Download ppt - Peer To Peer (o quasi) P2P (o quasi): Gennaro Cordasco

Peer To Peer (o quasi)

P2P (o quasi):

Gennaro Cordasco

Cosa vuol dire Peer to Peer (P2P)?

• Sistema distribuito nel quale ogni nodo ha identiche capacità e responsabilità e tutte le comunicazioni sono potenzialmente simmetriche;

• Peer to peer (obiettivi): condividere risorse e servizi (dove per risorse e servizi intendiamo: scambio di informazioni, cicli di CPU, spazio sul disco …);

• Scalabilità: il lavoro richiesto a un determinato nodo nel sistema non deve crescere (o almeno cresce lentamente) in funzione del numero di nodi nel sistema;

•Per migliorare la scalabilità sono nati i cosiddetti protocolli P2P di seconda generazione che supportano DHT (Distributed Hash Table);

P2P (o quasi)

P2P (o quasi)

DHT Routing

• La scalabilità di un protocollo è direttamente legata all’efficienza dell’algoritmo usato per il routing;

• In questo senso sostanzialmente gli obiettivi sono due:

• Minimizzare il numero di messaggi necessari per fare lookup;

• Minimizzare, per ogni nodo, le informazioni relative agli altri nodi;

• I vari DHT conosciuti differiscono proprio nel routing;

P2P (o quasi)

DHT Routing: Lookup

• Trovare l’indirizzo IP del nodo responsabile di una determinata chiave;

• Obiettivi:

• Minimizzare la dimensione dello spazio richiesto ai nodi per memorizzare le tabelle di routing;

• Minimizzare il numero di hop necessari per il Lookup;

• Fornire un servizio fidato anche con Peer inaffidabili;

• Resistere ad attachi di tipo Denial of Service;

P2P (o quasi)

DHT: Routing(Sommario)

• Esistono un bel po’ di soluzioni; (Ce ne sono altre!!!)

• Le prestazioni sono più o meno uguali (in teoria);

• La domanda da porsi però è “Il gioco vale la candela …”;

Ip address

P2P (o quasi)

Hybrid– Centralized index, P2P

file storage and transfer

Super-peer– A “pure” network of

“hybrid” clusters

Pure– functionality completely

distributed

P2P(quasi): Classificazione

P2P (o quasi): errata corrige

Viceroy Network vs Butterfly

• In una Viceroy Network a r dimensioni due nodi u=<w,i > e v=<w’,i+1> sono connessi se:

• w = w’; (archi diretti non mostrati);• w’ = (w+2r-i)mod 2r.

• In una butterfly a r dimensioni due nodi u=<w,i > e v=<w’,i+1> sono connessi se: • w = w’; (archi diretti non mostrati);• w e w’ differiscono esattamente nell’i-esimo bit.

Gennaro Cordasco

P2P: un’applicazione

Tanto per intenderci…(1)


• Le applicazioni P2P sono costituite da tre fasi principali:

• boot; (nessuno o quasi fa boot P2P)

• lookup; (pochi sono P2P, alcuni usano SuperPeer)

• scambio di file; (sono tutti P2P)


• Parleremo di applicazioni:

• P2P pure se: • le fasi di boot, lookup e scambio di file sono P2P;(forse Overnet?)

• P2P se:• le fasi di lookup e scambio di file sono P2P;• la fase di boot utilizza qualche SERVER; (Gnutella, Freenet)

• P2P Ibride se:• la fase di scambio dei file è P2P;• la fase di boot utilizza qualche SERVER;• nella fase di lookup vengono usati Peer particolari:

Hub (Direct Connect) SuperPeer , Ultra Peer(Gnutella2)Supernodo (KaZaA) NodoRandezVous (JXTA)MainPeer (EDonkey) Server (WinMX)

Tanto per intenderci…(2)


• Gnutella: un po’ di informazioni;

• Gnutella: vantaggi e svantaggi;

• Gnutella2;

• Overnet !!!P2P PURO!!!

Sommario


• 14 / 03 / 2003 Justin Frankel e Tom Pepper realizzano la prima release di Gnutella (!!! Solo 14 ore !!! );• La taglia della rete cresce in 7 mesi da 2K a 48K nodi;• Tuttavia nel 95% delle query il diametro è di 7-8 hop;• Le applicazioni più conosciute che si basano sul protocollo Gnutella sono:

• BearShare;• LimeWire;• …

Gnutella(1)


• Gnutella è un protocollo P2P;

• La lista degli host presenti nella rete è disponibile sul server gnutellahost.com;

• Il Server gnutellahost.com(127.186.112.097) viene usato dai nodi per il boot:• Single point of failure;• Gnutella non è P2P Puro!!!;

• La Ricerca di un file usa il flooding (non è scalabile):• controllo dei cicli;• TTL per evitare di congestionare la rete;

Gnutella


• PING – Notifica a un Peer la propria esistenza;

• PONG – Reply to a PING (contiene alcune informazioni sulla rete);

• QUERY – Cerca un file nella rete (Sulla base di una determinata chiave);

• RESPONSE(QUERY HIT) – Risposta a una query (contiene la locazione del file);

• GET – Permette di richiedere un file;

• PUSHREQUEST – Permette di scavalcare i firewall;

Il protocollo Gnutella (v0.4)

Boot

Lookup

Scambio


Gnutella Search Example

CA

B D

EA’s query (e.g., X)

C’s query hit

E’s query hit

X

X

GET X.mp3 X


Gnutella: Flooding

• New Protocol;

• A new data trasport architecture;

• New base services, including search: Gnutella Addressing System (GAS);

• An implementation standard;


Gnutella2: Concetti

• L’obbiettivo della lookup in Gnutella è trovare tutti i peer che dispongono di un determinato oggetto (non ci sono limitazioni sul tempo);

• L’obbiettivo della lookup in Gnutella2 è trovare, nel minor tempo possibile, almeno un peer (se c’è) che dispone di un determinato oggetto; una volta trovata un’istanza dell’oggetto desiderato è possibile scegliere se fermarsi o continuare la ricerca;

• L’abilità di trovare almeno un’istanza di un oggetto è molto importante, altrimenti non sono possibili altre azioni;

• Bisogna trovare un modo per tenere sotto controllo la ricerca;


Gnutella2: meglio un uovo oggi….

• Esistono tre approcci per controllare la ricerca;

• Random walker approach;(il nodo che origina la query ne controlla l’esecuzione e in ogni istante può decidere se continuare o abortire la ricerca).

• Random or crawling mesh approach;(il nodo che origina la query iterativamente contatta alcuni nodi della rete, finché non si verifica una determinata condizione).

• Guided mesh approach;(DHT)


Gnutella2: Ricerca…(1)

Gnutella2

Future

• Su una rete pubblica di grandi dimensioni non è possibile effettuare direttamente la ricerca di un oggetto:

• ci sono troppi nodi da contattare;

• il costo per mettersi in contatto con un nodo è troppo alto paragonato alla probabilità di successo su quel nodo;

• la maggior parte dei nodi non dispongono di risorse sufficienti per far fronte a un numero notevole query;

• non tutti i nodi si possono contattare direttamente (es. firewall);



• Soluzione? P2P Ibrido:• Gnutella2 organizza i nodi in un sistema gerarchico a due livelli dove i nodi ad alta capacità chiamati Hub rispondono alle query per le proprie foglie;

• La restizione della rete agli Hub è P2P;

• Hub vantaggi:

• Viene ridotto il numero totale dei nodi da contattare;

• Un Hub contiene informazioni relative a tanti oggetti, quindi è maggiore la probabilità che una query trovi un’istanza di un oggetto;

• E’ possibile avere informazioni su nodi down;


Gnutella2: Ricerca…(3) Nodo

Hub



• Per evitare che questo sistema degeneri in un sistema centralizzato viene limitato il numero di leaves per ogni hub;(circa 150)

• La comunicazione fra leaves e hub è diretta;

• Problema Inter-Hub Communication;

• Ogni hub conosce solo i propri vicini;

• Quando un hub riceve una query dal nodo di origine, oltre a elaborarla, la inoltra ai propri vicini che non la inoltrano ulteriormente; (in pratica TTL = 2)

• Ad esempio se la ricerca viene inviata ad un hub che ha 5 vicini in un solo passo (con una query) vengono analizzate le foglie relative a 6 hub;

• L’insieme dei nodi raggiunto in un passo viene chiamato cluster;

Nodo

Hub


Gnutella2: Inter-Hub Communication(1)

• Quando un nodo richiede la ricerca di un oggetto al proprio hub:

• Viene ricercato l’elemento nel proprio cluster;

• Viene ricercato l’elemento nei cluster vicini(a distanza 1) più qualche cluster lontano scelto a caso;

• Viene ricercato l’elemento nei cluster vicini dei vicini (a distanza 2) più qualche cluster lontano scelto a caso;

• …

Nodo

Hub



• Non è possibile per ogni hub mantenere la lista di tutti gli hub; (Non è scalabile);

• La lista dei cluster a distanza i+1 è ottenuta in risposta alla ricerca effettuata sui cluster a distanza i;

• Le risposte contengono inoltre altre informazioni utili per le statistiche (es. numero di nodi presenti nel cluster);


Nodo

Hub



• Ogni hub mantiene la lista degli hub vicini (direttamente connessi) più una cache di hub lontani aggiornata di tanto in tanto;

• Viene mantenuta una done list;

• Le ricerche all’interno del cluster sono fatte usando TCP;

• Le ricerche fra cluster sono fatte usando UDP;

TCP SEARCH

UDP SEARCH

Nodo

Hub



Gnutella2: Inter-Hub Communication(Esempio)

clustertry list


• Ogni hub deve mantenere quindi:

• la lista dei propri vicini;

• una lista di hub lontani(da aggiornare di tanto in tanto);

• una done list (i nodi a cui abbiamo inviato una query più i loro vicini);

• una try list; (i vicini dei vicini dei nodi a cui abbiamo inviato una query);

Nodo

Hub


per ogni query

Gnutella2: Boot

• Come fa un nuovo nodo a connettersi alla rete?

• E’ necessario conoscere almeno un host attivo;

• Chi mantiene la lista degli host attivi?• un Server; (Gnutella)• tanti Server; (Gnutella2)• Idee!!!

Overnet

• Sistema P2P per il file sharing sviluppato dalla MetaMachine;

• Non ci sono server; (P2P puro)

• Usano DHT(Distribuited Hash Table) con ID a 128 bit;

• Purtroppo non è Open Source;

Overnet:boot

• Ogni nodo mantiene una cache dei nodi connessi alla rete;

• Durante la fase di boot il nodo tenta di connettersi ai nodi presenti nella cache;

• Se questa fase non ha successo viene richiesto l’indirizzo di un nodo on-line;(A regime non capita praticamente mai) • In ogni caso è stato creato un canale IRC per mantenere queste informazioni;

Risorse

• www.gnutella.com

• www.gnutella2.com

• www.shareaza.com

• www.overnet.com

• www.openp2p.com