BitTorrent
2003年，软件工程师Bram Cohen发明了BitTorrent协议。
BitTorrent(简称BT)是一个文件分发协议，每个下载者在下载的同时不断向其他下载者上传已下载的数据。而在FTP,HTTP协议中，每个下载者在下载自己所需文件的同时，各个下载者之间没有交互。当非常多的用户同时访问和下载服务器上的文件时，由于FTP服务器处理能力和带宽的限制，下载速度会急剧下降，有的用户可能访问不了服务器。BT协议与FTP协议不同，特点是下载的人越多，下载速度越快，原因在于每个下载者将已下载的数据提供给其他下载者下载，充分利用了用户的上载带宽。通过一定的策略保证上传速度越快，下载速度也越快。在很短时间内，BitTorrent协议成为一种新的变革技术。
原理简述
普通的HTTP/FTP下载使用TCP/IP协议，BitTorrent协议是架构于TCP/IP协议之上的一个P2P文件传输协议，处于TCP/IP结构的应用层。 BitTorrent协议本身也包含了很多具体的内容协议和扩展协议，并在不断扩充中。
根据BitTorrent协议，文件发布者会根据要发布的文件生成提供一个.torrent文件，即种子文件，也简称为“种子”。
.torrent文件本质上是文本文件，包含Tracker信息和文件信息两部分。Tracker信息主要是BT下载中需要用到的Tracker服务器的地址和针对Tracker服务器的设置，文件信息是根据对目标文件的计算生成的，计算结果根据BitTorrent协议内的B编码规则进行编码。它的主要原理是需要把提供下载的文件虚拟分成大小相等的块，块大小必须为2k的整数次方（由于是虚拟分块，硬盘上并不产生各个块文件），并把每个块的索引信息和Hash验证码写入种子文件（.torrent）中。所以，种子文件（.torrent）就是被下载文件的“索引”。
在P2P（Peer - to - Peer ）网络中,每个参与的节点既是服务器又是客户端, 既是信息的提供者又是信息的消费者。P2P信息检索的目的就是网络中的任意节点都可以提交检索的请求 ,然后这些检索通过相关信息的节点将会回应请求 ,把本地相某种路由机制被路由到关的内容以对等的形式直接传送到请求节点上 , 如图 2 所示。
图中的检索过程分为以下几个阶段 :每个节点在加入网络的时候 , 会对存储在本节点上的内容进行索引 , 以满足本地内容检索的目的。然后按某种预定的规则选择一些节点作为自己的邻居 , 加入到P2P网络当中。发起者P提出检索请求q,并将 q发送给自己的邻居 P的邻居收到 q后 , 再按照某种策略转发给它在网络中的其它邻居节点。这样 ,q就在整个网络中传播开来。收到请求 q 的节点如果存储有相应内容信息 , 则将对应的内容返回。
如何在一个大规模分布的环境下定位资源是个十分具有挑战性的问题。集中在如何组建P2P网络,如何选择有效的资源请求路由策略以便以较少的消息通信开销 ,获得较多的相关查询结果返回 , 同时能够保证较好的服务均衡性。
当下载结束后，如果未关闭BT客户端程序（例如一边运行BT提供上传服务，一边浏览网页、编辑文档等），这时你将成为一个传递圣火的使者，即“种子”（seed）。换句话说，如果一个文件被分成10个部分，但拥有第9部分的人只有一个，即只有一个种子，如果这位用户由于某种原因断线或关机，那么其他用户就只能下载到90%了，在进行BT下载时是令人最为苦恼的。
想想自己下载时遇到的“种子数为0”的痛苦吧，将心比心，尽可能在下载结束后不要立即关闭BT程序窗口，做一个传递圣火的使者吧。
Tracker：收集下载者信息的服务器，并将此信息提供给其他下载者，使下载者们相互连接起来，传输数据。
种子：指一个下载任务中所有文件都被某下载者完整的下载，此时下载者成为一个种子。发布者本身发布的文件就是原始种子。也指.torrent文件。
做种：发布者提供下载任务的全部内容的行为；下载者下载完成后继续提供给他人下载的行为。
BT下载的未来
1.
前天，世界最大BT下载网站”海盗湾”（thepiratebay.org），在官方网志上宣布，永久关闭Tracker服务器：
TPB has decided that there is no need to run a tracker anymore, so it will remain down! It’s the end of an era.
我们认为没有必要再维护Tracker服务器了，它不会再上线了！它的时代已经结束了。
无论对于海盗湾，还是对于整个互联网社区，这都是一个非常重大的事件，就像官方网志中所说，”一个时代结束了”。因为从今以后，我们使用BT下载的方式将发生革命性变化。
2.
表面上看，这个事件似乎是经过一系列法律纠纷之后，”海盗湾”做出了妥协，对版权组织的压力屈服了。要知道2009年整个一年，海盗湾都是麻烦缠身。
事情的起源是在2008月1月31日，瑞典检察官对”海盗湾”提起公诉，起诉该网站违反版权法。根据检察官的记录，控告海盗湾的案件已经达到了34起，其中涉及音乐行业的21起、电影行业9起、游戏行业4起。
形势在2009年出现了急剧发展。
2月16日，瑞典法庭开庭审判此案，庭审持续了9天，到3月3日结束。
4月17日，四个主要负责人被判有罪，入狱一年，支付罚金360万美元。四人随后提起上诉，目前此案仍在上诉中。
5月13日，几家唱片公司对海盗湾提出追加起诉，并连带起诉了海盗湾的网络接入商Black Internet。
6月30日，瑞典广告娱乐公司GGF宣布与海盗湾达成协议，将以850万美元的价格收购后者。
7月30日，美国一些主要的电影公司（包括Disney、Universal、Time Warner、Columbia、Sony、NBC和Paramount），加入起诉海盗湾的行列。
8月21日，法庭宣判Black Internet必须立即停止为海盗湾提供网络接入，否则将面临6万美元罚款。
8月24日，海盗湾下线。但是，24小时之内，海盗湾更换了服务商，又重新上线。
9月9日，瑞典证券交易所以”严重违规”为由勒令GGF退市，GGF面临破产压力，导致收购海盗湾协议流产。
10月5日，由于反盗版组织的压力，海盗湾的新网络接入商NForce切断网线，海盗湾再次下线。
10月6日，海盗湾将服务器搬入荷兰，在一个建在废弃的北约军事基地中的机房重新上线。
11月17日，海盗湾宣布永久性关闭所有Tracker服务器，此时距离它成立刚好满六年。
3.
难道”海盗湾”真的要”弃暗投明”，做一个顺服的”良民”吗？
不，真正的反抗者永远不会向腐朽的旧势力妥协，不会在金钱和权势面前低头。他们只会改变战斗的方式，继续抵抗下去。
“海盗湾”是这样解释为什么要关闭Tracker服务器的：
Now that the decentralized system for finding peers is so well developed, …the era is no longer up2date. We have put a server in a museum already, and now the tracking can be put there as well.
去中心化的下载模式已经非常成熟了，……tracker模式过时了。我们已经把一台服务器送入了博物馆，现在是时候将旧的下载模式也送进博物馆了。
这就是说，海盗湾认为，关闭Tracker服务器只是因为它过时了，有更好的技术出现了。海盗湾为什么这么说呢？Tracker模式真的过时了吗？
4.
为了说清楚这个问题，我们必须了解传统的BT下载模式是什么样的，以及Tracker服务器到底起到什么作用。
请回忆一下，你是如何使用BT下载的。
首先，你从浏览器中找到你感兴趣的内容，下载相应的torrent文件。然后，你用一个BT下载客户端软件，打开这个文件。这时，客户端软件就会根据torrent文件中的网址，自动连接Tracker服务器，从它那里接收到其他正在下载该文件的人的网址名单。下一步，软件就一一与名单上的网址取得联系，从他们那里获取文件的片段，直到整个下载完成。
从这个过程中，我们可以看到，Tracker服务器是整个BT下载的灵魂，文件可以不存在，但是Tracker服务器却不能不存在。要是连不上它，BT下载根本没法启动，因为你无从知道，找谁索要文件。就是由于这个原因，Tracker服务器成为了版权组织打击的重点。他们的想法很明确，只要除掉了Tracker，BT下载就完了。他们的理由是，虽然Tracker本身不传递内容，但是为传播盗版提供了便利，是犯罪的协助者。更何况，Tracker服务器的网址是公开的，很容易找到它的所有者，逃都逃不掉。
在这种形势下，Tracker提供者的日子都很难过。海盗湾是世界排名第一的Tracker提供者，它已经在被追杀了。排名第二的Demonoid从今年9月15日起，就一直处于维护状态，不知道何时重新开放。其他的Tracker提供者基本上也是在法律诉讼的阴影下度日。那些不提供Tracker服务，只提供torrent文件索引服务的网站，比如Mininova、Torrentz、isoHunt，日子稍微好过一点。但是明摆着，版权组织收拾完Tracker以后，就要收拾它们了。比如，今年8月，Mininova就在一场官司中败诉，荷兰法官判决，该网站必须移除所有侵权内容的torrent文件。
5.
既然，Tracker服务器在法律上很难立足，那么有没有办法，在不使用Tracker的情况下，依然使用BT下载呢？
2002年，纽约大学的两个教授Petar Maymounkov和David Mazières发表了一篇论文，提出了一种真正去中心化的”点对点”下载模型，他们把它叫做Kademlia方法。Emule率先在软件中支持这种方法，KAD网络就是这样来的。到了2005年，BT软件也开始跟进了。目前，所有主流的BT下载客户端软件都支持这种方法。
在BT下载中，这被叫做DHT协议（Distributed hash table，分布式哈希表）。
为什么有了DHT协议以后，就不再需要Tracker服务器了，真正实现了去中心化的点对点下载？
根据我对这个协议有限的理解，它是这样做的：
每一台加入BT下载的计算机，都被称为一个节点（node），有一个自己的ID。这个ID是一个哈希函数值，通过对要分享的文件内容或它的元数据进行哈希运算而得到。这就是说，如果两台计算机正在下载同一个文件，那么它们的ID应该是彼此相似的。于是，每一台计算机就通过寻找与自己相似的ID，来找到自己可以与之交换数据的其他节点。
DHT协议的另一个巧妙之处在于，每一台计算机只保留自己附近的一部分节点信息。因此，为了得到更多的节点信息，就必须采用接龙方式，在一个个节点之间跳跃，逐步得到全网的节点分布图。这种信息获取方式，就保证了整个网络没有单个的中心，即使一个节点下线了，依然可以通过其他节点来获取文件，因此也就不需要Tracker服务器来告诉你，其他节点在什么地方了。
我对这个协议有一个细节还不是很清楚，我不知道，当BT下载刚刚启动的时候，如何获得第一个外部节点的位置？需不需要有人告诉你，你首先应该去找谁？如果需要的话，那么这个协议或多或少还是有一个中央服务器的。但是，如果不需要的话，那就真的是纯粹的去中心化的分布式下载协议了。
现在所有主流的BT下载客户端，都支持DHT协议，也就是说，它们都能在没有Tracker的情况下完成下载。事实证明，它们不仅能完成，而且还能完成得很好！海盗湾和Demonoid的Tracker服务器都已经关掉了，但是如果你使用它们以前的torrent文件，依然能够完成下载。为什么？这就是DHT协议在发挥作用啊。所以，正是由于DHT可以取代Tracker，海盗湾才会宣布放弃Tracker模式。
6.
让我们看看，现在在海盗湾上，如何使用BT下载。
如果你细心观察的话，你会发现在每一个文件后面，现在都有一个磁铁标志。点击以后，会打开一个地址，这被叫做magnet URI。
举例来说，今天的热门下载文件是Inglourious.Basterds.DVDRip.XviD-iMBT.avi，按照以前的方式，我们需要下载它的torrent文件，然后才能下载这部电影本身。但是，在新的模式下面，我们不需要下载torrent文件，我们只需要知道它的magnet URI，就可以了。只要把这个地址告诉下载软件，软件就会开始自动下载。这和emule下载非常相似，只需要一个资源定位信息，其他都不需要。
Inglourious.Basterds.DVDRip.XviD-iMBT.avi的magnet URI如下：
magnet:
?xt=urn:btih:60c423137f453492ca34c2d69f6f573408dca35a
&dn=Inglourious.Basterds.DVDRip.XviD-iMBT.avi
&tr=http%3A%2F%2Ftracker.publicbt.com%2Fannounce
分解一下这个网址：
magnet：协议名。
xt：exact topic的缩写，表示资源定位点。BTIH（BitTorrent Info Hash）表示哈希方法名，这里还可以使用SHA1和MD5。这个值是文件的标识符，是不可缺少的。
dn：display name的缩写，表示向用户显示的文件名。这一项是选填的。
tr：tracker的缩写，表示tracker服务器的地址。这一项也是选填的。
简单说，只要知道magnet:?xt=urn:btih:60c423137f453492ca34c2d69f6f573408dca35a这个地址，不用下载torrent文件，也不用再了解其他信息，就能开始BT下载这个文件了。
7.
这样做有什么好处？
显而易见的好处是，整个下载网络的可靠性提高了，每一个节点都是可以被替代的。另一个好处是，审查变得更困难了，因为每次下载的路径都是不一样的，而且每个节点都是动态变化的，导致实际上无法追踪谁在下载。此外，magnet URI只是一个字符串，非常容易传播，根本无法禁止。
因此，从这些方面考虑，magnet URI取代Tracker模式是大势所趋，迟早成为主流的BT下载方式。
根据TorrentFreak的消息，下一步，海盗湾连Torrent文件也不打算支持了，将彻底放弃传统的BT下载模式，只提供Magnet URI。当然，这样一来，BT下载和emule下载就是同一种东西了，因此很可能这两者最终也会统一起来。
更重要的是，我们可以想像，这种模式既然可以安全地、匿名地传播文件，就一定可以安全地、匿名地传播其他东西。当互联网上每一台机器都在自动交换信息的时候，谎言和封锁又能持续多久呢？