实现 p2p 消息广播网络的技术现状如何？

Question

我知道通过快速谷歌搜索可以得到大量结果，这个主题的文献非常丰富，这正是问题所在。在可能的解决方案宇宙中，我不确定哪一个是最好的、最新的选择，适合我的特定需求。

我正在尝试在互联网上实现一个P2P网络，唯一的功能就是向在线节点广播消息。为了连接到网络，您必须能够指向现有的IP地址。当你这样做时，你会发现一些同行，并与他们保持活动连接。然后你可以向每个其他节点发送消息。没有直接的通信，每个发送的消息都会被其他人接收。我希望这个网络尽可能地高效，并在UDP之上工作。

有哪些最先进的算法名称，可以解决这个特定形状的问题？

- MaiaVictor

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如果您进行广播，则可以在不需要知道各个IP地址的情况下命中局域网上的每个主机。 - Ron Maupin

哦，我的意思是针对一个应用程序。想象一下一个移动游戏。我希望用户能够在不涉及中央服务器的情况下广播他们的移动。 - MaiaVictor

现在，我有点困惑。你的意思是只想向玩家单播数据包吗？广播会发送到局域网上的每个主机。单播会发送到特定的主机，而多播会发送到已订阅多播组的一组主机。看起来你可能需要使用多播，然后每个玩家主机都会监听发送到多播组的数据包，这样就不会影响局域网上的其他主机了。 - Ron Maupin

也许我们由于术语而谈论了不同的事情。我对网络知之甚少（因此提出这个问题），我只知道我要解决的问题。我想创建一个应用程序，当打开时，将连接到运行相同应用程序的计算机网络。然后它将能够发送消息，每个其他节点都会收到 - 这就是我所说的“广播”。我正在谈论我的应用程序的高级需求（广播消息，没有中央服务器需要维护/支付 - 想象一下游戏），并寻求关键字/资源以开始寻找解决方案。没有局域网。 - MaiaVictor

我给你们一些资料。如果你想作为一个团队来做这个，正确的术语是多播。你的应用程序应该加入多播组，它可以在多播组内发送和接收消息，而不会打扰那些没有参与多播组的主机。多播是一种选择性的广播形式。广播会中断每个主机必须处理消息。在多播中，你只会打断已订阅多播组的主机。这避免了需要一个中央服务器的需求，但如果你希望也可以使用中央服务器。 - Ron Maupin

现在您已经添加了要求该工作在互联网上运行，因此您已经排除了使用广播或组播的可能性，因为这两者都无法在互联网上工作。您将需要一个中央服务器来处理注册等事项。 - Ron Maupin

Answer 1

如果您想了解建立去中心化P2P架构的概念，可以查看Dat Foundation，他们提供了一个模块生态系统，用于在互联网上进行P2P数据共享，例如Hypercore（原始P2P流）和Hyperdrive（在超级核心之上的文件传输）。 他们有一些关于技术概念、挑战以及如何解决这些问题的良好文档。

P2P设计中的一些挑战：

• NAT路由器和防火墙：通过实现NAT穿透和UDP打洞来克服（参见：ZeroTier的NAT穿透状态）。
• 发现节点：Dat项目使用Gossiping作为一种有效的方式，让一组节点在网络上相互发现，并使用简单的（protobuf）线路协议进行通信（参见：Hyperdiscovery和Hypercore Protocol）。
• P2P数据通信/同步：Hypercore在每个节点上实现了仅追加日志，并使用Merkle树来聚合和去重来自其他节点的数据块以正确的顺序同步数据。

Dat项目支持TCP、UDP、WebRTC和BittorrentDHT。

请阅读一些它们的规范文档，以深入了解这些概念和协议设计：

• Dat - 分布式数据集同步和版本控制 (pdf)
• Dat的工作原理
• Hypercore协议

- Arnold Schrijver

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我刚刚添加了更多关于可行的点对点技术以及在移动设备上使用Dat项目开发去中心化视频应用的信息：A: 在Android上使用WebView进行点对点视频/音频聊天。 - Arnold Schrijver

嗨，有趣的阅读，特别是ZeroTier的文章很有趣（尽管我猜几乎每个曾经设计过P2P网络的人都不太喜欢与NAT一起工作）。您能更新Dats Github的链接吗？它们似乎已经不可用了。@Arnold Schrijver - j3141592653589793238

嗨，@j3141592653589793238，抱歉回复晚了，但是答案已经更新了 :) - Arnold Schrijver

Answer 2

在互联网上，通过覆盖网络广播单个消息是相当简单的。您加入该网络，构建一个随机或结构化的邻居路由表，向邻居传递消息，他们与他们的邻居执行相同操作，但减少一些修剪以避免转发循环。

复杂性来自各种不同的网络中存在的附加限制和要求。例如：在匿名设置中存在信任问题，延迟优化，优化高带宽流数据等(p2p辅助实时视频广播)。

- the8472

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我很高兴听到这很简单，但有些复杂的问题对我来说并不明显。你是指随机路由表；具体是怎样的呢？每个节点如何保持同行列表？为此，“入口节点”必须拥有所有节点的列表，对吗？如果您有任何链接/关键字，那将非常有帮助。无论如何，感谢您的回答！ - MaiaVictor

有用的关键词可输入 Google 学术搜索引擎： "覆盖网络"，"结构化覆盖网络"，"小世界"，"路由表"，"邻居列表"，"引导程序"。通常来说，引导程序和路由表维护是消息传播的独立问题。你需要逐步构建 P2P（对等）算法。 - the8472

怎么实现呢？这是一个简单的Node.js p2p广播网络实现： https://github.com/will123195/p2p-broadcast - Will