基于SCTP的P2P文件共享系统

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基于SCTP多路径传输的P2P系统设计与实现

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提供了参考。关键词：流控制传输协议；传输协议；多宿；２ＰＰ技术中图分类号：Ｐ１Ｔ３文献标识码：Ａ文章编号：７－２Ｘ（０２０一ｏ６ｏ１３６９２１）１ｏ３一４６
ＤｅｉｎａｄＩｌｍｅｔｔｏｆＰＰＳｓｅＢａｅｎｓｇｎｍｐｅｎａｉｎｏ２ｙｔｍｓｄｏ
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p2p的工作原理

p2p的工作原理
P2P（点对点）网络是一种分布式网络架构，允许互联网用户之间直接进行通信和共享资源，而无需通过中心化的服务器。

P2P网络的工作原理如下：
1. 用户节点加入网络：当一个新用户加入P2P网络时，它需要连接至少一个已知节点（种子节点）。

这些种子节点负责帮助新用户找到其他已连接节点。

2. 节点发现和连接：新用户通过与种子节点通信，获取其他已连接节点的信息，并与这些节点建立直接连接。

节点之间可以通过网络发现协议（如DHT或Gnutella协议）来找到其他节点。

3. 资源共享：一旦节点建立连接，它们可以开始共享自己的资源，例如文件、带宽或计算能力。

其他节点可以通过P2P协议请求并下载这些资源。

4. 路由和数据传输：当节点之间需要交换数据时，P2P网络使用分布式路由算法来确定最佳的数据传输路径。

这些路由算法可以基于距离向量、链路状态或有向无环图（DAG）等方式进行。

5. 数据验证：在接收到数据后，节点可能会采取一些验证机制来确保接收到的数据的完整性和正确性。

例如，通过校验和、哈希算法或数字签名等方式验证数据。

6. 弹性和鲁棒性：P2P网络通常具有天然的弹性和鲁棒性。

如果一个节点离线或停止工作，其他节点可以继续通过其他路径找到目标资源，并在网络中继续传输，从而减少了单一故障点的影响。

总体而言，P2P网络通过使所有节点都充当服务提供者和服务接收者的角色，实现了资源的共享和直接通信。

这种分布式的方式具有高度的可扩展性和鲁棒性，从而使得P2P网络成为一种非常灵活且高效的通信和资源共享方式。

p2p原理

p2p原理P2P原理。

P2P，即Peer to Peer，点对点网络，是一种去中心化的网络通信模型。

在P2P 网络中，每个节点既是客户端，又是服务器，可以直接与其他节点进行通信和资源共享，而无需经过中心化的服务器。

P2P网络的发展和应用已经深入到各个领域，如文件共享、视频点播、在线游戏等，其原理和特点也备受关注。

P2P网络的核心原理是去中心化和资源共享。

在传统的客户端-服务器模式中，所有的请求和响应都需要经过中心服务器，这样一来，服务器的负载会非常大，而且一旦服务器出现故障，整个系统就会瘫痪。

而P2P网络则通过节点之间直接通信，实现了去中心化，每个节点都可以充当服务器，从而分担了服务器的压力，提高了系统的稳定性和可靠性。

P2P网络的另一个重要特点是资源共享。

在P2P网络中，每个节点既是资源的使用者，又是资源的提供者，可以共享自己的资源，也可以获取其他节点的资源。

这种资源共享的方式，不仅提高了资源的利用率，还可以加快数据传输的速度，提高了网络的效率。

P2P网络的工作原理可以简单概括为以下几个步骤，首先，每个节点都会主动连接到网络中的其他节点，建立起连接关系；然后，每个节点会将自己拥有的资源信息注册到网络中，使其他节点可以找到并获取这些资源；接着，当一个节点需要某个资源时，它会向网络发送请求，其他拥有该资源的节点会响应这个请求，并将资源传输给请求节点；最后，节点之间会相互交换资源，从而实现资源共享和数据传输。

P2P网络的发展已经深入到各个领域。

在文件共享领域，P2P网络可以实现大规模的文件共享和传输，如BitTorrent、eMule等，极大地方便了用户之间的文件共享。

在视频点播领域，P2P网络可以实现高清视频的快速传输和播放，如PPStream、快播等，提高了视频点播的效率和质量。

在在线游戏领域，P2P网络可以实现玩家之间的实时通信和数据传输，提高了游戏的交互性和体验度。

总之，P2P网络作为一种去中心化的网络通信模型，具有很多优点，如提高了系统的稳定性和可靠性，提高了资源的利用率，加快了数据传输的速度，提高了网络的效率。

TCPIP模型及OSI七层参考模型各层的功能和主要协议

TCPIP模型及OSI七层参考模型各层的功能和主要协议注：⽹络体系结构是分层的体系结构，学术派标准OSI参考模型有七层，⽽⼯业标准TCP/IP模型有四层。

后者成为了事实上的标准，在介绍时通常分为5层来叙述但应注意TCP/IP模型实际上只有四层。

1、TCP/IP模型（1）物理层物理层规定:为传输数据所需要的物理链路创建、维持、拆除，⽽提供具有机械的，电⼦的，功能的和规范的特性，确保原始的数据可在各种物理媒体上传输，为设备之间的数据通信提供传输媒体及互连设备，为数据传输提供可靠的环境。

（2）数据链路层主要提供链路控制（同步，异步，⼆进制，HDLC），差错控制（重发机制），流量控制（窗⼝机制）1） MAC：媒体接⼊控制，主要功能是调度，把逻辑信道映射到传输信道，负责根据逻辑信道的瞬时源速率为各个传输信道选择适当的传输格式。

MAC层主要有3类逻辑实体，第⼀类是MAC-b，负责处理⼴播信道数据；第⼆类是MAC-c，负责处理公共信道数据；第三类是MAC-d，负责处理专⽤信道数据。

2）RLC：⽆线链路控制，不仅能载控制⾯的数据，⽽且也承载⽤户⾯的数据。

RLC⼦层有三种⼯作模式，分别是透明模式、⾮确认模式和确认模式，针对不同的业务采⽤不同的模式。

3）BMC：⼴播/组播控制，负责控制多播/组播业务。

4）PDCP：分组数据汇聚协议，负责对IP包的报头进⾏压缩和解压缩，以提⾼空中接⼝⽆线资源的利⽤率。

（3）⽹络层提供阻塞控制，路由选择（静态路由，动态路由）等1）IP：IP协议提供不可靠、⽆连接的传送服务。

IP协议的主要功能有：⽆连接数据报传输、数据报路由选择和差错控制。

IP地址是重要概念2）ARP：地址解析协议。

基本功能就是通过⽬标设备的IP地址，查询⽬标设备的MAC地址，以保证通信的顺利进⾏。

以太⽹中的数据帧从⼀个主机到达⽹内的另⼀台主机是根据48位的以太⽹地址（硬件地址）来确定接⼝的，⽽不是根据32位的IP地址。

网络协议知识：SCTP协议的定义和应用场景

网络协议知识：SCTP协议的定义和应用场景SCTP协议，全称为Stream Control Transmission Protocol，是一种传输层协议。

与TCP和UDP不同，SCTP提供多个消息流，每个消息流可以独立传输数据。

因此，SCTP具有很高的容错性、可靠性和安全性。

SCTP协议最初是为了解决VoIP通信中的一些问题而设计的。

在VoIP通信中，音频流和控制流需要独立传输，同时需要保证音频流的时延和丢包率。

SCTP协议正是为了解决这些问题而出现的。

SCTP协议具有以下几个主要应用场景：1. VoIP通信在VoIP通信中，SCTP协议可以提供多个消息流，分别用于传输音频流和控制流。

这样可以保证音频流的时延和丢包率，并且避免控制消息对音频流的影响。

2.网络存储SCTP协议可以用于网络存储中，用于在存储节点之间传输数据。

由于SCTP协议提供了多个消息流，因此可以同时传输多个数据流，提高传输效率。

3.流媒体传输在流媒体传输中，SCTP协议可以用于传输视频流和音频流。

由于SCTP协议支持多个消息流，可以实现并行传输，提高传输效率和稳定性。

4.数据中心网络在数据中心网络中，SCTP协议可以用于传输大量的数据流。

由于SCTP协议支持分片和聚合，可以将大数据流分为多个小数据流，同时聚合多个小数据流进行传输，提高传输效率。

SCTP协议还具有以下几个特点：1.多路复用：SCTP协议可以提供多个消息流，每个消息流都有独立的序列号，可以独立传输数据。

这样可以避免数据包的阻塞和互相干扰。

2.安全性高：SCTP协议支持消息级加密、完整性保护和认证。

这样可以保证数据的安全传输。

3.容错性高：SCTP协议支持多路径传输，可以避免网络中某个路径的故障导致数据传输中断。

同时，SCTP协议还具有重传机制，可以在数据传输出现错误时进行重传，保证数据的可靠性。

4.灵活性：SCTP协议支持可选择性握手，可以根据需要选择是否进行握手，同时还支持并发打开和关闭连接。

网络协议知识：SCTP协议和TCP协议的应用场景和优缺点

网络协议知识：SCTP协议和TCP协议的应用场景和优缺点SCTP（Stream Control Transmission Protocol）和TCP （Transmission Control Protocol）都是在网络通信中常用的协议，它们分别有不同的应用场景和优缺点。

本文将分别介绍SCTP和TCP协议的特性、应用场景、优点和缺点。

一、SCTP协议：1. SCTP特性：SCTP是一种可靠的、面向消息的传输层协议。

它具有多流传输和多重复传输等特性，同时也支持消息边界的保持，以及提供了流控制、消息分段和消息认证等功能。

SCTP协议被设计用来传输电话信令以及WebRTC（Web Real-Time Communication）等实时通信应用。

2. SCTP应用场景：SCTP协议广泛应用于电话信令、流媒体传输、数据中心连接等领域。

在电话信令方面，SCTP可以提供更加可靠的信令传输服务，适用于无线网络中的信令传输。

在流媒体传输方面，SCTP能够支持多流传输，可以提供更好的数据传输质量。

在数据中心连接方面，SCTP可以提供更可靠的连接服务，同时也支持负载均衡和多路径传输等功能。

3. SCTP优点：（1）多流传输：SCTP支持多条数据流的传输，可以同时传输多个数据流，提高了数据传输的效率。

（2）可靠性：SCTP具有多重复传输和消息边界保持等特性，能够提供更加可靠的数据传输服务。

（3）流控制：SCTP支持流控制功能，可以根据需要进行流控制，提高了数据传输的灵活性。

4. SCTP缺点：（1）适用性有限：SCTP虽然在电话信令、流媒体传输、数据中心连接等特定领域有优势，但在一般的数据传输中，其应用范围相对较窄。

（2）部署成本高：SCTP协议相对于TCP协议来说，部署成本更高，需要额外的配置和管理。

二、TCP协议：1. TCP特性：TCP是一种面向连接的、可靠的传输层协议。

它提供了可靠的数据传输、流控制和拥塞控制等功能，适用于各种类型的网络通信应用。

p2p系统安全方案

P2P系统安全方案引言P2P（Peer-to-Peer）系统是一种去中心化的计算机网络架构，它允许个体节点直接进行通信和资源共享，而无需经过中央服务器。

由于其去中心化特性，P2P 系统的安全性问题备受关注。

本文将探讨P2P系统的安全方案，以确保系统的可靠性和保密性。

1. 身份验证在P2P系统中，确保节点的身份是合法且可信的非常重要。

为了实现节点的身份验证，可以采用以下安全方案：•公钥加密：使用公钥密码体制进行身份验证。

每个节点都持有一个公钥和私钥，通过私钥对消息进行签名并验证发送者的身份。

•数字证书：使用数字证书来验证节点的身份。

每个节点都可以通过获取数字证书来证明其身份的合法性。

•多因素认证：采用多种身份验证因素，如密码、指纹、面部识别等。

确保节点的身份是多重验证的，提高系统的安全性。

2. 密钥管理为了确保P2P系统中通信的保密性和完整性，密钥管理是必不可少的。

以下是一些常用的密钥管理方案：•秘密共享：将密钥分成多个部分，分发给不同的节点，以确保只有当所有节点合作时才能重建密钥。

这种方案可以增加系统的安全性，因为即使有部分节点被攻破，仍然无法获得完整的密钥。

•密钥交换协议：使用密钥交换协议（如Diffie-Hellman协议）来安全地交换密钥。

通过协议确保密钥在通信双方之间的安全传输，从而防止密钥被中间人攻击者窃取。

•定期更新：定期更换密钥，以防止密钥被攻击者长时间获取和使用。

定期更新密钥可提高系统的安全性。

3. 数据加密P2P系统中的数据传输需要采取适当的加密措施，以确保数据的保密性和完整性。

以下是一些常用的数据加密方案：•对称加密：使用对称密钥算法，如AES、DES等，对数据进行加密和解密。

对称加密算法的优势在于加密和解密速度快，但需要确保密钥的安全性。

•公钥加密：使用公钥密码体制，如RSA，对数据进行加密和解密。

公钥加密算法相对较慢，但在保证数据安全性方面更可靠。

•混合加密：结合对称加密和公钥加密，利用对称加密的速度和公钥加密的安全性。

P2P技术原理

P2P技术原理(总5页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除P2P技术技术原理什么是对等网络(P2P)技术？P2P技术属于覆盖层网络(Overlay Network)的范畴，是相对于客户机/服务器(C/S)模式来说的一种网络信息交换方式。

在C/S 模式中，数据的分发采用专门的服务器，多个客户端都从此服务器获取数据。

这种模式的优点是：数据的一致性容易控制，系统也容易管理。

但是此种模式的缺点是：因为服务器的个数只有一个(即便有多个也非常有限)，系统容易出现单一失效点；单一服务器面对众多的客户端，由于CPU能力、内存大小、网络带宽的限制，可同时服务的客户端非常有限，可扩展性差。

P2P技术正是为了解决这些问题而提出来的一种对等网络结构。

在P2P网络中，每个节点既可以从其他节点得到服务，也可以向其他节点提供服务。

这样，庞大的终端资源被利用起来，一举解决了C/S模式中的两个弊端。

对等网络的基本结构（1）集中式对等网络（Napster、QQ）集中式对等网络基于中央目录服务器，为网络中各节目提供目录查询服务，传输内容无需再经过中央服务器。

这种网络，结构比较简单，中央服务器的负担大大降低。

但由于仍存在中央节点，容易形成传输瓶颈，扩展性也比较差，不适合大型网络。

但由于目录集中管理，对于小型网络的管理和控制上倒是一种可选择方案。

（2）无结构分布式网络（Gnutella）无结构分布式网络与集中式的最显着区别在于，它没有中央服务器，所有结点通过与相邻节点间的通信，接入整个网络。

在无结构的网络中，节点采用一种查询包的机制来搜索需要的资源。

具体的方式为，某节点将包含查询内容的查询包发送到与之相邻的节点，该查询包以扩散的方式在网络中蔓延，由于这样的方式如果不加节制，会造成消息泛滥，因此一般会设置一个适当的生存时间（TTL），在查询的过程中递减，当TTL值为0时，将不再继续发送。

P2P网络中的数据传输与共享技术

P2P网络中的数据传输与共享技术P2P网络是指点对点网络，其中各个节点之间的交互是平等的，没有中心服务器，每个节点都可以同时是客户端与服务器端，具有去中心化的特点，这也使得P2P网络成为一种比较灵活的网络体系结构。

在P2P网络中，数据的传输与共享技术是非常关键的组成部分。

P2P网络中的数据传输技术在传统的客户端-服务器网络架构中，客户端需要向服务器发起请求，服务器才可以向客户端发送数据。

而在P2P网络中，由于每个节点都可以充当服务器端和客户端，所以可以实现任意两个节点之间的直接通信。

P2P网络的数据传输技术可以分为以下几种。

1. 直接传输直接传输是指两个节点之间直接传输数据，不经过任何中转。

这种方式的优点是传输速度快、无需额外的服务器中转，缺点是双方必须同时在线并且相互认识才可以进行直接传输。

2. 转发传输转发传输是指数据在多个节点之间传输，每个节点都将数据传输给下一个节点直到到达目标节点。

这种方式的优点是可以不受限制地传输数据，而且只要中间有一个节点在线就可以实现数据的传输，缺点是传输速度慢且容易被其他人窃取数据。

3. 优化传输优化传输是一种结合了直接传输和转发传输的数据传输方式。

优化传输会预先选择一些中间节点，让这些节点作为中转站，将数据优化传输，从而提高传输速度。

P2P网络中的数据共享技术在P2P网络中，数据共享是P2P网络的重要用途之一。

由于每个节点都可以充当客户端和服务器端，所以节点之间的文件共享非常方便。

P2P网络中的数据共享技术可以分为以下几种。

1. 分享目录节点可以共享自己电脑中的文件夹，其他节点可以通过查找该文件夹的名称，访问和下载该文件夹中的文件。

2. 种子文件种子文件是一种文件的元数据，其中包含了该文件的信息，但不包含具体的数据。

如果其他节点想要下载该文件，则可以根据种子文件找到包含该文件数据的其他节点，从而下载数据。

3. 发布订阅P2P网络中的发布订阅是指节点发布自己想共享的资源（如音乐、影片、电子书等），其他节点可以通过订阅该资源来获取该资源的内容。

第二章第一代P2P网络——混合式P2P体系：Napster与BT

一旦请求了某个分片的子分片，那么该分片的所有子分片具有更高优先级，以尽可能快地获得一个完整的分片
最少者优先（中间阶段/平稳期）
尽量选择所知用户拥有数最少的分片作为下一个下载分片，以使网络中最稀少的分片尽快拥有多个复制
下载者从Tracker了解哪些分片较少
网络服务系统之对等网络
分片选择策略
网络服务系统之对等网络
BT提供了一定的安全机制，如文件审查、输入验证码
BT服务器故障率高，导致可用性降低，且网络规模受限，文件无持久性保证
网络服务系统之对等网络
六、BT网络的改进
引入DHT，形成类似Tracker的根据种子特征码返回种子信息的网络.
DHT(分布式哈希表，Distributed Hash Table)，是一种分布式存储方法。在不需要服务器的情况下，每个客户端负责一个小范围的路由，并负责存储一小部分数据，从而实现整个DHT网络的寻址和存储。
含带宽等信息，便于用户选择连接
网络服务系统之对等网络
二、Napster的性能分析
2002,2003年Saroiu et al, 利用Crawler （爬虫）工具测量Napster网络
Crawler作为结点加入P2P网络，与其它结点建立和维持TCP连接，并通过现有邻居获得更多结点信息，建立更多连接，同时记录与其它结点交换的信息
网络服务系统之对等网络
四、BT性能分析
Pouwelse et al., 2004,2005论文
流行性：应用广泛，但BT网站、.torrent文件服务器及Tracker故障率较高，限制了网络规模
可用性：同上，取决于服务器的可用性。实际较低，只有一半的BT网站镜像可正常工作超过 2.1天，种子服务器更少

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ＰＰ２文件共享系统通常会事先将源文件分割成多个块。不同的系统分割文件的尺寸大小不尽相同。
为了保证传输的正确性，还会对每个文件块计算散列以便在该块下载完成后进行校验。例如：ｅｕ按Ｍｌｅ９２Ｍ．８Ｂ大小对源文件进行分割，并采用Ｍ４算法计算散列；每个９２ＭＢ的块又被分割成多个１０ＢＤ．８８Ｋ的块，并采用ＳＡ算法计算散列。在实际传输时，每个文件块往往又被进一步分割成一些长度较小的Ｈ１
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第２４卷第３期版）
ＪｕａｏｕｚｏｎｖｒｔＮｔｒｃｅｃｓｏｒｌｆｉｕＵｉｓｙ（ａａＳｉｅ）ｎＧｈｅｉｕｌｎ
Ｖ１４ＮＯｏ．２．３Ｍａ．２０ｙ０７
收稿日期：０７一４一ｏ。２０ｏ９作者简介：王翔（９８一）１７，男，硕士，贵州大学教师。
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贵州大学学报（自然科学版）
第２４卷
片段，用数据消息进行承载。每个文件片段长几ＫＢ到几十Ｋ，是ＰＰ结点之间实际传输的文件信息Ｂ２单位。数据消息中还包含了文件片段的长度和其在源文件中偏移位置等信息，以便在接收端对文件片段
时的特性，提出使用ＳＴＣＰ来实现基于消息的ＰＰ文件传输。在Ｌｎｘ平台下设计并实现了一２ｉｕ个简单的基于ＳＴＣＰ的ＰＰ文件共享系统，给出了其系统框架结构和主要的实现技术。２
关键词：ＰＰ文件共享系统；消息；ＴＰ；ＳＴ２ＣＣＰ中图分类号：Ｔ３３Ｐ９文献标识码：Ａ
２传输特性分析
为了提高下载效率，许多ＰＰ系统采用同时从多个对端结点进行下载的策略。此外为了保证文件２
共享的公平性并实现负载均衡，有必要让那些正在下载的结点同时也向其他结点提供上传。要实现同时从多个对端结点进行下载，就需要对源文件进行分割，使下载结点可以从不同的对端结点下载不同的文件部分。由于多个部分下载的并发进行，使得整体的下载速度比从单个结点下载要快得多。
Ｇｕｅａａａ、ｅｏｋｙＭｕｅｉｏｒｎ等。ｎｔｌ、ＫＺａＤｎｅ、ｅｌ、ＢｔｒｔｌＴｅＰＰ文件共享系统需要解决两个主要问题。首先是对ＰＰ网络中的资源进行发现并对结点进行定２２位，这主要依靠各种ＰＰ搜索算法来实现。主要的ＰＰ搜索算法有集中式搜索算法、基于泛洪（ｌｄ２２Ｆｏ — ｏ
ｉ）的分布式非结构化算法、分布式结构化算法等。其次需要解决文件资源的传输问题。在ＰＰ系统ｎｇ２中，下载结点往往需要同时从多个对端结点进行下载，同时也要向多个对端结点提供上传。为达到这一目的，通常会将源文件分割成一系列的片段再进行传输。有的ＰＰ文件共享系统，例如ｅｏｋｙ２Ｄｎｅ、ｅｕ和Ｂｔｒｎ，采用消息格式承载文件片段，在结点之间进行文件传输。ＭｌｅｉｏｅｔＴｒ传统的ＰＰ文件共享系统是基于ＴＰ和ＵＰ实现的，而文件传输部分基本都采用ＴＰ进行实现。２ＣＤＣＴＰ是面向字节流的传输协议，在传输基于消息的信息方面存在一定的不足。流控制传输协议（ＣＰＣＳＴ）是面向消息的可靠传输协议，可以提供和ＴＰＣ一样的传输可靠性，具有和ＴＰ相似的拥塞和流量控制Ｃ机制］。面向消息的特性使得ＳＴＣＰ比ＴＰ更适合基于消息的信息传输。因此可以采用ＳＴＣＣＰ来实现ＰＰ文件共享系统的消息传递，特别是实现ＰＰ２２文件传输。
进行重组并进行校验Ｏ以下对ＴＰ和ＳＴＣＣＰ处理消息时的特性进行简单对比：
（）消息边界的处理：ＴＰ１Ｃ是面向连接和面向字节流的可靠传输协议，ＴＰ中传输的数据一律被Ｃ看作是没有结构没有意义的字节流或字节序列，应用程序产生的数据和ＴＰ真正发送的数据在结构上Ｃ没有任何联系。额外的长度信息必须被发送端的应用程序加入到数据流当中，这样接收端的应用程序才
１引言
ＰＰ（ｅｒｏＰｅ）可定义为 “ ２Ｐｅ— —ｅｒｔ通过系统间直接的交换对计算机资源和服务进行共享 ”ｌ。文件共＿
享是ＰＰ技术的重要应用领域。ＰＰ文件共享技术使得网络用户之间可以直接进行文件交换而不需要通２２过专门的文件服务器。ＰＰ网络中的各个结点既可以下载文件同时也可以向其他结点提供上传。分布在２各个用户结点上的文件资源得到了有效的利用，实现了负载均衡。著名的ＰＰ文件共享系统有Ｎｐｔ、２ａｓｒｅ
文章编号
１０５６（０７００８０００— ２９２０）３— ２５— ５
基于ＳＴＣＰ的ＰＰ文件共享系统２
王
摘
翔，王超宇
（州大学计算机科学与技术学院，￣＇贵阳５０２）贵ｔＨｋ５０５
要：一些ＰＰ文件共享系统采用消息形式进行文件传输。对比了ＴＰ和ＳＴ２ＣＣＰ在处理消息