Hybride P2P-Netze Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff.

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1 Hybride P2P-Netze Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

2 Inhalt: Einleitung und Motivation Konzept des Hybriden P2P
Kosten und Parameter Performance Zusammenfassung Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

3 Einleitung und Motivation
Einleitung und Motivation Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

4 P2P als Grundgedanke des Internets
Die Ursprüngliche Konzipierung des Internets der späten 60er Jahre war ein Peer-To-Peer-System Sinn des ARPANETS war die gemeinsame Nutzung von Computern in einem USA weiten Netzwerk Jeder Host war gleichberechtigt Einleitung und Motivation Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

5 P2P als Grundgedanke des Internets
Die Ursprüngliche Konzipierung des Internets der späten 60er Jahre war ein Peer-To-Peer-System Sinn des ARPANETS war die gemeinsame Nutzung von Computern in einem USA weiten Netzwerk Jeder Host war gleichberechtigt Einleitung und Motivation Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

6 P2P wandelt sich zu einem Client/Server System
Mit zunehmender Verbreitung wuchs das Internet stark an und es gab immer mehr Nutzer, die jedoch nur Informationen konsumierten. Die Zahl der Netzteilnehmer, die Ressourcen bereitstellten wurde immer geringer Das Internet kippte um zu einem CS-System Einleitung und Motivation Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

7 P2P wandelt sich zu einem Client/Server System
Für die meisten neuen Netzteilnehmern war es unmöglich mit ihrer geringen Bandbreite (meist Modemanschluss) Daten dem Netz bereitzustellen. Somit beherrschte die C/S-Struktur immer mehr das Internet und P2P wurde zunächst in den Hintergrund gedrängt. Einleitung und Motivation Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

8 P2P wird wieder interessant
Mitte der 90er Jahre rückte der Wunsch der Clients, Daten untereinander auszutauschen wieder mehr in den Vordergrund, auch wenn der Inhalt nun nicht mehr zu wissenschaftlichen Zwecken diente. Einleitung und Motivation Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

9 P2P wird wieder interessant
Nachdem zunächst nur Instant Messaging (ICQ) betrieben wurde stieg mit zunehmender Leistungsfähigkeit der Clients der Wunsch Musik und Bilder untereinander, eben P2P zu tauschen. Einleitung und Motivation Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

10 P2P wird wieder interessant
Die meisten Knoten heutiger P2P-Systeme befinden sich meist am „Rande„ des Netzwerks und sind zudem von dem DNS-System ausgeschlossen, da sie keine fixen IP-Adressen haben. Diese Knoten besitzen wertvolle meist brachliegende Speicherressourcen. Einleitung und Motivation Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

11 P2P Systeme kommen zurück
P2P-Systeme machen sich diese Ressourcen zu Nutze, um das Bedürfnis der Nutzer nach Kommunikation und Datentausch zu befriedigen. Einleitung und Motivation Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

12 Formen eines P2P-Systems
P2P-Applikationen müssen dezentralisierte Ressourcen finden und verwalten können Es gibt grundsätzlich zwei verschiedene Formen eines P2P-Netzwerks: hybrides P2P „reines“ P2P Einleitung und Motivation Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

13 Konzept des Hybriden P2P
Konzept des Hybriden P2P Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

14 Generelles Konzept eines hybriden P2P-Systems
Hybride P2P-Netze haben einen oder meist mehrere zentrale Server, die das Netzwerk koordinieren. Das eigentliche Konzept besteht aus drei Schritten: Login Anfrage Download 1 2 1 2 3 4 3 4 Konzept des Hybriden P2P Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

15 Login Policys Es gibt zwei verschiedenene Login-Methoden auch Login Policys genannt Batch Policy Incremental Policy Bei jedem Login wird dem Server eine Liste des gesamten Datenbestandes übergeben. Der Server nimmt diese Liste in seinen Index auf. Loggt sich der User aus, wird seine gesamte Liste aus dem Index des Servers gelöscht. Nur beim alleeersten Login wird dem Server eine Liste des gesamten Datenbestandes übergeben. Der Server nimmt diese Liste in seinen Index auf. Loggt der User sich aus, behält der Server die Liste seiner Daten Bei jedem erneuten Login wird nur eine Liste der offline neu hinzugekommenen bzw. gelöschten Daten übergeben. Der Server aktualisiert seinen Index. Konzept des Hybriden P2P Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

16 Server-Architekturen
Chained Architecture Full Replication Architecture Hash Architecture Unchained Architecture Konzept des Hybriden P2P Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

17 Chained Architecture Prinzip: Kann der lokale Server die Anfrage nicht “befriedigen“, wird sie zum nächsten sog. Remoteserver weitergereicht bis genügend Einträge gefunden sind. Konzept des Hybriden P2P Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

18 Full Replication Architecture
Prinzip: Jeder Server ist zu jedem Zeitpunkt im Besitz einer globalen Liste, mit den Daten aller User. Konzept des Hybriden P2P Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

19 Hash Architecture Prinzip: Hier werden jedem Server bestimmte Wörter zugewiesen. Jedes Suchwort wird also von einem anderen Server bearbeitet und die Ergebnisse am Ende zu einer Liste zusammengefasst dem User übergeben. Konzept des Hybriden P2P Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

20 Unchained Architecture
Prinzip: Server sind nicht miteinander verbunden und unabhängig voneinander. Der User kann also nur auf die Daten jeweils eines Servers zugreifen. Konzept des Hybriden P2P Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

21 Kosten und Parameter Kosten und Parameter Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

22 CPU Netzwerk Speicher Kosten
Bei jedem Login/Anfrage, die von einem Client gestellt wird, entstehen Kosten. Für jede Implementation eines Hybriden P2P-Systems muss individuell festgestellt werden, welche Serverarchitektur in Verbindung mit welcher Login-Policy gewählt wird, um die anfallenden Kosten so gering wie eben möglich zu halten. Es gibt 3 grundlegende Bereiche in denen Kosten anfallen: CPU Netzwerk Speicher Kosten und Parameter Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

23 Parameter User: Parameter Name Standard-Wert Beschreibung FilesPerUser
168 Durchschnittliche Anzahl der Dateien pro User FracChange 0.1 Durchschnittliche Anzahl der Dateien pro User, die offline geändert werden WordsPerFile 10 Durchschnittliche Wörter pro Dateiname WordsPerQuery 2.4 Durchschnittliche Anzahl Keywords pro Anfrage CharPerWord 5 Durchschnittliche Anzahl der Buchstaben pro Wort QueryPerUserSec Durchschnittliche Anzahl Anfagen pro Sekunde pro User QueryLoginRatio 0.45 Verhältnis von Anfragen zu Logins pro Sekunde pro User QueryDownloadRatio 0.5 Verhältnis von Anfragen zu Downloads pro Sekunde pro User ActiveFrac 0.05 Prozent der totalen Userpopulation di e zu jeder Zeit aktiv sind. x 100 Jede 100. Anfrage ist eine Anfrage mit bester „SelectionPower“ r 4 Jede 400. Anfrage ist eine Anfrage mit bester Popularität Kosten und Parameter Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

24 Parameter System: Parameter Name Standard-Wert Beschreibung
LAN Bandbreite 80 Mb/s Bandbreite der LAN-Verbindung in Mb/s WAN Bandbreite 8 Mb/s Bandbreite der WAN-Verbindung in Mb/s CPU Speed 800 MHz Geschwindigkeit des Prozessors in MHz NumServers 5 Anzahl der Server im System MaxResults 100 Maximalanzahl der Ergebnisse einer Anfrage User-Server-Network WAN Netzwerktyp zwischen User und Server Server-server-Net. LAN Netzwerktyp zwischen Server und Server Kosten und Parameter Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

25 Parameter Abgeleitete Parameter: Parameter Name Beschreibung ExServ
Erwartete Anzahl der Server, die benötigt werden, um eine Anfrage zu befriedigen ExTotalResults Erwartete Anzahl der Ergebnisse die von allen Servern zurückgegeben werden ExLocalResults Erwartete Anzahl der Ergebnisse die vom Lokalen Server zurückgegeben werden ExRemoteResults Erwartete Anzahl der Ergebnisse die von allen RemoteSevern zurückgegeben werden UsersPerServer Anzahl der eingeloggten User pro Server Kosten und Parameter Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

26 Performance Performance Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

27 Verhältnis: Erfüllung Anfrage zu Anzahl Dateien
MaxResults = 100 x = 1000 Performance Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

28 Verhältnis: beteiligte Server zu Anzahl Dateien/Server
MaxResults = 100 x = 1000 Performance Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

29 Verhältnis: Unterstützte User zu QueryLoginRatio
Performance Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

30 Limitierende Faktoren
Server Architektur LoginPolicy Limitierender Faktor Unchained incremental User-Server Verbindung über WAN batch Chained Hash Server-Server Verbindung über LAN FR CPU / später WAN Performance Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

31 Zusammenfassung Zusammenfassung Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

32 Doch welche ist nun die beste?
Zusammenfassung Es gibt zwei verschiedenene Login-Methoden: Batch und Incremental Es gibt vier verschiedene Server-Architekturen: Chained, FullReplication, Hash und Unchained Architecture = 8 verschiedene Kombinationsmöglichkeiten Doch welche ist nun die beste? Zusammenfassung Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

33 Batch vs. Incremental IncrementalLogin Strategien übertreffen ihr BatchLogin Gegenststück In einem Netzwerk, welches eine obere Schranke durch eine Netzauslastung erfährt ist die IncrementalLoginPolicy stets überlegen, da bei gleichen Anfragekosten die Netzwerkkosten fürs Login bedeutend geringer ist. Beide LoginPolicies sind äußerst sensitiv, was eine Veränderung des Parameters QueryLoginRatio anbelangt. Zusammenfassung Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff

34 Server-Architekturen
Heutzutage ist der klare Sieger die Chained-Architecture, solange nicht die Bandbreite der WAN Netze stark ansteigt oder aber die Interessen der User sich stark differenzieren werden. Die Performance sinkt jedoch, wenn viele Server an der Bearbeitung einer Anfrage beteiligt sind. Die Hash-Architecture benötigt sehr hohe Server-Server Bandbreiten. Diese Architektur ist nur eine gute Wahl, wenn: Die Bandbreite der LAN-Netze stark anstiege. Der Einsatz in Systemen erfolgt, in denen mit Ids bzw 1-Wort-Anfragen gearbeitet wird. Die Full-Replication-Architecture hat vor allem in Sytemen einen klaren Vorteil, in denen sich das Interesse der User stark differenziert, oder aber MaxResults relativ hoch gesetzt ist. Die Unchained-Architecture ist eher nicht zu empfehlen, da sie relativ wenige Ergebnisse pro Anfrage liefert. Sie ist nur zu empfehlen, wenn entweder die Menge der Ergebnisse nicht von Interesse ist, oder aber keine Serverkommunikation vorhanden ist. Zusammenfassung Hybride P2P-Netze - Jan Ritzenhoff