从P2P说起

传统的P2P下载中，一般有两个角色：Tracker和Peer。Peer一般是每个用户，他们之间互相传输数据（既下载又上传），Tracker则负责收集所有在下载同一资源的用户和他们的进度，让他们互相之间能够“被发现”，从而能够在复杂的网络环境中建立起连接。

实现一个P2P模式的网络需要做两件事：第一件事是让Peer们可以互相发现对方，第二件事是让Peer们可以互相建立起连接。第一件事很好办，只要能有一个公共的服务器，不论是HTTP协议，还是其他的任何协议（比如WebSocket）。第二件事需要做NAT穿透，在Web上就比较难办了。在这之前，大家都使用Flash来实现。今天，可以使用WebRTC来实现。

WebRTC

很多人对WebRTC的印象都停留在“在线音视频”的印象中。其实WebRTC全称是Web Real-Time Communications，即“网页即时通信”。在今天，它也可以用来传输音频、视频以外的信息，例如图片、二进制文件等。

WebRTC更底层使用到了ICE。一个最基本的WebRTC结构一般是由几部分组成：

• STUN服务器
• TURN服务器（可选）
• Peers（客户端）

STUN服务器的工作职责很简单，它用来获取客户端的公开网络信息。例如自己的公网IP、是否能够被直接访问到等。TURN则是一个“增强版”的STUN。除了STUN本身的识别功能外，它还带有转发功能：如果不能被直接连接，它还同时承担着中继的责任。

另外，WebRTC还有一个“信令层”，它并不限制你用什么方式实现，你可以使用WebSocket，可以使用XHR……它唯一的作用，就是用来告诉其它客户端自己准备好了。

因此，如果两台机器（假设是A、B）之间需要建立连接，它们一般有这样的流程：（下面就不涉及发送流什么的了，只作为介绍基本流程）

• A、B分别初始化一个WebRTC。
• A创建了一个offer，它是一个SDP，然后通过信令服务器发送给B。
• B取得A的offer，然后创建了一个answer，通过信令服务器发送给A。
• A取得B的answer，并通过STUN和native能力拿到了自己的网络信息，生成一个Candidate，通过信令服务器发送给B，表示自己已经准备好了。
• B取得A的Candidate，并同样创建了一个自己的Candidate，发送给A。
• A取得B的Candidate，开始正式建立连接（P2P打洞，如果不通的话就走转发）。

整体流程图如下：

其中涉及到几个东西：

• Candidate：包含了基本的网络信息，例如自身局域网的IP、公网IP、TURN服务器IP、STUN服务器IP等。
• SDP：包含了一些音视频的相关信息。

在连接正式建立完成之后，就可以互相发送数据了。

P2P CDN

现在市面上有很多利用上述技术进行CDN分发的案例了。例如阿里云有PCDN，又拍云有PrismCDN，腾讯云有X-P2P。非常典型的用户就是各大直播、视频平台了。使用P2P CDN，相对于传统的CDN来说成本更低，并且在高并发的情况下体验会更好。以直播分发为例，传统的CDN一般是：

• 将直播流裁剪成很多个片段（长度视平台不同而不同，一般是5-10s），分发至CDN节点
• 实时更新一个m3u8播放列表，将每个片段的URL放入其中。
• 客户端从CDN下载片段，拼合到一起进行播放。

使用了P2P CDN之后，大体上仍然是这样，但其将片段拆的更细，将一部分内容使用P2P的形式分发。例如，原本的直播流有一个10s的片段，其大小为5MB。P2P CDN将其拆成了10个更小的片段，每个片段只有512KB，我们将其编码为片段1-片段10。

• 用户A、B、C在同一网络或相近的网络，观看这个直播。
• 用户A从CDN下载了片段1-10。
• 用户B也需要这些片段，于是从CDN下载了2-10，从用户A处获得了片段1。
• 用户C也需要这些，于是从CDN下载了2-9，然后从用户A处获得了片段1、从用户B处获得了片段10。
• ……

这样下来，可以发现，实际上用户A的体验会有一定降低（因为被拆成更多次的请求，导致整体稍慢一些），但是用户B、用户C，因为其从更近的地方下载到了部分片段，整体体验反而更佳。对于CDN厂商来说，流量成本也有所下降。

以斗鱼为例

举一个实际的例子：斗鱼。斗鱼大规模使用到了P2P CDN。初步观察其使用到了很多家服务，包括腾讯云、阿里云、聚网优速，以及自建服务（使用了网宿CDN）。

• 在观看直播时，其会建立一个类似于trk-xxx-xxx-xxx-xxx.douyucdn.cn的WebSocket长连接作为信令。
• 通过其获取到其他客户端，并与其交换所需要的数据，建立起连接。

有一位群友碰到了上行网络被斗鱼占满的情况。其实理论上不会出现：斗鱼只会将众多片段的一部分进行上传。但如果真的出现了，可以通过屏蔽P2P连接的方式，使其降级为传统CDN。屏蔽方式很简单：屏蔽信令服务或者屏蔽STUN服务。其中，腾讯云的STUN服务是IP地址形式，不太好屏蔽。但是它们的信令不约而同都采用了WebSocket，反而比较好屏蔽。

举个例子，使用uBlock将它们加入黑名单，即可屏蔽掉对应的WebSocket连接：

/trk-([0-9\-]+)\.douyucdn\.cn/
||signal.qvb.qcloud.com
||.trk.galaxyclouds.cn