关于端到端通信的讨论（P2P）

产生于一次群内讨论，
最初有人问是否可以不通过服务器，两个客户端直接通信

鉴于我是在web开发的，我给出了我的回答

@恒哥 我个人认为这种功能不现实(以我的知识面)
1、如果不经过服务器，这个产品产生的数据就无法获取，数据的价值无法利用。
2、如果说仅是个人使用，无所谓数据的价值，那么我认为在局域网下进行udp广播也许可以实现，但实际上在这里还是有服务器，即你的网关或者路由充当了服务器的作用，蓝牙应该也是一个道理吧。出了局域网，就需要独立ip了，ipv4时代，个人的电脑通常都不是独立ip，所以如果要在广域网实现这种功能也不太现实。

• 后来有人举了P2P的例子，并提到了去中心化，这是我在回复时未考虑到的一个点，所以查阅了下资料，整理一下

    P2P中，各节点既是用户，也是服务器，不再依靠传统意义上的中心服务器分发资源，节点间可以分享资源。

    区块链是一个更好的去中心化代表。

    第一代的p2p是需要中心服务器来记录各节点的网络拓扑图，强行将各节点拉到一个局域网中（这样各节点即使使用内网IP也能互相找到彼此），然后进行广播，但这样对服务器以及网络带宽有极大的压力。后来兴起了DHT(分布式哈希表，各节点自己记录已知节点的网络拓扑图关系，不再依靠中心服务器来记录，是目前主流的p2p模式)，表面上说不再需要中心服务器，但实际上仍然需要类似区块链中创世区块的节点，即预设的稳定节点。p2p软件安装时都会有内置的稳定节点信息，因为如果没有预设的稳定节点，所谓的p2p网络就不存在，新节点就找不到组织，这些预设节点应该保存了更多的其他节点信息，然后其他节点又记录了自己附近节点的信息，于是一张p2p网络就建立了（A可以通过B节点找到C，想起了康奈尔六度分隔论）。这些预设节点此时属于什么，就仁者见仁智者见智了，你可以认为它是服务器（提供最初P2P网络）的一种新的表现形式，也可以认为它就是客户端节点。

    即使A和C都在一个p2p网络内，假如AC之前没有过交流，他们并不能直接交互(在第一代p2p时是通过中心服务器来查找彼此的位置)，而是要经过中间节点B(一个既认识A也认识C的节点)来充当服务器进行牵线搭桥，然后A和C有了彼此的信息后就可以直接通信传输文件了。

    DHT这种网络方案中，各节点既作为客户端，同时也是服务端(文件下载服务器和p2p打洞服务器负责牵桥搭线)。
题中所说的服务器，要看你理解的是什么了，语义上服务器是指有独立IP并提供服务的机器(整个p2p中至少有一个独立ip进行第一层的牵线搭桥，记录附近节点的网络拓扑关系，由此可得预设节点中必须有一个这种的节点用作启动P2P网络)。

    P2P中各节点通信：
        从用户角度来看更像是客户端与客户端通信。
        从开发角度来看，更像是客户端与服务端通信（提供下载服务和网络发现）。

    我在看到客户端与客户端直接通信这个问题时，确实未考虑p2p这种情况，主要在于我理解客户端与客户端直接通信，应该是一对一的，类似于tcp，可以通过IP+端口号直接找到对方，而不用打洞、广播和转发，毕竟udp是无连接的。同时也没有想到还有NAT打洞这种操作(详见：https://blog.csdn.net/qq_30145355/article/details/78992731)，所以我当时认为两个不同局域网内的虚拟ip直接进行tcp通信是不可能的。虽然现在主流的的p2p基本都是基于udp打洞的，但tcp打洞应该也是可以实现的，难度较大，NAT设备的不统一都是障碍。

    因此只要预先知道彼此的路由关系，通过tcp打洞，理论上即可实现端端通信，即基于tcp的p2p(peer to peer)。

    但前提在于如何预先知道彼此的路由关系，如果是少量固定的客户端可以预设在软件中，或者口口相传即可。如果是大量的客户端，那么就需要类似第一代p2p的中心服务器，要不就是DHT分布式哈希表来存储节点间网络拓扑关系。现在的因特网用户(局域网视为一个因特网用户)可以通信就是因为有独立唯一固定的IP，p2p其实就是自己建了一个更高层的因特网，网内的用户通过某种办法能找到对方。

• 后来有人举了蓝牙的列子，蓝牙确实也是可以两个手机直接通信的，还有一个更极致的端到端模型，就是门铃，只要线足够长，几百米都可以直接通话。

• 如果我们此时将用户从2个人，升级到5个人（初始的电话网络），这种原始的端到端仍然适用

  • 之前需要1条电话线，现在每个人都需要连接另外的4个人，一共需要5*4 = 20条线
  • 之前拿起话筒就可以通信， 现在需要按键1、2、3、4进行选择然后通话
  • 看起来依然高效

• 如果此时用户量达到了百万级别（成熟的电话网络时代），再使用这种原始的端到端连接（网状连接）会是什么情况：

  • 需要100万* 999999 条电话线，我们的电话就这么巴掌大一块大小，怎么可能接入999999条电话线呢？
  • 这么多线，线的成本以及铺线的成本巨大
  • 拨号还好，从1到100万，一人分配一个号。

• 显然原始的端到端网络不再适用，来到了中心化网络时代（星形连接），我们建立一台强大的中心服务器

  • 各个用户只与中心服务器连接，
  • A 与 K 通信时，先将请求发送到中心服务器，中心服务器再找到K,并转发给K，于是AK建立通话。
  • 百万用户只需要百万条电话线加一台中心服务器即可。
  • 拨号形式基本未发生太大变化。

• 当用户边际全国时，可能我们必须要加上区号才能正常建立通话

• 当在公司内部出现了分机号时，我们可能还要加上分机号转接

以上是电话通信的一个历程，网络通信也是一个类似的过程

• 从两台电脑网线直接相连，到多台电脑使用一个路由器(其实就是局域网)，发展到广域网，由于ip有限，又在广域网的节点内（独立固定IP）形成局域网。

• 最初提供服务的形式，由A直接访问电脑B（局域网使用网上邻居，美国IPV4有30亿，所以他们应该直接访问对方IP即可）

• 后来发现这样效率太低，空出来一台电脑Z 专门提供资源访问的服务岂不更好。

• 于是中心服务器逐渐发展起来，我们使用资源时只需访问服务器即可，不需要访问其他电脑了。

• 特别是IPV4资源缺乏的情况下（中国3亿IP，14亿人），这种方式及其方便，因为我们是访问不到其他的用户（除非NAT打洞）

• 现在服务器提供一般的资源访问服务问题不大，但是下载大视频文件时，对服务器的压力可想而知。

• 于是P2P这种新时代的端到端连接方式偷偷摸摸（对于P2P，我更多用来下载某种不可描述的视频文件）登场了。

• 目前IPV6还未大规模应用，所以P2P还是需要打洞（记录各节点的网络拓扑关系，两个用户节点才能找到彼此）

    带有服务端的通信目前只在文件传输这块遇到瓶颈，将来也许会在更多的方面(比如计算)遇到瓶颈，p2p我觉得就是传说中的云(云计算)，将会站出来。

    P2p目前应用于文件下载比较多，受限制广播的安全性以及丢包率，目前应用范围并不广。

    当ipv6时代到来，应该才是p2p的巅峰(到那时URN也许也大规模应用了)

    将来解决了这些问题，以及分布式通信产生的数据存储的各种问题，通信算法优化(数据包分割的大小，以及提供加速节点数量和选择、网络拥塞等)，再加上ipv6可以为每台设备提供唯一固定ip(不需要打洞了，毕竟打洞很累人，tcp打洞太难)，再保证最低在线节点数量（相当于P2P预设的稳定节点）。将来这种模式就会是主流，代替现有的网络通信模式，即全网p2p，做到真正的去中心化，这也去为什么国家大力发展区块链(在我看来这与5G高铁一样，是一种基建)。

    从端端通信到 端–服务器–端 是通信发展的结果，通过类似于p2p这种分布式搜索提供端端通信可能是未来通信的一种结果。

非通信专业，坐等专业人士指导。