Peer-to-PeerNetzwerke
Christian Schindelhauer
Sommersemester 2006
6. Vorlesung
11.05.2006
Albert-Ludwigs-Universität Freiburg
Rechnernetze und Telematik
Prof. Dr. Christian Schindelhauer
[email protected]
1
Inhalte
 Kurze Geschichte der Peer-to-PeerNetzwerke
 Das Internet: Unter dem Overlay
 Die ersten Peer-to-Peer-Netzwerke
– Napster
– Gnutella
 Chord
 Pastry und Tapestry
 Gradoptimierte Netzwerke
– Viceroy
– Distance-Halving
– Koorde
 Netzwerke mit Suchbäumen
– Skipnet und Skip-Graphs
– P-Grid
Peer-to-Peer-Netzwerke
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Institut für Informatik
Rechnernetze und Telematik
Prof. Dr. Christian Schindelhauer
 Selbstorganisation
– Pareto-Netzwerke
– Zufallsnetzwerke
– Selbstorganisation
– Metrikbasierte Netzwerke Sicherheit
in Peer-to-Peer-Netzwerken
 Anonymität
 Datenzugriff: Der schnellere Download
 Peer-to-Peer-Netzwerke in der Praxis
– eDonkey
– FastTrack
– Bittorrent
 Peer-to-Peer-Verkehr
 Juristische Situation
6. Vorlesung - 2
Napster
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Shawn (Napster) Fanning
– brachte Juni 1999 eine Beta-Version seines mittlerweile legendären
Napster-Peer-to-peer-Netzwerks heraus
– Ziel: File-sharing-System
– Tatsächlich: Musik-Tauschbörse
– Herbst 1999 war Napster Download des Jahres
Urheberrechtsklage der Musik-Industrie im Juni 2000
Gegen Ende 2000 Kooperationsvertrag
– zwischen Fanning mit Bertelsmann Ecommerce
Seitdem ist Napster eine kommerzielle File-Sharing-Plattform
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6. Vorlesung - 3
Wie funktioniert Napster?
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 Client-Server-Struktur
 Server unterhält
– Index mit Meta-Daten
• Dateiname, Datum, etc
– Tabelle der Verbindungen der
teilnehmenden Clients
– Tabelle aller Dateien der
teilnehmenden Clients
 Query
– Client fragt nach Dateinamen
– Server sucht nach passenden
Teilnehmern
– Server antwortet, wer die Datei
besitzt
– Anfrage-Client lädt Datei von dateibesitzenden Client herunter
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6. Vorlesung - 4
Wie gut ist Napster?
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Vorteile
– Napster ist einfach
– Dateien werden schnell und effizient gefunden
Nachteile
– Zentrale Struktur erleichtert Zensur, feindliche Eingriffe und technisches
Pannen
• wie z.B. Denial-of-Service-Angriff
– Napster skaliert nicht
• d.h. mit zunehmender Teilnehmerzahl verschlechtert sich die
Performanz
• Speicher auf dem Server endlich
Resumee
– Napster keine akzeptable Peer-to-Peer-Netzwerklösung
– Bis auf den Download-Aspekt ist Napster im eigentlichen Sinne kein P2PNetzwerk
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6. Vorlesung - 5
Gnutella - Geschichte
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Gnutella
– wurde im März 2000 herausgegeben von Justin Frankel und Tom Pepper
von Nullsoft
– Nullsoft ist seit 1999 eine Tochter von AOL
File-Sharing-System
– Ziel wie Napster
– Arbeitet aber völlig ohne zentrale Strukturen
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6. Vorlesung - 6
Gnutella - Originalversion Anbindung
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Nachbarschaftslisten
– Gnutella verbindet direkt mit anderen
Clients
– Beim Download wird eine Liste von
Clients mitgeliefert
– Diese werden ausprobiert bis ein
Aktiver sich meldet
– Ein aktiver Client gibt dann seine
Nachbarschaftsliste weiter
– Nachbarschaftslisten werden immer
weiter verlängert und gespeichert
– Die Anzahl aktiver Nachbarn ist
beschränkt (typisch auf fünf)
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6. Vorlesung - 7
Gnutella - Originalversion Anbindung
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 Protokoll
– Ping
• Teilnehmeranfrage
• werden weiter gereicht gemäß
TTL-Feld (time to live)
– Pong
• Reaktion auf Ping
• Werden auf dem Anfragepfad
zurückgereicht
• IP und Port des angefragten
Teilnehmers
• Anzahl und Größe zur Verfügung
gestellter Dateien
 Graphstruktur
– entsteht durch zufälligen Prozess
– unterliegt Pareto-Verteilung
– entsteht unkontrolliert
Gnutella Schnappschuss im Jahr 2000
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6. Vorlesung - 8
Gnutella - Originalversion Anfrage
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Dateianfrage
– wird an alle Nachbarn geschickt
– diese senden sie an ihre
Nachbarn
– bis zu einer vorgegebenen
Anzahl von Hops
• TTL-Feld (time to live)
Protokoll
– Query
• Anfrage nach Datei wird bis
zu TTL-hops weitergereicht
– Query-hits
• Antwort auf umgekehrten
Pfad
Wenn Datei gefunden wurde,
direkter Download
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6. Vorlesung - 9
Gnutella - Diskussion
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Vorteile
– verteilte Netzwerkstruktur
– Netzwerk skalierbar
Nachteil
– Durch TTL findet für Abfragen eine implizite Netzwerkpartitionierung statt
– Dadurch Anfrageerfolg gering
– Durch lange Wege, große Latenzzeiten
Verbesserungsvorschläge
– Random Walks statt Broadcasting
– Passive Replikation von Information entlang des Pfads
• Häufigkeit der Replikate nimmt im Quadrat des Abstands ab
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6. Vorlesung - 10
FastTrack & Gnutella2
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 Hybride Struktur
– Knoten mit großer Bandbreite werden zu
P2P-Server ausgewählt
– Diese unterhalten P2P-Netzwerk im Stil
von Gnutella
– Normale Knoten werden als Clients an
diese Super-Knoten angebunden
 Eingesetzt in
– FastTrack
– Gnutella2 (neuere Ausgabe)
 Vorteile
– Verbesserte Skalierbarkeit
– Geringere Latenzzeiten
 Nachteile
– Immer noch unzuverlässig und langsam
– Clients können sich der Super-NodeAufgabe verweigern
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6. Vorlesung - 11
Ende der
6. Vorlesung
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Vorlesung Algorithmen für Peer-to-Peer-Netzwerke