(原文： http://www.oreillynet.com/pub/a/network/2000/05/12/magazine/gnutella.html)
近一段时间有些计算机技术如Napster, Gnutella, and Freenet引起的非议最多，但是从技术的观点来看的话，也可说是最让人感兴趣。我并不是要有意歪曲才这么讲。通过检查这些系统的架构和协议，我发现它们的确很吸引人。Freenet源自于一个实实在在学术性研究项目，这3个站点值得任何一个对互联网的未来关心的人认真的关注。
在本文中，我想撇开目前一些有关Gnutella and Freenet的报导中的广告说辞和歇斯底里，以便互连联网社区的人们能够基于它们的真正优点上做出评价。本文大体上是一篇技术文章；我在另一篇文章“The Value of Gnutella and Freenet”中进行了政策性的论述。由于媒体对Napster作了更多的报导，本文中不对其讨论。关于Napster你可以参考Erik Nilsson写“Napster: Popular Program Raises Devilish Issues”，在技术上另两个系统比Napster更有趣，更深远。
从本质上讲，Gnutella and Freenet代表着分布式信息系统发展上新的一步。二者都是搜索信息的系统，都返回你需要的信息但有不告诉你信息的出处。它们代表着分布式的信息存储，信息获取和网络体系领域中的创新。但二者在目标和实现上有极大的不同，下面对他们分别进行考察。
基础
任一个Gnutella软件既是一个server又是一个client，因为它支持双向信息传递。Gnutella开发人员把这种软件叫做“servent”，但因这个词看起来古怪，我坚持叫它"client"。你可以通过安装现有的几种client中的任何一种而建成一个全功能的Gnutella网站；很多不同的操作系统都被支持。下一步，你必须找到一些愿意跟你通讯的站点：有些可能是你的朋友的，另一些可能是被广告了的Gnutella站点。拥有大型计算机和高速带宽的人们可以鼓励许多人跟他们连接。
是罪恶还是仅仅有争议
诸如Gnutella and Freeware一样的开放源软件正在向病毒一样的快速传播。但它们真的是如此有害吗？Andy Oram在本周的一期Platform Independent on Web Review上指出了有争议技术的优点和缺点。
你只能直接与你同意接触的少数几个站点通信。别的站点关心的资料将以存储转发的方式从一个站点传到另一个站点地传递下去。这对头发已斑白的UUCP和Fidonet老用户来说听起来是否似曾相识？这种架构本质上，与在因特网变得流行以前的数十年里在全世界传递网上新闻和电子邮件的系统是一样的，这些系统无拘无束地连接在一起。
但是有一些重要的不同。因为Gnutella是运行在整个因特网上的，你可以直接与某个地理位置上离得很远的人相连，就象连到你的邻居上一样。这使得系统牢固并几乎不出故障，这一点我们马上就要谈到。
再一点，通过Gnutella获取信息的规程是一种调用-响应（call-and-response）方式，它比单纯地推送新闻或电子邮件要复杂。Figure 1表示了这种规程的操作。假定站点A向站点B要求匹配"MP3"的数据。在传送回一些可能相关的东东以后，站点B把这个请求又传给它的同事站点C，但与邮件和新闻不同的是，站点B保留了站点A的这个请求记录。如果站点C有同这个请求匹配的数据，它就把这些数据送给站点B，而站点B知道这是为A找的数据所以把数据传给A。
我很想快速地描述出这个简单系统的重要特性，但为了满足好奇者我先回答一些问题。
1，如何识别请求
每个请求都有一个唯一的号码，这个号码是由源站点上独一无二的一个东西比如以太网MAC地址所产生的随机数或准随几数。如果一个请求经由站点C传到站点D然后又传到站点B，站点B从标识上认出这是已经见过的请求，从而不声不响地把它仍掉。另一方面，不同的站点可以请求同样的资料，并且都能获得满足因为他们都有自己唯一的标识。每个站点都可以让请求过期，只需把请求放入一个预定义了大小的队列中，当新的请求要加进队列时最底下的老的请求则被仍掉。
2，返回的数据采用什么形式
2可以是一个音乐文件或其他请求的材料，但Gnutella不仅仅限于传文件。返回结果可能是一个URL或其他任何一个值。因此，人们很可能用Gnutella来作复杂的搜索，而最终得到一个URL，就象使用一个传统搜索引擎一样。（关于这点在后面将作更多讨论。）
3，使用何种协议
运行在HTTP协议上（这是Gnutella的简洁性体现之一）。使用HTTP的有利之处在于即使两个站点中的一个处在企业的防火墙的后面时它们也能通信，前提是这个防火墙允许数据流向外面的端口为80的标准Web服务器。如果在防火墙后面的client被要求伺服一个文件时会有一点困难，但它可以通过发一条叫GIV的输出命令到通信对方的80端口而瞒过防火墙。当防火墙屏蔽了所有的Web交通或通信双方都处在典型的防火墙后面时，才会出现“此页无法显示”。
4，系统怎样停止搜索？
就象IP包文，每个Gnutella请求都有一个存活期（time-to-live），每经过一个站点通常这个值都要减1，直至变为0。如果一个站点发现某个请求的存活期值异常的大，那它可以大幅度降低这个存活期。我们马上可以看到，虽然存活期限制了每个站点所能触及的范围，但这同时也带来了好处。
5，象"MP3"一样的搜索字符串是被怎么解释的？
这是个值64000美元的问题，它让我们发现Gnutella最伟大的贡献。
神圣的创举：搜索动态生成的数据 Gnutella是一个相当简单的协议。它只定义了一个字符串如何从一个站点传到另一个站点，而没有定义如何解释这个字符串。某个站点可能只是用fgrep答7b序对一堆文件检索这个字符串，而另外某个站点可能把这个串插入一个SQL查询中，别的站点可能认为这是一个日语单词串，从而返回一个意义大约近似的英语串，以便原始请求的发出站点能使用这个英语串进行进一步搜索。这种灵活性允许每个站点以自己擅长的最复杂的方式来为分布式搜索作贡献。建议让Gnutella成为21世纪的搜索引擎运作的平台，这是否过份了？
现状
Gnutella项目最初是由美国在线的一个叫做Nullsoft的部门开始的。美国在线因为害怕在使用这个系统后可能会导致版权侵害问题，便取消了对该项目的支持。但一个名叫Brian Mayland的程序员对这个协议进行了反向工程，开始了一个新的项目来开发client（客户端软件）。没有一个当前版本的开发者看过从Nullsoft来的代码。Gnutella是一个基于GNU许可的开放源项目。 Limitations and risks of Gnutella
Gnutella的限制和风险
早期对Gnutella的实验表明它是高效的和有用的，但在系统的伸缩性存在问题。假如你送出一个存活期为10的请求，并且每个站点都与另6个站点联系，那么交换的总消息数可高达106或1百万。
呈指数型传播的请求引入了最可能使系统崩溃的原因：由洪水般的请求引发的拒绝服务型攻击。开发者们目前没有解决这个问题的办法，但是建议client跟踪请求的出现频率以便识别出是否有突发性表现从而断绝同攻击性节点继续通信。
此外，存活期给每个用户限制了眼界。我可能重复地搜索着我附近的几百个节点，但我从不会找到一个在离我的眼界只有一步之遥的站点上的文件。实际上，信息可能还会移动。总之，中世纪的欧洲人尽管除了最模糊的神话之外对中国一无所知，但他们却喜欢来自中国的香料。他们所必须知道的只是在小亚细亚的几个交易地，而这几个交易地则与在中亚的与中国交易的城市交易。
一个为Gnutella开发Linux系统上的client的程序员Spencer Kimball说，这种子网化方式可以保护Gnutella免遭攻击。实际上Gnutella已经历过服务崩溃，主要起因是client程序中的错误。可以肯定将来会出现恶意和复杂的攻击。虽然有几组站点曾有过暂时的缓慢或者其他的组的情形变得更严峻，但系统从未真正地停止过。
当然除了拒绝服务以外，人们可能还会以其他理由来不正当使用Gnutella。最近有报导说某站点使用Gnutella做了一个钉子：这个站点上登出了一些看似提供儿童色情的文件名，然后把每次到这个站点下载文件的用户的IP地址和域名都记录了下来。之所以能利用这种信息是因为Gnutella使用的是HTTP；Gnutella提供的用户信息与任何Web浏览器提供的没有什么区别。
最后一个值得一提的有关Gnutella的限制是难于对返回数据的来源进行认证。你的确不知道数据来自哪里--而现在的e-mail和news也是这样。Client没有必要选择匿名；他们完全可以按照自己的愿望来标识自己。如果Gnutella选择返回一个URL，那和以任何其他方式获得的URL一样的值得信赖。如果数字署名基础设施变得普及了，Client也同样可以使用。我在文章“The Value of Gnutella and Freenet”中论及了可靠性和相关的政策性问题。
Freenet (自由网)
基础
Gnutella和Freenet的目标很不同。对很多人来说Freenet更多的具有明显的政治性的，颠覆性目的。(译者：What？ 咱可没想颠覆谁，只是看到被愚弄禁锢的中国人太苦。) a-- 允许人们匿名地散发材料。 b-- 允许人们匿名地获取材料。 c-- 使得删除材料几乎不可能 d-- 运作上没有集中的控制 后半部份特色Gnutella和Freenet都具有，这使得它们不同于Napster。一个法院的命令可以关闭Napster（和它的所有镜象站点），但要关闭Gnutella和Freenet就象要起诉所有声称在交换着Metallica歌曲的317000因特网用户一样的困难。
Freenet的另一个技术目标特别有趣：它把数据随几的分布在各站点上，数据的出现和消失是不可预测的。除了满足上面所提到的社会目标以外，Freenet还可能为因特网上的拥挤提供了一个迷人的解决方案，因为人气高的信息自动地传播到了许多的站点上。
Freenet跟80年代和90年代早期具有相似名字的社区网络没有任何关系。它起源于1997年由爱丁堡大学信息学部的Ian Clarke发起的一个研究项目。他在本项目中写的一篇论文可以在网上得到。
在很多方面Freenet的体系结构和协议与Gnutella很相似。每个合作者都下载一个client并向几个其他的client发送请求。请求都有唯一的标识，被从一个站点传到另一个站点，都被临时存放在一个堆栈里直到数据被返回，当存活期结束后就被抛弃。
查找数据的游戏
两个系统之间最大的不同在于当Freenet的client满足一个请求时，它把整个数据都传送给请求的发出者。这在Gnutella中是可选的，但不是必须的。更重要的是，当数据沿着Freenet的client链被传送到最初的请求者的过程中，链上的每个client都可以保留一个拷贝（除非数据非常巨大，而client认为不值得为之花费那么多磁盘空间来保存它）。只要有人不停地要求这个数据，Client就会一直保留它，但当似乎没有人在需要它的时候就可以仍掉。
跟因特网比起来显得低效的这种实践，到底取得了什么样的成就呢？Ian Clarke告诉我它并不一定如我所想象的那么低效--对于大数据量来来说，它的效率可与WEB匹敌--并且事实上它完成了相当不错的几件事情：
a，允许短暂地达到匿名性和持续性的目标。
b，让小站点发布很大的人气高的文档而不必为网络带宽犯愁。你不必仅仅因为公开了一个令人兴奋的录象想让好多人来下载，就跑出去找一个16cpu的UltraSPARC，或从别人那而租空间。
c，它鼓励受欢迎的材料而让不人气的材料静静地消失。在这一点上，Freenet是与Eternity服务（几年前被提出来的一种模型，但从为被实现过）根本不同的。它的目标不是散布人们想要的垃圾，而是防止许多人都认为有价值的材料被撤掉。
d，它倾向于把数据弄到那些想要他们的人邻近的地方。（和Gnutella一样，"邻近"一词在Freenet中没有地理上的意义，只意味着因特网站点之间的跳跃数。）这是因为从节点A发到节点B的第一个请求可能要被传递到很多别的节点，而第二个以及以后的请求就可以直接由节点B来满足。此外，节点A和节点B很可能离那些同样喜欢这种内容的人所运行的节点只有1到2个跳跃数。所有的人都会很惊喜地发现在第一个请求得到满足后，后面的内容很快就能得到。
最后的一条从架构上来讲特别有趣，因为每个站点的材料的人气度会导致Freenet系统真正改变它的拓扑结构。当一个站点发现它经常从它的一个合作者那儿获得大量材料以后，对未来的请求它会倾向于选择这个合作者。带宽因此增加而受益的是最终用户。鉴于我作的欧洲/中国丝绸之路的比方，Clarke说：“Freenet就如同把中国带到离欧洲更近的地方，因为越来越多的欧洲人要求与之进行贸易。”
Freenet的其他特征
Freenet比Gnutella更受网络交通的制约，也许这是因为对每一个成功的请求它都希望传送一个完整的文件的缘故。当一个Freenet的client接到一个它满足不了的请求时，它把该请求只传递给一个对等站点；它并不象Gnutella那样把请求广播给所有的对等站点。如果因为请求沿着传递链下去再也找不到站点而得到一个失败通知，或者因为存活期到期而使client没有收到响应，client就会另一个对等站点。简而言之，搜索是按深度优先方式进行，而不是按并行方式。然而，Clarke说搜索的速度可谓相当的快；象传统的搜索引擎一样每个搜索都花上几秒钟。Freenet中采用的简单快取系统不比ISP为了存取网页而采用的精致的快取系统逊色。
Freenet正在用Java开发，并且需在Java Runtime Environment上运行。它使用自己的端口和协议，而不象Gnutella那样在HTTP上运作。
Freenet的限制和风险
Freenet似乎比Gnutella更具有伸缩性。也许有人会认为可以通过发送洪水般的无关的资料而使整个系统遭到破坏（例如，可以写一个版本，让它每小时把你的硬盘中的内容都抛出去一次），但实际上这种攻击几乎没有什么影响。只要没有人要求这种资料，它不会去任何地方。
此外，一旦某人提交了一个资料，没有人可以用一个伪造品来替代它。每个条目都被一个唯一的标识符所标识。如果一个怀有恶意的检查员试图用同样的标识符来提交他自己的资料，系统将会检查到现有的版本，并说：“我们已经有这个材料！”唯一的效果是使得这个材料保留的时间更长，因为这个自充为检查员的人为它提出了一个请求。
搜索问题
唯一的标识符是Freenet目前的弱点。尽管有人可以在提交一个材料时赋予它任何字符串作为标识符，为了安全的考虑Freenet会将这个字符串散列化处理。两个只相差一个字符的串（比如"HumanRights"与"Human-Rights"）将会被散列成极为不同的值，不管用哪种散列算法。这意味着当某个检察机关试图从一个随意的检索中找出对自己不利的材料时将会遇到很大的困难。
然而散列化也使得Freenet对于作随机检索显得无能。如果你准确知道你要在Freenet上所查找的东西-- 比如有人告诉你“在Freenet上搜索HumanRights” --你一定能获得成功。可是你不能作自由文本检索。
Freenet的一个迷人的用法是为站点提供超链接。让我们拿喜欢观察野鸟的人们来作一个例子。就象一个热切的飞禽饲养家可以提供一个链接到许多WEB网站的网页一样，她也可以提供产生Freenet请求的链接，这些请求使用可以在Freenet上获取有关鸟类数据的已知的字符串。对那些没有安装client而又想试一试Freenet的人来说，已经有一个名为fproxy的到WEB的网关可以使用了。
另一个研究领域是开发一个client，它接受一个串并且为了得到一个更精确一点的串而对之做轻微的改动，再把它传递下去。按照Clarke的说法，目前Freenet project中最重要的一个任务就是解决搜索问题。 Letting go 不要管它。
我再一次建议读者参考文章The Value of Gnutella and Freenet中有关这些系统的政策和社会影响的讨论。在结束本文之际，我建议Gnutella和Freenet这两个系统继续朝着把实质的从物理的释放的方向发展，因为这标志着网络发展的一个主旋律。DNS把名字同物理系统解脱开了；URNs将允许用户不用域名就能存取文档；虚拟主机和复制服务器技术改变了名字到系统的一对一的关系。我们不要理睬位置的概念了，也许是该有另一个大步地概念性突破的时候了。欢迎......信息正变的自由可得。
Gnutella和Freenet以不同的方式，使文档的位置无关紧要；搜索的串变成了位置。为了实现这一点，二者在我们所熟悉的IP层次的路由功能上增加了一个新的路由层。新的层次看起来可能会在效率与伸缩性上引入许多问题，但实际上都是可被忽略的或可以最小容忍的。我认为读者应该好好地看一看这些系统；即使Gnutella 和 Freenet最终可能不一定是新的因特网时代的足够好的解决方案，当下一个跳跃到来时它们将会教给我们一些经验教训。
Andy Oram is an editor at O`Reilly & Associates specializing in books on Linux and programming. Most recently, he edited Peer-to-Peer: Harnessing the Power of Disruptive Technologies.