1 Thomas Butter Content Delivery Networks Peer-to-Peer Netze Thomas Butter

2 Thomas Butter Inhalt Definition Ziele von P2P Systemen Aufbau von P2P Netzen Tragedy of the Commons Verteilung der Inhalte Zusammenfassung und Ausblick

3 Thomas Butter Definition 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

4 Thomas Butter Definition 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

5 Thomas Butter Ziele von P2P Systemen Content Delivery Networks kurze Reaktionszeiten hohe Geschwindigkeit Verteilung der Serverlast Anpassung von Inhalten Peer-to-Peer Systeme geringe Kosten für Anbieter Verteilung des Aufwandes Anonymität Resistenz gegen Zensur Definition Ziele Aufbau Tragedy of the Commons Verteilung Fazit

6 Thomas Butter Aufbau 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

7 Thomas Butter Aufbau: reine P2P Netze Definition Ziele Aufbau Tragedy of the Commons Verteilung Fazit

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10 Thomas Butter Aufbau: zentralisierte Systeme Definition Ziele Aufbau Tragedy of the Commons Verteilung Fazit

11 Thomas Butter Aufbau: hybride Systeme Definition Ziele Aufbau Tragedy of the Commons Verteilung Fazit

12 Thomas Butter Tragedy 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

13 Thomas Butter Netznutzung 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

14 Thomas Butter Tauschbereitschaft 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

15 Thomas Butter Tauschbereitschaft Lokale 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

16 Thomas Butter 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

17 Thomas Butter Verteilung 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

18 Thomas Butter Swarms 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

19 Thomas Butter Hash-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

20 Thomas Butter Hash-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

21 Thomas Butter Hash-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

22 Thomas Butter Streaming 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

23 Thomas Butter NAT Traversal Network Address Translators ermöglichen die gemeinsame Nutzung einer IP Adresse durch mehrere Endgeräte Definition Ziele Aufbau Tragedy of the Commons Verteilung Fazit

24 Thomas Butter 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

25 Thomas Butter Zusammenfassung 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

26 Thomas Butter Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Fragen?