“对于应用层来说，常见的协议有HTTP/HTTPs、FTP甚至目前流行的P2P协议。本文将介绍一下P2P协议相关的知识及其中的去中心化网络（DHT）的原理。同时，以太坊底层也是类似于这种P2P协议进行实现的。”
1、什么是P2P协议及P2P协议优点？
常用的下载文件协议为http或ftp底层都是使用传统的服务器-客户端模式（底层基于TCP协议）。其面临着一个比较大的缺点就是服务器带宽压力。然后P2P协议就是为了解决单一服务端带宽压力，将资源分布式存储到不同的节点上。P2P协议叫做peer-to-peer协议。当下载文件的时候，只需要和已经存在文件的peer建立连接，而不需要到中心服务器下载文件，一旦下载了文件，本机也变成了一个peer节点。由此可以想象，自己从别人那边下载文件，别人也从自己这边下载文件，这种参与的人越多，下载速度越快。
2、种子文件的格式与内容？
种子文件很熟悉，就是.torrent文件。这个种子文件的目的就是要知道哪些peer节点存储了该文件，然后才能去下载。当然，远不止这么简单。一般种子文件有两大部分组成：
Tracker URL和文件信息。先来看一下文件信息有哪些。
info区，这里一般指该种子有几个文件，文件多大，目录结构，目录名字等等。
段大小，由于BT协议把文件拆分成多个块，然后分段下载。
段哈希值，这个是为了下载完成这一块文件进行验证是否正确。
下载的时候，迅雷客户端（也可以其他BT客户端，比如迅风、电驴、快播等）首先解析种子文件得到tracker地址，然后连接中心服务器，中心服务器提供其他下载者的IP地址给迅雷，迅雷去连接其他IP地址，告诉对方自己有的块，然后交换对方没有的数据。此时不需要其他服务器参与。每次下载完成一块，就会计算哈希值并和种子文件中的哈希值对比，如果一致，则文件正确。
3、什么是去中心化网络DHT？
上面P2P下载过程不依赖于中心服务器，但是加入P2P网络的时候需要借助tracker服务器。假如tracker服务器挂掉了，迅雷就没法下载了。那么就提出了一种去中心化的方法，也就是DHT（Distributed Hash Table）。去中心化的目的就是每个peer对象还要存放部分网络里面文件信息和其他成员信息，这些peer节点一起构成了庞大的分布式存储服务器。比较有名的DHT协议叫Kademlia协议。
在DHT网络里，每一个DHT node都有一个ID，ID是一个长串（160bit，20字节）用于保存某些文件在哪些节点上。每个DHT node都有一个哈希值。在DHT算法规定，每一个文件计算出的Hash值相近的DHT node都有责任知道从哪里下载这个文件，即使自己没有保存该文件。
其中，每个DHT node都有两个端口，其中绑定一个TCP端口用于上传和下载文件。另一个UDP端口用于加入DHT网络。
4、如何维护DHT网络？
DHT网络按照node的距离远近进行分层管理（也就是前缀二叉树）。比如某个节点ID为01010，如果另一个节点ID为01011，只有最后一位不同，则这样的节点归为“k-bucket 1”。同样，如果倒数第二位不同，这个ID则归属为“k-bucket2”。
随着加入的节点越来越多，每一层只能放置k个节点，这个是可以配置的。当然，每个节点的加入和退出都会动态的更新其他节点的每一层维护列表。
5、DHT如何查找节点？
比如A需要查找C节点。首先通过距离算法，也就是异或得到不同的二进制位。如果是第五位不同，则去第五层的Bucket查找该节点C节点。如果自己的nodelist里面没有C，则取相似的节点B查找C节点。那么B和C节点肯定缩小一倍距离。这时候可能B只需要到bucket-4层去查找。这种就是一直二分查找算法，查找节点的复杂度为o(logN)。
6、DHT如何更新列表？
在DHT网络里，Kademlia算法有4个指令。
PING，用于测试某个节点是否在线。
STORE，要求某个节点存储一份数据。
FIND_NODE，根据节点ID查找一个节点，通过上面介绍的二分查找算法进行查找。
FIND_VALUE,根据文件的哈希值查找保存文件的节点。
每个bucket里面的节点都是按照最后一次接触的时间进行倒排，也就是排在最前的都是最近联系过的node。如果一个节点和自己接触，首先检查自己的k-bucket是否存在该节点，如果存在，则置顶一下。如果不存在，则PING一下最旧的节点，如果不能PING通，则直接删除最旧的节点，加入新节点。如果能PING通，则丢弃新节点，保留老节点。
这种机制保证了新加入和离开都不影响整体网络。
7、举例讲解新节点如何下载文件？
假如此时DHT网络中已经存在了FILE文件。新加入的节点也就是某个新用户小明得到了一个种子文件，开始使用迅雷进行下载文件。
迅雷解析了种子文件，得到了文件的哈希值，由于存储该文件或知道该文件地址的节点ID和该文件哈希值一致或相近。同时种子文件中也存在一个node list。然后迅雷会去联系其中的node list中的节点，找到最近的节点，联系上了该节点也意味着加入了这个DHT网络。（这个主要是本node使用UDP广播自己节点ID），其他节点会向该节点发送STORE进行保存与该节点ID类似的文件信息。
然后，该节点通过联系上的节点进行层层查找，得到了FILE文件保存的节点有A。那么会联系A节点进行下载文件（通过TCP端口下载文件）。
