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Peer-to-Peer Britta Weber Doreen Rosenthal. P2P & Napster 2 Inhalt 1.Motivation 2.Was ist Peer-to-Peer? 3.Vorteile 4.P2P-Architekturmodelle und Probleme.

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1 Peer-to-Peer Britta Weber Doreen Rosenthal

2 P2P & Napster 2 Inhalt 1.Motivation 2.Was ist Peer-to-Peer? 3.Vorteile 4.P2P-Architekturmodelle und Probleme 5.Kriterien für P2P-Netzwerke 6.Mobile Peer-to-Peer Netzwerke Zusammenfassung

3 P2P & Napster 3 Was ist Peer-to-Peer? Wikipedia: peer-to-peer : any network that does not have fixed clients and servers nodes that function as both clients and servers

4 P2P & Napster 4 Was ist Peer-to-Peer? Peer-to-Peer nach Clay Shirky : Peer-to-Peer: Anwendungen, die Ressourcen am Rand des Internets ohne feste IP-Adressen ausnutzen Lackmus-Test von Clay Shirky : 1. Does it allow for variable connectivity and temporary network adresses? 2. Does it give the nodes at the edges of the network signifikant autonomy? Peer-to-Peer-Applikation!

5 P2P & Napster 5 Was ist Peer-to-Peer? Was ist Peer-to-Peer nicht? Eine spezielle Anwendung Ein Protokoll eine Art ein Netzwerk aufzubauen

6 P2P & Napster 6 Beispiele: Was ist Peer-to-Peer und was nicht? Napster: P2P Ressourcen am Rande werden genutzt, flexible Adressierung, Autonomie der Randknoten kein P2P Adressierung immer eine Maschine ICQ: P2P Adresse hat nichts mit DNS zu tun, User hat Kontrolle über Verbindung

7 P2P & Napster 7 Vorteile von Peer-to-Peer (1) Ausnutzung brachliegender Ressourcen Früher: Clients nur Dummys, Rechenleistung und Speicherkapazität von Mainframes (Mainframearchitektur) Jetzt: PCs haben größere Rechenleistung als Server noch vor 3 Jahren (siehe auch Moores Gesetz!) Ressourcen wie Rechenleistung und Speicherplatz liegen brach

8 P2P & Napster 8 Vorteile von Peer-to-Peer (2) Brachliegende Ressourcen Angenommen, von den 300 Millionen Internet Usern hätten 100 Millionen PCs mit MHz MB Festplattenspeicher 10 Billionen MHz Prozessorkapazität, Terrabyte Speicher fast ungenützt!

9 P2P & Napster 9 Beispiel für Zentralisierung

10 P2P & Napster 10 Beispiel für Dezentralisation

11 P2P & Napster 11 Vorteile von Peer-to-Peer (3) Metcalfes Law: Wert eines Netzwerkes steigt quadratisch mit der Anzahl der Teilnehmer. Anzahl möglicher Verbindungen : C ~ (N 2 – N)/2 Netzwerkwert nach Metcalfe:V ~ N 2 /2 Bei sehr großem N : V~ N 2 Größtmögliche Anzahl von Verbindungen ist nach Metcalfe wünschenswert

12 P2P & Napster 12 Wie wir Metcalfe ignorieren

13 P2P & Napster 13 Server durch Router ersetzt

14 P2P & Napster 14 Ein Metcalfe-konformes Netzwerk

15 P2P & Napster 15 Vorteile von Peer-to-Peer (4) Redundanz kein Punkt, über den die gesamte Kommunikation abgewickelt werden muss Ausfall eines Peers kann nicht zum Zusammenbruch des gesamten Netzes führen Flexibler Neue User sind ohne Probleme zuzufügen Selbstorganisierend Jeder ist für sich selber verantwortlich d.h: es ist kein Admin mehr nötig, der alles gleichzeitig machen muss und damit überfordert ist

16 P2P & Napster 16 Vorteile von Peer-to-Peer (5) Kostenminimierung -Speicherplatz kostet (Hardware) -Rechneleistung kostet -Service kostet Beispiel: Oracle 70% Einnahmen für Services, Microsoft 30% IDC: (Managing Storage cost)=4*(Hardware cost) Beispielrechnung : Napster

17 P2P & Napster 17 Kosten einer zentralisierten Napster- Architektur

18 P2P & Napster 18 Kosten einer zentralisierten Napster- Architektur

19 P2P & Napster 19 Kosten einer zentralisierten Napster- Architektur

20 P2P & Napster 20 P2P-Architekturmodelle (1) Reines P2P-Modell Hängt ausschließlich von Clients ab Unabhängig von jedem zentralen Server Besitzt eine Art Plug- And-Play Feature Problem: Suche nach anderen Peers im Netz

21 P2P & Napster 21 P2P-Architekturmodelle (2) P2P mit einfachem Discovery-Server Server stellt Namen der schon verbundenen Peers für hereinkommenden Peer bereit Finden von mehr Peers im Netz

22 P2P & Napster 22 P2P-Architekturmodelle (3) P2P mit Discovery- und Lookup-Server Server stellt Liste der schon verbundenen Peers bereit und ihre verfügbaren Ressourcen Reduzierung der Last der Peers

23 P2P & Napster 23 P2P-Architekturmodelle (4) Beispiele: Rein dezentral – siehe Gnutella (Original-Version) Dezentral mit Supernodes – siehe Kazaa und neu Version von Gnutella Kombination zentral/dezentral – siehe Napster

24 P2P & Napster 24 Kriterien für P2P-Netzwerke Handhabbarkeit Informationskohärenz Erweiterbarkeit Fehlertoleranz Sicherheit Skalierbarkeit

25 P2P & Napster 25 Mobile Peer-to-Peer Netzwerke (1) Ad-hoc Netzwerke - Mangel an Infrastruktur - dezentralisiertes Handeln - einfache Entstehung Einsatz von Manets(mobile Ad-hoc Networks) - aufgabenorientiertes Zusammenarbeiten - Applikationen auf mobilen Geräten (Services, Sharing)

26 P2P & Napster 26 Mobile Peer-to-Peer Netzwerke (2) technischen Beschränkungen mobiler Geräte - keine Standards für Eingabe/Ausgabe - Akkubetrieb - Speicherkapazität Beachten der Struktur des mobilen Netzwerks und der Beschränkungen der mobilen Geräte

27 P2P & Napster 27 Zusammenfassung Vorteile: kostengünstig, flexibel, bessere Ressourcenausnutzung… Probleme: hohe Netzwerkbelastung, Finden der Peers P2P-Architekturmodelle: Reines P2P-Modell, P2P mit einfachem Discovery-Server, P2P mit Discovery- und Lookup-Server

28 P2P & Napster 28 Literaturhinweise Andy Oram: Peer-to-Peer: Harnessing the Power of Disruptive Technologies, O'Reilly Dreamtech, Peer-to-Peer - Applikationen entwickeln, mitp- Verlag Peer-to-Peer Systems First International Workshop, IPTPS 2002, Cambridge, MA, USA, March 7-8, 2002 Kwak, Fagin. Internet Infrastructure & Services, Bear Stearns, Seite wwwcs.upb.de

29 Napster Ralf Anske Stephan Lehmann

30 P2P & Napster 30 Überblick Was ist Napster? Geschichte von Napster Was kann Napster? Aufbau und Funktionsweise Vor- und Nachteile Napsters Erfolg

31 P2P & Napster 31 Was ist Napster? Entwickelt Anfang 1999 von Shawn Fanning, Student der Bostoner Northeastern University zum Tauschen von MP3-Dateien Damalige Situation: –Große Nachfrage nach MP3s –Geringes Angebot (häufig Seitensperrungen, zu viel Traffic) Ziel war direkter Austausch von MP3-Dateien zwischen Musikfans

32 P2P & Napster 32 Geschichte Herbst 1998 –Erste Konzeption Mai 1999 –Firmengründung Juli 1999 –erste Betaversion –nach wenigen Tagen User Herbst 1999 –Download of the Week bei Download.com

33 P2P & Napster 33 Geschichte Dezember 1999 –Klage der RIAA –Tauschen urheberrechtlich geschützter Werke illegal April 2000 –Klage der Band Metallica – User wurden verbannt Juli 2000 –Einstellung des Dienstes nach Niederlage vor Gericht –Nach einem Tag Wiederaufnahme durch einstweilige Verfügung Herbst 2000 –In den Top50 der meistbesuchten Webangebote –Napster meistgesuchtes Wort bei Lycos

34 P2P & Napster 34 Geschichte Oktober 2000 –Bertelsmann kauft Napster Februar 2001 –Endgültige Gerichtsentscheidung –Copyright-geschützte Dokumente sind auszufiltern April 2001 –Bertelsmann plant kostenpflichtiges Angebot –Jedoch keine Einigung mit Musikindustrie Juli 2001 –Betrieb eingestellt

35 P2P & Napster 35 Geschichte Oktober 2001 –Einigung mit Musik-Industrie –26 Mio. $ wegen Urheberrechtsverletzungen –10 Mio. $ Lizenzgebühren im Voraus November 2002 –Roxio kauft Napster für 4,6 Mio. $ Oktober 2003 –Napster 2.0 –Downloads ab 0,99 $ pro Titel

36 P2P & Napster 36 Was kann Napster? MP3s nach verschieden Kriterien suchen Anbieten von MP3s Chat Funktion Erweiterung auf andere Dateitypen als MP3 mittels OpenNap

37 P2P & Napster 37 Was kann Napster? Nach erfolgreicher Suche werden Dateiname, Dateigröße, Geschwindigkeit der Internetverbindung etc. des Dateianbieters gezeigt Doppelklick löst den Download aus

38 P2P & Napster 38 Was kann Napster?

39 P2P & Napster 39 Aufbau von Napster Zentral organisiertes Peer-to-Peer Netz Zentrales Verzeichnis –Wer bietet was an Datenübertragung direkt zwischen Usern Konsument wird automatisch zum Anbieter

40 P2P & Napster 40 Wie funktioniert Napster? Die Napster Benutzer müssen eine Software downloaden und installieren Diese verbindet den User mit einem Server (von Napster aufrecht erhalten) Aufgaben des Servers: –Verknüpft die User ID mit einer IP Adresse –Speichert die Adressen der Songs in einer Datenbank –Suchen in der Datenbank (m.H. Indizes) –Verbindet einen User direkt mit einem anderen, um den Download durchzuführen

41 P2P & Napster 41 Wie funktioniert Napster? Ein User setzt einmalig Zugriffsrechte, welche Dateien im Netzwerk ausgetauscht werden können Transaktionen sind gewöhnlich nur in eine Richtung aktiv, in die des Datei - Anfragers Der Sender lässt es einfach zu (laissez-faire) Wenn ein User einmal eine Datei empfangen hat, wird er gleichzeitig auch ihr Anbieter

42 P2P & Napster 42 Wie funktioniert Napster? Es sind mehrere Napster-Server gleichzeitig online Die Datenbanken der verschiedenen Server werden untereinander synchronisiert Die Datenbank eines Servers wird bei Logout oder Timeout eines Clients bereinigt

43 P2P & Napster 43 Wie funktioniert Napster? Verbindungen benutzen das Napster- Protokoll Napster ist closed-source, aber das Protokoll wurde gehackt weil, –Napster Client lief nur unter Windows –Napster-Filter sollten unterlaufen werden Darauf aufbauend entstanden Napster-Client- Clone (Napigator, Napster Fast Search, WinMX, JNapster, gNapster, KNapster, Hackster etc.) Sowie offene Server-Projekte (OpenNap, JNerve)

44 P2P & Napster 44 OpenNap Open Source Napster Server Auch für andere Systeme als Windows Jeder kann damit einen Napster-Server betreiben Weitere Mediendateien Synchronisation mehrerer Server

45 P2P & Napster 45 Ablauf eines Downloads Anfrage an Napster- Server Client schickt search(200) oder browse(211) an Server Server schickt searchresponse(201) mit Client-Liste an Client Client schickt download request (203)

46 P2P & Napster 46 Ablauf eines Downloads Bestätigung durch Server Server schickt download ack (204) mit der Port- Nummer des Ziel- Clients

47 P2P & Napster 47 Initialisierung der Verbindung Normale Verbindung herstellen Client öffnet TCP- Verbindung zum Ziel-Client über Port aus 204

48 P2P & Napster 48 Ablauf eines Downloads Bestätigung durch Ziel-Client Ziel-Client antworte mit 1

49 P2P & Napster 49 Initialisierung der Verbindung Datei anfordern Client sendet GET + + +

50 P2P & Napster 50 Initialisierung der Verbindung Anforderung bestätigen Ziel-Client sendet Dateigröße oder INVALID REQUEST oder FILE NOT SHARED

51 P2P & Napster 51 Initialisierung der Verbindung Alternativ kann die Verbindung zwischen den Clients auch vom Zielclient ausgehen (firewalled connection) Um Clients hinter Firewalls benutzen zu können

52 P2P & Napster 52 Initialisierung der Verbindung Bestätigung durch eigenen Client

53 P2P & Napster 53 Initialisierung der Verbindung Anforderung zum Upload der Datei auf den eigenen Client

54 P2P & Napster 54 Initialisierung der Verbindung Bestätigung

55 P2P & Napster 55 Senden der Daten Datentransfer zwischen den Clients Ziel-Client sendet die Datei Clienten senden uploading file(220)/downloadi ng file(218) an den Server

56 P2P & Napster 56 Abschluss der Übertragung Verbindung zwischen den Clients beenden Clients senden upload complete(221)/dow nload complete(219) an den Server

57 P2P & Napster 57 Vorteile von Napster Benutzerfreundlich, einfach zu bedienen Dezentrale Speicherung der Daten Großer Nutzerkreis Durch den zentralen Server bei der Suche sehr schnell (Anfrage muss nur einmal gestellt werden)

58 P2P & Napster 58 Nachteile Der zentrale Server –Bei Ausfall des zentralen Servers geht nichts mehr –Der Server ist anfällig für Angriffe (DoS) –Der Server kostet Geld –Der Serverbetreiber kann rechtlich belangt werden –Die Suchergebnisse können beeinflusst werden Sicherheitsrisiko durch Freigabe von Ressourcen auf den Clients Verbreitung von Viren, Trojanern etc. durch falsche Musik-Files Einbauen von Filtern, um Teilnahme am Musiktausch zu beschränken

59 P2P & Napster 59 Warum war Napster so erfolgreich ? Direkter Zugriff auf Musik anderer Nutzer Kostenlos Jeder Nutzer wird gleichzeitig Anbieter Netzwerkeffekt (großes Angebot durch viele Nutzer) –Satz von Metcalfe: Der Nutzen eines Netzwerks wächst im Quadrat wie die Anzahl seiner Nutzer.

60 P2P & Napster 60 Napsters Erfolg Einige der wichtigsten Nutzergruppen von Napster waren Studenten –Studenten neigen dazu Musik zu hören –Universitäten haben eine schnelle Internetverbindung –Studenten kennen sich besser mit neuen Techniken aus als andere –Studenten haben kein Geld

61 P2P & Napster 61 Napsters Erfolg Nach 20 Monaten über 65 Mio. Nutzer, zuletzt immer 1,5 Mio. Nutzer gleichzeitig online Januar 2001 Deutschlands meistgenutzte Anwendung (125min Nutzungsdauer pro Monat)

62 P2P & Napster 62 Nutzer mit schneller Verbindung bieten mehr an Nutzer mit langsamer Verbindung laden mehr herunter Napsters Erfolg

63 P2P & Napster 63 Die Zukunft: Napster 2.2

64 P2P & Napster 64 Zusammenfassung Ziel war direkter Austausch von MP3-Dateien Zentral organisiertes Peer-to-Peer Netz (mit extra Server) Datenübertragung direkt zwischen Usern Vorteile: –Schnell, benutzerfreundlich –Dezentrale Datenspeicherung Nachteile: –Zentraler Server

65 P2P & Napster 65 Literaturhinweise Andy Oram: Peer-to-Peer: Harnessing the Power of Disruptive Technologies, O'Reilly P2P-Buch04 Schoder-Fischbach P2P- Anwendungsbereiche- Herausforderungen Kwak, Fagin. Internet Infrastructure & Services, Bear Stearns, 2001

66 P2P & Napster 66 Vielen Dank!


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