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

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

2 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);

3 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;

4 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;

5 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 …”;

6 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

7 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.

8 P2P: un’applicazione Gennaro Cordasco

9 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)

10 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)

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

12 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; …

13 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( ) 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;

14 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

15 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

16 P2P: un’applicazione Gnutella: Flooding

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

18 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;

19 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

20 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);

21 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;

22 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;

23 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;

24 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; …

25 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);

26 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

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

28 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

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30 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!!!

31 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;

32 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;

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34 Risorse www.gnutella.com www.gnutella2.com www.shareaza.com