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bt协议详解基础篇（上）

最近开发了一个 bt搜索的网站，产生了仔细了解bt协议的想法，所以写了这一篇文章，后续还会写一些关于搜索和索引的东西，都是在开发这个网站的过程中学习到的技术，敬请期待。

1 简介

bt是BitTorrent协议的简称，bt协议是最流行的p2p下载协议，另外一种比较流行的p2p下载协议叫ed2k，ed2k的全称叫eDonkey2000 network，这里我们只讨论bt协议，ed2k协议以后有机会再和大家分享。

相信很多人都听说过bt协议。但是当我问周围的人究竟什么是bt协议呢？他们的解释让我对bt协议的理解变得更含糊，为了弄清楚心中的问题，我开始了自己对bt协议的学习。

我在官网上找到一篇文章 The BitTorrent Protocol Specification 。这个标题翻译过来就是“bittorrent协议规范”，是bittorrent协议的基础篇，为什么说是基础篇呢？

BT协议是一个协议簇。

有点像tcp/ip协议一样，bt协议不是一个简单的协议，而是一系列相关的协议组成的，而且这个协议簇一直在进化。

既然这篇文章的主题是“基础篇”，所以它的内容主要来自 bep_0003 ,也就是bittorrent协议规范，因为其它的协议都是以这个协议为基础的，可见这个的重要性。

2 bittorrent协议规范（中文版）

bittorrent是一个文件分发协议，它使用url来定位文件而且跟web服务无缝集成。当有多个人同时下载同一个文件时，下载者之间可以互相上传自己已有的那部分文件，让一个文件支持很多人同时下载却只增加小量的带宽负担变成可能，这就是bt协议相比http协议的优势。

bt文件分享由下列内容组成：

传统的文件服务器
种子文件(.torrent文件)
bt tracker服务器
文件分享者
web浏览器
web浏览器用户（多个）

一个服务器按照下面的步骤开始文件分享过程

启动一个bt tracker服务器
启动一个普通的web服务器，如apache
在web服务器上配置多媒体类型‘application/x-bittorrent’关联到.torrent文件
生成一个.torrent文件，在文件中添加bt tracker服务器的地址
上传torrent文件到web服务器
发布torrent文件下载页面
等待用户下载

一个用户按照下面的步骤开始文件下载

安装bt客户端
浏览web页面
下载torrent文件
保存torrent文件到本地
使用bt客户端打开torrent文件，开始下载
等待文件下载完成

bencoding编码

strings(字符串)编码为： <字符串长度> ： <字符串>例如： 4:test 表示为字符串"test"，4:例子表示为字符串“例子”，字符串长度单位为字节，没开始或结束标记

integers(整数)编码为：i <整数>e，开始标记i，结束标记为e，例如：i1234e 表示为整数1234，i-1234e 表示为整数-1234，整数没有大小限制，i0e 表示为整数0，i-0e 为非法，以0开头的为非法如： i01234e 为非法

lists(列表)编码为：le，开始标记为l,结束标记为e，列表里可以包含任何bencoding编码类型，包括整数，字符串，列表，字典。例如： l4:test5abcdee 表示为二个字符串["test","abcde"]

dictionaries(字典)编码为de，开始标记为d,结束标记为e，关键字必须为bencoding字符串，值可以为任何bencoding编码类型，例如： d3:agei20ee 表示为{"age"=20}，d4:path3:C:/8:filename8:test.txte 表示为{"path"="C:","filename"="test.txt"}

metainfo files

metainfo files(俗称torrent文件)使用bencoding进行编码的一个dictionaries数据类型，有两个key

announce ： bt tracker服务器地址

info ： info又是一个dictionaries（bencoding支持数据类型的嵌套），info里面的字符串都是使用utf-8编码。

info dictionary: info字典

name（文件名）：通常用作torrent文件的文件名

piece length（文件块长度）：每一个peace（文件块）的字节长度。为了传输的方便，bt协议把文件分成等大的文件块，除了最后一块。每一个文件块的长度通常是2的指数（bittorrent 3.2默认文件块大小是 1M）

pieces ： pieces是一个字符串，它的长度是20的倍数，每一段20个字符表示对应文件块的sha1 hash值。

length和files 两个中有且只有一个会出现。当存在length key事，表示torrent种子文件只包含一个单一的文件，length表示这个文件的字节数，俗称文件长度。

当torrent种子文件包含多个文件时，files表示总的文件个数，

files ： files也是一个dictionaries数据类型，它有两个key

files dictionary：

length：文件长度，总字节数

path：一个utf-8编码的字符串数组，最后一个字符串保存真实的文件名，前面的字符串保存文件路径。长度为0表示path字段不合法。

trackers

tracker服务器接收get请求，一个get请求由下列字段组成

info_hash 20字节的sha1哈希值，是bencoding编码之后的torrent文件内容的hash。
peer_id: 长度为20的字符串，代表下载者的id，每一个下载者开始下载之前会随机生成自己的id。
ip : 可选参数，表示文件下载者的id
port：文件下载者监听的端口，默认从6881开始，最大的6889
uploaded：十进制表示的上传字节总数
downloaded：十进制表示的下载字节总数
left：十进制表示的剩余字节总数，注意这个值不能通过downloaded和length进行算数计算得到，因为当一些下载文件块的数据的完整性校验失败的，这些文件块必须被重新下载。
event ：可选参数，有四个可能的至 started,completed,stopped,empty。

tracker返回的内容是一个bencoded dictionaries数据类型，如果返回的内容包含failure reason字段，表示请求失败，failure reason包含失败的理由。如果没有failure reason字段，则返回内容必须包含interval和peers字段。interval代表客户端发起下一次请求的间隔，peers包含一个peer列表。一个peer由peer、id、ip、port组成。

bt tracker服务器可以返回一个压缩的peer列表，见 BEP 23 。

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