2024年5月3日发(作者：)

BitTorrent协议分析文档

1 协议相关概念

1.1 简介

BitTorrent协议（简称BT，俗称比特洪流、BT下载）是一个网络文件传输协议，它能够

实现点对点文件分享的技术。比起其他点对点的协议，它更有多点对多点的特性，这个特点

简单的说就是：下载的人越多，速度越快。下载完不去马上关闭BitTorrent软件，就可以成

为种子（拥有完整的文件者）分享让其他人下载。

1.2 原理

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.torrent文件中；所以，.torrent文件就是被下载文件的“索引”。

下载者要下载文件内容，需要先得到相应的.torrent文件，然后使用BT客户端软件进行

下载。

下载时，BT客户端首先解析.torrent文件得到Tracker地址，然后连接Tracker服务器。

Tracker服务器回应下载者的请求， 提供下载者其他下载者（包括发布者）的IP。下载者再

连接其他下载者，根据.torrent文件，两者分别对方告知自己已经有的块，然后交换对方没有

的数 据。此时不需要其他服务器参与，分散了单个线路上的数据流量，因此减轻了服务器负

担。

下载者每得到一个块，需要算出下载块的Hash验证码与.torrent文件中的对比，如果一

样则说明块正确，不一样则需要重新下载这个块。这种规定是为了解决下载内容准确性的问

题。

一般的HTTP/FTP下载，发布文件仅在某个或某几个服务器，下载的人太多，服务器的

带宽很易不胜负荷，变得很慢。而BitTorrent协议下载的特点是，下载的人越多，提供的带

宽也越多，种子也会越来越多，下载速度就越快。

而有些人下载完成后关掉下载任务，提供较少量数据给其他用户，为尽量避免这种行为，

在非官方BitTorrent协议中存在超级种子（super seed）的算法。这种算法允许文件发布者分

几步发布文件，发布者不需要一次提供文件所有内容，而是慢慢开放的下载内容的比例，延

长下载时间。此时，速度快的人由于未下载完必须提供给他人数据，速度慢的人有更多机会

得到数据。

1.3 相关概念

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。

DHT网络：DHT全称为分布式哈希表(Distributed Hash Table)，是一种分布式存储方法。

在不需要服务器的情况下，每个客户端负责一个小范围的路由，并负责存储一小部分数据，

从而实现整个DHT网络的寻址和存储。使用支持该技术的BT下载软件，用户无需连上

Tracker就可以下载，因为软件会在DHT网络中寻找下载同一文件的其他用户并与之通讯，

开始下载任务。有些软件（如比特精灵）还会自动通过DHT搜索种子资源，构成种子市场。

另外，这里使用的DHT算法叫Kademlia（在eMule中也有使用，称为KAD，具体实现协议

有所不同）。这种技术好处十分明显，就是大大减轻了Tracker的负担（甚至不需要）。用户

之间可以更快速建立通讯（特别是与Tracker连接不上的时候）。