Taipei-Torrent源码分析 - 蘭陵N散記
其中原始资源发布者与目的端下载者都称为Peer，而Tracker主要用于获取不同的Peer信息信息，BitTorrent把要下载文件虚拟分成大小相等的块，并把每块的索引信息与Hash验证码等元数据信息写到一个.torrent文件中，即种子文件。种子文件采用B编码格式，它本质是一个文本。Peer与Tacker或DHT节点通讯也采用B编码格式。根据获取Peer信息的途径不同，又分为两种。
- 有的Tracker结构
[WebServer] | | torrent file | [ Peer ] ---Get Peers --- [TrackerServer] \ \ Download&Upload(TCP) \ \ [ OtherPeer ]- Trackerless的DHT结构
[WebServer] | | torrent file | [ Peer ] ---Get Peers --- [DHT Nodes] \ \ Download&Upload(TCP) \ \ [ OtherPeer ]Trackerless的DHT结构解决了Trakcer中心故障的问题，是一个更去中化的结构。DHT结构中，每个peer都可能是一个tracker。DHT是基于Kademila协议的，并且在UDP协议基础上实现。
每个节点都有一个全局唯一的标识符，称为节点ID。距离度量用来比较两个节点或者节点与infohash之间的远近程度。节点必须维护一个含有少量其他节点联系信息的路由表。ID越靠近自身ID时，路由表越详细。节点知道很多离它很近的节点，只知道少量离它很远地节点。
在Kademlia中，距离度量采用异或计算，结果解释成一个无符号整数。 distance (A,B)=(A ~| B)，值越小，距离越近。每个节点维护一个路由表，由它所知道的好节点组成。路由表中的节点被用作在DHT中发送请求的起点。当其他节点查询时，就返回路由表中的节点。
开源实现
C++语言
实现BitTorrent协议最有名要算两个C++的实现：
- rakshase 版本：他来源于Mozilla NSS的项目，LICENSE是GPL，使用它的客户端亦rtorrent等，基于Posix接口开发，可以在兼容Posix系统中编译使用，也支持HDT。这个项目已有12年了，目前还在发展，可以是非常的稳定与成熟，据说是速度之王。
- rasterbar(arvidn/libtorrent)版本，GitHub上有两个地址，另一个是libtorrent/libtorrent。前者是还是发展，后者已停止开发了。rasterbar版本是基于boost asio编写的，跨平台不存问题。默认有Python与Ruby的绑定接口。并且具有良好扩展性，例如有uTP，DHT安全扩展
Go语言
由于个人爱好的原因，一真想找是否有Go语言实现版本，于是在GitHub上寻寻觅觅，也找到两个不错的实现：
- Taipei Torrent：它一个较轻量的，基于命令行接口的Torrent客户端，主要功能有支持多Torrent文件，Magnet链接，DHT，UPnP/NAT-PMP打洞，也提供简单的tracker服务。
- anacrolix/torrent: 它实现了BitTorrent协议相关功能包，以及提供较丰富的命令行工具集。支持加密协议，DHT，PEX，uTP以及多种扩展。从代码结构来说，anacrolix/torrent比Taipei Torrent更容易做二次开发。
Taipei Torrent
首先它的名字比较有意思，项目开始于作者在台北的旅游，所以取名为Taipei Torrent。它的代码量比较不多，像Bencode，DHT，NAT-PMP，网络工具包都采用第三方库。
代码结构
Taipei-Torrent git:(master) tree├── main.go├── queryTracker.bash├── resolveBindIP.go├── resolveBindIP_test.go├── test.bash├── testData│ ├── a.torrent│ └── testFile├── testdht.bash├── testswarm.bash├── testtracker.bash├── torrent│ ├── accumulator.go│ ├── accumulator_test.go│ ├── bitset.go│ ├── cache.go│ ├── cache_test.go.......│ ├── upnp.go│ ├── uri.go│ └── uri_test.go└── tracker ├── tracker.go └── tracker_test.go源码分析
花了一个下午走读它的代码，代码简洁易懂，主要功能都在torrent目录下。每个Peer对一个torrent文件会产生一个会话，在我的笔记本记，使用Docker搭建了6个节点，发布下载77M的go的安装包，是秒级速度。如下所示：
2016/01/17 12:13:13 Starting.2016/01/17 12:13:13 Listening for peers on port: 77772016/01/17 12:13:13 [ go1.5.3.linux-amd64.tar.gz ] Tracker: [], Comment: , InfoHash: 556871e1ada306c2da5033e8fe0d4f077edbe6f7, Encoding: , Private: 02016/01/17 12:13:13 [ go1.5.3.linux-amd64.tar.gz ] Computed missing pieces (0.35 seconds)2016/01/17 12:13:13 [ go1.5.3.linux-amd64.tar.gz ] Good pieces: 0 Bad pieces: 1223 Bytes left: 801472692016/01/17 12:13:13 Created torrent session for go1.5.3.linux-amd64.tar.gz2016/01/17 12:13:13 Starting torrent session for go1.5.3.linux-amd64.tar.gz2016/01/17 12:13:14 [ go1.5.3.linux-amd64.tar.gz ] Peers: 0 downloaded: 0 (0.00 B/s) uploaded: 0 ratio: 0.000000 pieces: 0/1223作为Peer Client，主要代码逻辑在torrent\torrentLoop.go的RunTorrents方法中，它充分利用了Go的channel机制。实现步骤如下：
- 根据命令参数，开启Peer连接端口（TCP）。若不指定端口，则采用随机端口。目前是绑定在所的IP上，如果是内网，可以做NAT转换。
- 根据MaxActive参数，开启Session（对象为TorrentSession）数，如果同时下载torrent多余MaxActive则排队处理
- 如果设置参数useDHT，或torrent文件中没有Tracker服务，则会开启DHT，而DHT是采用UDP，端口与第1步的相同。
- 如果设置useLPD（Use Local Peer Discovery），则又会通过组播在同一个网段内相互发现，组播地址为
239.192.152.143:6771。 - 当完成上述初始化之后，在mainLoop主要根据事件来处理：
- 如果是Session创建成功，则异步执行
TorrentSession.DoTorrent方法开始启动下载 - 如果是有Session下载结束，则从排队中取出未处理的torrent文件加入到Session处理。
- 如果是收到退出信号，则等下载结束退出。
- 如果是收到其它Peer的连接请求，根据Infohash来判断是否存在相应的Session，如果存在，则提供给其它的Peer下载数据。
- 如果是收到DHT Peer的请求结果，则处理其它的Peer地址，根据地址从其它Peer下载数据。
- 如果是收到其它Peer的组播请求，则处理其它的Peer地址，根据地址从其它Peer下载数据。
- 如果是Session创建成功，则异步执行
另一个核心代码逻辑是在torrent\torren.go的DoTorrent方法中，实现步骤如下：
- 如果设置了内存缓存或硬盘缓存数，则根据torrent文件中元信息（块个数，整个大小）初始化缓存。
- 开启几个定时器，每隔1秒心跳检查，每隔60秒连接KeepAlive，如果采用Tracker服务，每隔20秒与Tracker服务列表请求，直到有Tracker服务有咱应。
- 如果是DHT，则从DHT Peer获取其它的Peer地址。
- 处理各种Channel的消息。
还一个重要的torrent\torren.go的DoMessage方法，它用于是产生协议的消息，与一个peer建立TCP连接后，首先向peer发送握手消息，peer收到握手消息后回应一个握手消息。握手消息是一个长度固定为68字节的消息。消息的格式如下：
[pstrlen][pstr][reserved][info_hash][peer_id]