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1 Thomas Butter butter@uni- mannheim.de Content Delivery Networks Peer-to-Peer Netze Thomas Butter [email protected]
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Thomas [email protected]
InhaltInhalt
● Definition● Ziele von P2P Systemen● Aufbau von P2P Netzen● Tragedy of the Commons● Verteilung der Inhalte● Zusammenfassung und Ausblick
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Thomas [email protected]
DefinitionDefinition
„P2P is a class of applications that takes advantage of resources – storage, cycles, content, human presence –
available at the edges of the Internet.“(Clay Shirky)
Definition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
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Thomas [email protected]
DefinitionDefinition
Für CDN:
„P2P is a class of applications that takes advantage of resources – storage, cycles, content, human presence –
available at the edges of the Internet.“(Clay Shirky)
Definition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
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Thomas [email protected]
Ziele von P2P SystemenZiele von P2P Systemen
Content Delivery Networks
• kurze Reaktionszeiten
• hohe Geschwindigkeit
• Verteilung der Serverlast
• Anpassung von Inhalten
Peer-to-PeerSysteme
• geringe Kosten für Anbieter
• Verteilung des Aufwandes
• Anonymität• Resistenz gegen
Zensur
Definition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
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Thomas [email protected]
Aufbau von P2P NetzenAufbau von P2P Netzen
Es gibt drei Formen von P2P Netzen:
• reine P2P Netze• zentralisierte Netze• hybride Systeme
Definition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
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Thomas [email protected]
Aufbau: reine P2P NetzeAufbau: reine P2P Netze
Definition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
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Thomas [email protected]
Aufbau: reine P2P NetzeAufbau: reine P2P Netze
Definition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
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Thomas [email protected]
Aufbau: reine P2P NetzeAufbau: reine P2P Netze
Definition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
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Thomas [email protected]
Aufbau: zentralisierte SystemeAufbau: zentralisierte Systeme
Definition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
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Thomas [email protected]
Aufbau: hybride SystemeAufbau: hybride Systeme
Definition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
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Thomas [email protected]
Tragedy of the CommonsTragedy of the Commons• Ziel von P2P Systemen: Aufteilung der
Kosten auf viele Nutzer• ABER: Kein direkter Zusammenhang
zwischen eigenen Kosten und eigenem Nutzen!
• Es müssen Anreize geschaffen werden, um die vorhandenen Ressourcen verantwortungsvoll zu nutzen und selbst zum funktionieren beizutragen!
Definition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
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Thomas [email protected]
NetznutzungNetznutzung
• Belastung der Internet-Infrastruktur ist nicht nur abhängig vom übertragenen Datenvolumen, sondern auch von der Zahl der benutzen Router.
• Proxy/Caching Server versuchen die Zahl der Router bis zum Endgerät zu minimieren
• Bei gleichem Datenvolumen gibt es eine höhere Netzbelastung durch P2P Systeme
• Lösungsmöglichkeiten:– RTT Messung– Auswahl nach TTL
Definition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
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Thomas [email protected]
TauschbereitschaftTauschbereitschaft
• Die Summe der Uploads muss in einem P2P Netz immer größer oder gleich der Summe der Downloads sein.
• Die eigenen Uploads beeinflussen nicht automatisch die eigenen Downloads.
• Die optimale Lösung für jeden Einzelnen ist der Verzicht auf Uploads (Prisoner's Dilemma)
• Es müssen Anreize zum Upload geschaffen werden.
Definition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
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Thomas [email protected]
TauschbereitschaftTauschbereitschaftLokale Limitierung• Die P2P Software limitiert künstlich die
maximale Downloadgeschwindigkeit in Abhängigkeit von den Uploads
• Nicht möglich bei Open Source Produkten oder offenen Standards
Peer Credits• Für jeden empfangenen Download wird
dem Uploader ein Credit gutgeschrieben. Diese Credits fungieren als systemweite „Währung“.
• In Systemen ohne Sicherung der Identität sind die Credits leicht zu fälschen
Definition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
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Thomas [email protected]
Tauschbereitschaft (3)Tauschbereitschaft (3)
„Tit-for-Tat“• Peers bevorzugen Peers von denen sie
eine Gegenleistung bekommen.• In einer Warteschlange von potentiellen
Downloadern wird den Uploadern eine höhere Priorität eingeräumt
Definition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
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Thomas [email protected]
Verteilung von InhaltenVerteilung von Inhalten• Für die Verteilung der Inhalte und die
dafür nötigen Verbindungen existieren viele Verfahren.
• Einige können kombiniert werden, andere funktionieren nur mit einem bestimmten Aufbau eines P2P Netzes
Hier werden betrachtet:• Swarms• Hash-Rings• Streaming• NAT Traversal
Definition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
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Thomas [email protected]
SwarmsSwarms• Swarms sind eigene P2P Netze speziell für
die Verteilung genau einer Datei.• Die Datei ist in viele kleine Teilstücke
unterteilt, für jedes Teilstück existiert eine bekannte Prüfsumme.
• Ein Peer versucht ein Teilstück von genau einem anderen Peer vollständig zu erhalten.
• Das Teilstück wird dann geprüft und weiterverteilt.
• Beim auftreten von „Flashcrowds“ können neue Knoten so schnell erste Teilstücke erhalten und weiterverteilen.
• Die Prüfsummen müssen auf einem anderen Weg verteilt werden.
• SIMULATION
Definition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
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Thomas [email protected]
Hash-RingsHash-Rings• Zielsetzung: Anonymität und keine
Möglichkeit zur Zensur• Jeder Knoten hat einen Zwischenspeicher
für Inhalte• Jeder Knoten bekommt durch ein
verteiltes, zufälliges Verfahren eine von ihm selbst nicht beeinflussbare ID zugewiesen
• Jede Datei hat einen eindeutigen Hash• Es existieren mehrere Verbindungen von
jedem Knoten• 2 wichtige Operationen:
– Retrieval– Insertion
Definition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
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Thomas [email protected]
Hash-Rings: RetrievalHash-Rings: Retrieval• Eine Anfrage für eine Datei wird an einen
Nachbarn mit einem kleineren Abstand zwischen seiner ID und dem gesuchten Hash weitergeleitet
• Befindet sich die Datei im Zwischenspeicher wird sie auf dem gleichen Weg zurückgesendet
• Andernfalls wird die Anfrage nach dem gleichen Prinzip weitergeleitet
• Alle Knoten zwischen dem gefundenen Sender und dem Empfänger speichern die Datei zwischen und können diese in Zukunft direkt ausliefern
Definition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
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Thomas [email protected]
Hash-Rings: InsertionHash-Rings: Insertion• Eine neue Datei im Netz sollte möglichst
bald zu einem Knoten mit ähnlicher ID kommen.
• Wird eine neue Datei angeboten wird auf gleichem Wege wie beim Retrieval der zuständige Knoten gesucht.
• Diesem wird die Position mitgeteilt.• Beim ersten Abruf der Datei wird diese im
Zwischenspeicher der naheliegenden IDs gespeichert.
Definition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
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Thomas [email protected]
StreamingStreaming• Streaming kann heute im Internet
entweder direkt mit vielen Unicast Streams vom Server oder einer Form von Overlay Multicast erreicht werden.
• P2P Streaming Lösungen bauen Ad-hoc ein Multicast Overlay Netzwerk auf.
• Hierbei muss die verfügbare Bandbreite jedes Knoten betrachtet werden.
• Es muss sehr schnell auf ausscheidende Knoten reagiert werden um einen Abbruch des Streams zu vermeiden.
• Heutige Lösungen sind noch sehr instabil!
Definition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
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Thomas [email protected]
NAT TraversalNAT Traversal• Network Address Translators ermöglichen
die gemeinsame Nutzung einer IP Adresse durch mehrere EndgeräteDefinition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
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Thomas [email protected]
NAT Traversal (2)NAT Traversal (2)• STUN ist ein Standard um UDP Pakete
durch mehrere NAT zu übertragen• Mehrstufiges Verfahren:
– 1. Stufe: Es wird eine Verbindung zu einem bekannten STUN Server aufgebaut. Dieser antwortet von verschiedenen Ports und IP Adressen. Der STUN Client kann so den genauen Typ des NAT erkennen
– 2. Stufe: Beide Clients erfahren durch einen dritten, direkt erreichbaren Server vom gegenseitigen Verbindungswunsch.
– Beide Clients verschicken UDP Pakete um entsprechende Einträge in den Tabellen des NAT zu erzeugen.
Definition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
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Thomas [email protected]
ZusammenfassungZusammenfassung• P2P Netze ermöglichen Verteilung von
Content mit geringem Aufwand• Es existieren viele sehr unterschiedliche
Arten von P2P Systemen
• Fehlende End-to-End Connectivity behindert P2P -> IPv6 und NAT Traversal werden P2P weiter stärken
• Rechtlicher Rahmen sehr unklar• Suche nach Dateien auch sehr wichtig für
die Leistung eines P2P Netzes
Definition
Ziele
Aufbau
Tragedy of the Commons
Verteilung
Fazit
