P2P (o quasi): Peer To Peer (o quasi) Gennaro Cordasco

Cosa vuol dire Peer to Peer (P2P)? P2P (o quasi) 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) 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;

DHT: Routing(Sommario) P2P (o quasi) Ip address 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 …”;

P2P(quasi): Classificazione P2P (o quasi) P2P(quasi): Classificazione Hybrid Centralized index, P2P file storage and transfer Super-peer A “pure” network of “hybrid” clusters Pure functionality completely distributed

Viceroy Network vs Butterfly 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.

P2P: un’applicazione Gennaro Cordasco

Tanto per intenderci…(1) 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)

Tanto per intenderci…(2) P2P: un’applicazione Tanto per intenderci…(2) 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)

Sommario P2P: un’applicazione Gnutella: un po’ di informazioni; Gnutella: vantaggi e svantaggi; Gnutella2; Overnet !!!P2P PURO!!!

Gnutella(1) P2P: un’applicazione 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 P2P: un’applicazione 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;

Il protocollo Gnutella (v0.4) P2P: un’applicazione Il protocollo Gnutella (v0.4) 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; Boot Lookup Scambio

Gnutella Search Example P2P: un’applicazione Gnutella Search Example GET X.mp3 X X C A B D E A’s query (e.g., X) C’s query hit E’s query hit X

P2P: un’applicazione Gnutella: Flooding

Gnutella2: Concetti P2P: un’applicazione New Protocol; A new data trasport architecture; New base services, including search: Gnutella Addressing System (GAS); An implementation standard;

Gnutella2: meglio un uovo oggi…. P2P: un’applicazione Gnutella2: meglio un uovo oggi…. 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: Ricerca…(1) P2P: un’applicazione 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 Future

Gnutella2: Ricerca…(2) P2P: un’applicazione 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);

Gnutella2: Ricerca…(3) P2P: un’applicazione Soluzione? P2P Ibrido: Nodo Hub 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…(4) P2P: un’applicazione 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;

Gnutella2: Inter-Hub Communication(1) P2P: un’applicazione Gnutella2: Inter-Hub Communication(1) Nodo Hub 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;

Gnutella2: Inter-Hub Communication(2) P2P: un’applicazione Gnutella2: Inter-Hub Communication(2) Nodo Hub 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; …

Gnutella2: Inter-Hub Communication(3) P2P: un’applicazione Gnutella2: Inter-Hub Communication(3) 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);

Gnutella2: Inter-Hub Communication(4) P2P: un’applicazione Gnutella2: Inter-Hub Communication(4) 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; UDP SEARCH TCP SEARCH

Gnutella2: Inter-Hub Communication(Esempio) P2P: un’applicazione Gnutella2: Inter-Hub Communication(Esempio) try list cluster

Gnutella2: Inter-Hub Communication(5) P2P: un’applicazione Gnutella2: Inter-Hub Communication(5) Nodo Hub 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); 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