BitTorrent (букв. англ. «битовый поток») — пиринговый (P2P) сетевой протокол, предназначенный для обмена файлами через Интернет. Принцип работы данного протокола состоит в том, что файлы передаются не целиком, а частями, причём каждый клиент, получая (закачивая) эти части, в это же время отдаёт (подкачивает) их другим клиентам, что снижает нагрузку и зависимость от каждого клиента-источника и обеспечивает избыточность данных. BitTorrent был создан программистом Брэмом Коэном 4 апреля 2001 года, запуск первой версии состоялся 2 июля 2001 года. Существует множество совместимых программ-клиентов, написанных на различных языках программирования для различных компьютерных платформ. Принцип работы протокола
Перед началом скачивания клиент подсоединяется к трекеру, сообщает ему свой адрес и хэш-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 файрвола 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 (англ. choke). Это делается для более эффективного использования канала отдачи. Кроме того, при выборе — кого разблокировать, предпочтение отдается пирам, которые сами передали этому клиенту много сегментов. Таким образом, пиры с хорошими скоростями отдачи поощряют друг друга по принципу «ты — мне, я — тебе».
Общие особенности
Отсутствие очередей на скачивание.
Файлы закачиваются небольшими сегментами; чем менее доступен сегмент, 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 (peers) обмениваются сегментами непосредственно между собой, по принципу «ты — мне, я — тебе».
Скачанные сегменты становятся немедленно доступны другим клиентам.
Контролируется целостность каждого сегмента.
В качестве объекта закачки могут выступать несколько файлов (например, содержимое каталога).
[править] 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 (не поддерживается 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).
[править] 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, хэш-суммы SHA1) сегментов закачиваемого файла.
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. Клиент начинает скачивание, получив каким-либо образом файл с метаданными, в котором есть ссылка на трекер.
Первоначально BitTorrent не имел собственной поисковой системы (англ. search engine), но в мае 2005 года Брэм Коэн устранил этот недостаток.[1]
[править] Трекер
Основная статья: BitTorrent трекер
Трекер (англ. tracker; /ˈtrækə®/) — 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 хэш-суммы, уникальным образом идентифицирующие объекты, участвующие в закачках. По стандарту, имена файлов на трекере не хранятся, и узнать их по хэш-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 подключенных пиров и пр.
[править] Работа без трекера
В новых версиях протокола были разработаны бестрекерные (англ. trackerless) 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 нем реализована функция бестрекерной работы, базирующаяся на протоколе Kademlia. В таких системах трекер доступен децентрально, на клиентах, в форме распределенной хеш-таблицы.
На данный момент еще не все клиенты используют совместимый друг с другом протокол. Совместимы между собой BitComet, µTorrent, 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[2]. Однако, для Azureus существует поддержка стандартного DHT через плагин Mainline DHT.
[править] Super seeding (cупер-сид)
Супер-сид (англ. super seeding) — метод, реализованный в тех клиентах BitTorrent, авторы которых пытаются минимизировать объем данных до первого завершения загрузки пира. Метод был задуман Джоном Хофманом и впервые был осуществлен в клиенте «BitTornado» в середине 2003 г.
Супер-сид является изменением в поведении сидеров и не может быть осуществлен без нарушения протокола BitTorrent. Тем не менее, это не утверждается ни разработчиком протокола, Брэмом Коэном, ни в официальном клиенте.
Супер-сид действует, когда имеется только один сидер. Фактически, он заставляет пользователей делиться скачанными данными. Клиент, отдавший одному участнику какую-либо часть файла, прекращает передачу данных до тех пор, пока не обнаружит в сети вторую копию этой части. Поскольку многие участники не имеют возможности или не желают делать доступными для других скачанные данные, общая скорость отдачи падает. В обычном же режиме, в отличие от супер-сид, каждый всегда получает запрошенную информацию, если она имеется, поэтому в нем средняя скорость передачи данных выше.
Супер-сид эффективен при раздачах с большим количеством качающих. При небольшой группе людей (2—3 человека) их клиенты в силу разных причин могут отказаться устанавливать связь друг с другом. В этом случае включенный супер-сид заставит клиентов ждать, пока данные станут доступны. Когда число качающих велико (10—20 человек), достаточно отдать каждую часть файла только один раз, тогда клиенты смогут обменяться ею между собой, и каждый из них получит файл целиком
