件中的對比,如果一樣則說明塊正確,不一樣則需要重新下載這個塊｡這種規定是為了解決下載內容準確性的問題｡

一般的HTTP/FTP下載,發布文件僅在某個或某幾個服務器,下載的人太多,服務器的帶寬很易不勝負荷,變得很慢｡而BitTorrent協議下載的特點是,下載的人越多,提供的帶寬也越多,種子也會越來越多,下載速度就越快｡

而有些人下載完成后關掉下載任務,提供較少量數據給其他用戶,為盡量避免這種行為,在非官方BitTorrent協議中存在超級種子(super seed)的算法｡這種算法允許文件發布者分幾步發布文件,發布者不需要一次提供文件所有內容,而是慢慢開放的下載內容的比例,延長下載時間｡此時,速度快的人由于未下載完必須提供給他人數據,速度慢的人有更多機會得到數據｡

BitTorrent協議原理在該圖示中,由不同顏色區分的是某一文件的不同部分,當傳輸開始時,只有種子發布都擁有全部文件,在傳輸進行中,有部分用戶獲得部分文件(帶顏色線條表示),隨著傳輸的繼續,文件已經全部公布在系統中,此時,種子擁有者可以退出,也不會影響該文件的傳播｡