2013年10月14日月曜日

P2P探訪 Raider 最初のメッセージ

TorrentクローンをJava で作成しています。
そろそろ、Applet上で動作するデモができそうです。 試してみて解ったことが結構ありました。
そこで、学習したしことを、epub形式でまとめています。http://p.booklog.jp/users/kyorohiro


やる気スイッチが入らないので、書きかけの物をさらします。



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最初のメッセージ

 TorrentクライアントはHandShakeが完了すると、次に 自分の持っているデータの相手に通知します。またデータを配信する場合、相手にデータを配信する意図がある事を伝えます。
 

どのデータを持っているかをBitfieldとして渡す。

 最初に送信するメッセージはBitfieldです。自分がどのようなデータを持っているかを相手に知らせます。 

データを分割して管理している 

  Torrent方式ではデータを分割して管理しています。 分割する単位はTorrentファイルに記載されておりTorrentネットワーク内で分割単位を共有しています。実際に分割したデータをPieceと読んでいます。通常、Pieceは「16KB」「32KB」「64KB」「128KB」「256KB」といった単位で分割されます。

 分割したデータには、1番から昇順に番号が降られます。例えば、160KBのデータを16KBで分割する場合、「0-16KB」までのデータを1番、「16-32KB」までのデータを2番、...「152KB-160KB」までのデータを10番と行った感じで番号が降られます。
 

データをBitfieldで渡す

 データを持っている場合は1。持っていない場合は0が設定します。例えば、160KBのデータを16KBで分割する場合、例えば、1番目のデータを持っている場合、「0x80 0x00」のようなバイトデータになります。 1番目と10番目のデータを持っている場合は、「0x80, 0x40」とったバイトデータになります。
 
以下のようなフォーマットで送信されます。
  • 0-4バイト1+Bitfieldのサイズ
  • 4-5バイト5
  • 5- Bitfieldの生データ(byte単位)
 具体的に、 メッセージとして「0x00, 0x00, 0x00, 0x03, 0x05, 0x80, 0x40」のようなバイトデータを送信します。「0x00, 0x00, 0x00, 0x03」がメッセージのサイズ、「0x05」が識別子、「0x80, 0x40」が持っているPieceの情報です。
 

相手にデータを配信する意思があることを伝える

 データを配信する意思があることを相手に伝えます。Torrent方式ではデータを配信する意図を示した端末のみデータを配信してくれます。
  

データ配信する意図を示す(unchoke)

 具体的には、unchokeメッセージを送信します。このメッセージを受け取ると相手のクライアントからrequestメッセージが呼ばれデータの配信が開始されます。
 unchokeメッゼージは以下のようなフォーマットです。
  • 0-4バイト目1
  • 4-5バイト目1
 
 具体的には、「0x00, 0x00, 0x00, 0x01, 0x01」のようなバイトデータを送信します。
 


P2P探訪 Raider ハンドシェークしてみる

TorrentクローンをJava で作成しています。
そろそろ、Applet上で動作するデモができそうです。 試してみて解ったことが結構ありました。
そこで、学習したしことを、epub形式でまとめています。http://p.booklog.jp/users/kyorohiro


やる気スイッチが入らないので、書きかけの物をさらします。



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ハンドシェークしてみる

  Trackerから、ピアの情報を所得できるようになりました。 これで、データを配信してるTorrentクライアントと接続できるようになりました。  本章では、他のTorrentクライアントへデータの転送許可を取る機能を実現します。
  

TorrentクライアントはTCPサーバー/クライアント

 TorrentクライアントはP2Pアプリです。Torrentクライアントはサーバーとクライアントの両方の機能を持っています。他のTorrentクライアントから接続を受け入れ、データを配信する」というサーバー的な機能。そして、「他のTorrentクライアントへ接続しデータを転送してもらう」というクライアント的な機能です。
 
 しかし、P2Pといっても、特別な方法で通信はしているわけではありません。汎用的な方法が利用されています。Torrentクライアントでは通信にTCP/IPを使用しています。TCP/IPはHttp通信で使用されています。これは、ブラウザーから「youtube」や「Google」にアクセスする時に使用する通信方法と同じ仕組みです。 

Handshakeする

 実際に、Torrentサーバーへ接続してみましょう。Torrent方式では、最初の接続/通信でデータ転送の許可をとります。この時、転送して欲しいデータについての情報をサーバーへ渡します。サーバーはそのデータが持っていれば、基本的に接続を受け入れます。
  

Socketで接続

まずは、Trackerから取得したアドレスへTCP/IPのソケットを生成して接続します。
 
SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();;
socketChannel.connect(new InetSocketAddress(hostname, port));
 
 
この時に生成したコネクションは、データ転送が完了するまで使用し続けます。Http1.0などを利用している古いサーバーなどでは、データを転送するたびに、コネクションを張ります。しかし、Torrentでは一度生成したコネクションはデータ転送が完了するまで確保し続けます。
 
 

データ転送の許可をとる

 接続を開始する前にお互いの情報を交換します。このメッセージの交換をHashshakeと呼びます。
  • 0-1バイト19
  • 1-20バイト"BitTorrent protocol"
  • 20-28バイト {0 0 0 0 0 0 0 0} のバイト配列
  • 28-48バイトInfoHash
  • 48-68バイトPeerId
 を送信します。するとサーバーから、
  • 0-1バイト19
  • 1-20バイト"BitTorrent protocol"
  • 20-28バイト {0 0 0 0 0 0 0 0} のバイト配列
  • 28-48バイトInfoHash
  • 48-68バイトPeerId
とメッセージが返されます。
 

@"19","BitTorrent protocol"

 先頭は識別子が入ります。19は識別子の文字数です。 その後、識別子である「BitTorrent protocol」が続きます。

@{0 0 0 0 0 0 0 0}

 拡張機能を利用するかのフラグです。 例えばDHTをサポートしている場合は0x01がセットされます。


@InfoHash

 どのデータをダウンロードしたいのかを表すHashです。TorrentクライアントのInfo辞書のSHA1です。


@PeerId

 Trackerへ渡したPeerIdを渡してください。