BtTracker原理

注：参考了btsource、jbittorrent实现和utorrent机制

 一、做种

    现在很多BT软件都提供了做种功能，在做种时，我们都必须指定tracker服务器地址，如果该地址无效，则做出来的种子对BT协议来说是没有任何实际意义的。

二、bt tracker服务

    对于纯BT协议来说，每个BT网络中至少要有一台Tracker服务器（追踪服务器），tracker主要基本工作有以下几个方面：

•  记录种子信息（torrent文件信息）
•  记录节点信息
•  计算并返回节点列表给BT客户端

    每次我们利用BT软件做完种子后，总要找个论坛之类的来上传自己的种子，这样别人就可以下载到这个种子。为什么要上传种子呢？原因：

• 上传种子，其实就是把种子信息记录到tracker服务器上
• 种子可以在论坛传播，种子的扩展程度就决定了种子的健康度和下载度

    当其他用户用BT软件打开种子后，BT软件会对种子进行解析（BDecode），主要得到种子的相关信息，包括：文件名、文件大小、tracker地址等。然后BT软件会向tracker地址发送请求报文，开始进行下载。BT向tracker发送的是Get请求，请求的内容主要有以下几个方面：

info_hash	必填	种子文件info字段的SHA1值（20字节）
peer_id	必填	节点标识，由BT客户端每次启动时随机生成
port	必填	节点端口，主要用于跟其他节点交互
uploaded	必填	总共上传的字节数，初始值为0
downloaded	必填	总共下载的字节数，初始值为0
left	必填	文件剩余的待下载字节数
numwant	必填	BT客户端期望得到的节点数
ip	选填	BT客户端IP，选填的原因是Tracker可以得到请求的IP地址，不需要客户端直接上传
event	选填	started/stopped/completed/空。当BT客户端开始种子下载时，第一个发起的请求为started， 在下载过程中，该值一直为空，直到下载完成后才发起completed请求。做种过程中，发送 的event也为空。如果BT客户端停止做种或退出程序，则会发起stopped请求。

 

    tracker收到该请求后主要进行以下几步处理：

1.        根据info_hash查找种子信息，如果tracker没有该种子的任何信息，tracker服务器可以返回错误或返回0个种子数

2.        如果tracker找到了种子信息，接下来就会去查找是否数据库中已存在该peer_id的节点。接下来根据event的值进行相关处理。

3.        如果event是stopped，说明该节点已不可用，系统会删除tracker上关于该节点的记录信息。

4.        如果event是completed，说明种子节点+1，非种子-1。

5.        如果event是started，说明这是种子第一次连接tracker，tracker需要记录该节点信息，此外如果left=0，说明这是一个种子节点。

6.        如果event是空，则说明节点正在下载或上传，需要更新tracker服务器上该节点的信息。

7.        最后tracker从本地挑选出numwant个节点信息返回给BT客户端，实际返回的节点数不一定就是numwant，tracker只是尽量达到这个数量。

 

Tracker响应

Tracker正常返回的信息结构主要是：

interval		必填	请求间隔（秒）
complete		选填	种子节点数
Incomplete		选填	非种子节点数
peers	ip	必填	IP地址
	peer_id	选填	节点标识
	port	必填	端口

如果Tracker检查发现异常，可以返回错误信息：

failure reason

错误原因

 

Tracker如何挑选种子节点并返回给客户端？

最普遍也是最简单的方式，那就是随机返回，tbsource采用的就是随机返回的机制。不少研究论文也提出了相关的算法，如IP地址策略和阶段返回策略。

IP地址策略是指根据IP地址所含拓扑信息来判断两个节点的距离，从而返回距离请求节点较近的节点列表。该方法主要适用于IPV6。

阶段返回策略，根据节点的下载进度，返回下载进度相近的节点列表。

个人观点：无论tracker采用什么算法，对BT客户端来说，能够提高的下载效率都是很有限的，采用“高级”的算法有时反而会增加tracker的负载。因此随机返回还算是比较高效的。

Bt协议中，有两个策略可以用来提高整个BT网络的健壮性和下载速度，它们分别是：最少片段优先策略（BT客户端处理）和最后阶段模式。为了响应“最后阶段模式”，当种子节点的下载进度大于80%（个人指定）时，tracker服务器应该尽量返回种子节点给客户端，帮助客户端尽快完成下载，使其成为种子节点。

 

三、private tracker原理

         Privatetracker简称PT，目前主要应用于高清视频下载。其实PT就是“我为人人，人人为我”这个目标的最佳实践者。在实际的BT下载过程中，用户通过种子下载完文件后，出于“自私”的考虑（怕占用自己带宽），往往会退出做种，从而降低种子的热度。这就是为什么一个种子过了一段时间后，往往下载速度很慢或下载不完。

         为了真正地实现BT理念，PT强制每个下载者必须上传一定量数据后，才能进行下载。如何保证这种行为呢？

    现在的PT一般存在于网络社区中，每个注册网络社区的用户都会分配到一个随机的KEY，任何从社区下载的种子，都会包含用户的KEY。每次用户通过种子下载时，都会连接到社区的tracker服务器上，tracker服务器会检查KEY对应用户的上传下载量，如果上传量不满足标准，则tracker服务器会记录相关信息，并对该用户的下载及社区活动进行相关限制。

测试，勿点