Seminar P2P Netzwerke. JXTA Einführung und Überblick

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1 Seminar P2P Netzwerke JXTA Einführung und Überblick Einführung Grundlegende Konzepte JXTA's Sichtweise Architektur 1

2 Geschichte und Motivation Projekt JXTA startet als Entwickler Team bei Sun Microsystems April 2001 wird das Projekt öffentlich und open source Bill Joy und Mike Cleary leiten Projekt JXTA Der Name JXTA leitet sich aus dem englischen juxtapose ab juxtapose bedeutet soviel wie Nebeneinanderstellung Geschichte und Motivation Geschaffen aus dem Bedürfnis heraus, eine portable und ausgereifte Basis für P2P-Applikationen haben zu wollen Interoperabilität und Software-Wiederverwendbarkeit sind Kernpunkte der JXTA Philisosphie Gemeinsame Sprache für alle P2P-Applikation soll geschaffen werden 2

3 Konzepte JXTA ist eine Sammlung von Protokoll- und XML- Spezifikationen Es definiert eine P2P-Basis für Geräte aller Art (PC, Handheld, Handy) Der Kern sind sechs Protokolle Peer Discovery Protocol Peer Resolver Protocol Rendezvous Protocol Peer Information Protocol Pipe Binding Protocol Endpoint Routing Protocol Hinzu kommen XML-Formate zum Nachrichten-Austausch Peer Verarbeitender Grundbaustein eines jeden P2P-Netzes Peer ist nicht nur ein Rechner, er kann aus mehreren bestehen (verteilt) oder auch nur ein kleines mobile device sein Def.: Ein Peer ist eine Einheit, die in der Lage ist, nützliche Arbeit für das P2P-Netz zu verrichten und die Ergebnisse an andere Peers zu übermitteln, direkt oder indirekt 3

4 Arten von Peers Simple Peer: Einfachtste Endbenutzer-Art eines Peers Hat die Aufgabe, dem Netz Services bereit zu stellen und dem Endbenutzer das Konsumieren von Services zu ermöglichen Sind oft durch Netzwerk-Barrieren in der Kommunikation behindert, haben daher am wenigsten Verantwortung im Netz Rendezvous Peer: Arten von Peers Ermöglicht es Peers andere Peers und Netzressourcen (Services, Advertisments) zu finden. Dieser Vorgang wird discovery genannt Verringern die Netzlast, u. a. mit Hilfe von Caching, und verringern die Latenz des Netzes insgesamt Existieren im allgemeinen ausserhalb privater Netzwerke zur besseren Erreichbarkeit 4

5 Arten von Peers Router Peer: Erlauben Kommunikation zwischen Peers, die durch eine Netzwerk-Barriere getrennt sind (Firewall, NAT) Existieren an der Grenze zwischen Netzwerken Haben Routing-Informationen bereit, die sie anderen Peers zur Verfügung stellen und angeben, auf welchem Weg ein bestimmter Peer zu erreichen ist Peer Groups Dienen dazu das P2P-Netz in Unternnetze zu unterteilen und ermöglichen so eine bessere Peer-Organisation Def.: Eine Peer Group ist eine Menge von Peers, die ein gemeinsames Ziel verfolgen und sich dazu zu einer Gruppe organisieren Kann ihren Mitgliedern Services anbieten, die für Aussenstehende nicht verfügbar sind Erlauben eine grundlegende Authentifizierung 5

6 Services Sind die eigentliche Motivation sich in ein P2P-Netz zusammenzuschliessen Reichen vom Bereitstellen einer Datei oder Status information zu jeder Operation, die man in einem P2P-Netz durchführen will Stehen entweder dem gesamten P2P-Netz zur Verfügung oder nur Mitgliedern einer Peer Group Advertisments Dienen zur generellen Beschreibung einer jeden Resource, die im P2P-Netz bereitgestellt wird Werden in XML-Dokumente gefasst Es gibt keine DTDs oder Schemata für Advertisments, es reicht wenn ein Advertisment wohlgeformt ist 6

7 Endpoints und Pipes Endpoints Sind Quelle und Ziel aller Kommunikation im P2P-Netz Entsprechen im allgemeinen Netzwerk-Schnittstellen Pipes Sind virtuelle, asynchrone, unidirektionale Kommunikationskanäle Verbinden zwei oder mehr Endpoints, um einen Kanal zu formen Transportieren Messages, Container für Daten aller Art Endpoints und Pipes 7

8 Konzepte und Architektur Architektur JXTA Protokolle Peer Discovery Protocol Peer Resolver Protocol Rendezvous Protocol Peer Information Protocol Pipe Binding Protocol Endpoint Routing Protocol 8

9 Discovery Query Message Peer Discovery Protocol Auffinden von peers, peer Gruppen, Services oder Kanälen beinhaltet 2 Nachrichtenformate: - Discovery Query Message - Discovery Response Message Peer Discovery Protocol Discovery Query Message Discovery Response Message Discovery Query Message Discovery Response Message 9

10 Resolver Query Message Peer Resolver Protocol stellt request / response Format zur Verfügung wird von den anderen Protokollen benutzt beinhaltet 2 Nachrichtenformate: - Resolver Query Message - Resolver Response Message Peer Resolver Protocol Resolver Query Message Resolver Response Message Resolver Query Message Resolver Response Message 10

11 Rendezvous Protocol nötig, damit überhaupt Anfragen an ein Rendezvouz Peer gestellt werden können. Grundlage für das Peer Resolver Protocol beinhaltet 3 Nachrichtenformate: - Lease Request Message - Lease Granted Message - Lease Cancel Message Rendezvous Protocol Propagate a Message Lease Granted Message Lease Request Message Propagate a Message Propagate a Message 11

12 Peer Information Protocol erlaubt einem Peer Statusinformationen über einen anderen Peer zu erfragen optionales Protokoll beinhaltet 2 Nachrichtenformate: - Peer Info Query Message - Peer Info Response Message Peer Information Protocol Peer Info Query Message Peer Info Response Message Peer Info Response Message Peer Info Query Message 12

13 Pipe Binding Protocol stellt Kommunikationsweg zwischen den Peers sicher beinhaltet 2 Nachrichtenformate: - Pipe Binding Query Message - Pipe Binding Answer Message Pipe Binding Protocol Creates an input pipe and waits for messages to arrive JXTA P2P Network Creates an output pipe and sends a Pipe Binding Query Message to all Receiving the Pipe Binding Query Message, checks its cache of pipes to see if it has a match. If does, so it responds with a Pipe Binding Answer Message Receives the Pipe Binding Answer Message, extracts the endpoint infomation to create an output pipe, now it can send messages to peer 1 13

14 Endpoint Routing Protocol nötig, um Peers über unterschiedliche Netzwerkprotokolle oder Firewalls zu verbinden beinhaltet 3 Nachrichtenformate: - Router Query Message - Router Response Message - Endpoint Router Message Endpoint Routing Protocol Route Query Message Route Response Message Route Query Message Endpoint Router Message Endpoint Router Message 14

15 JXTA im Einsatz Peer Groups und Services Sicherheit JXTA Architektur (Wdh.) NewRiders, Brendon J. Wilson, Juni

16 Peer Groups & Services Was sind Peer Groups? Wie entstehen sie? Wie hängen sie mit den Services zusammen? Carsten Habicht. Seminar Verteilte Systeme - Ausarbeitung zum Thema jxta services. July Sicherheit Transport Layer Security (TLS) Public Key Infrastructure (PKI) Vertrauen als Sicherheitsbasis 16

17 Transport Layer Security (TLS) gesicherter Transport durch geeignete Protokolle Anforderungen: - Interoperabilität - Erweiterbarkeit - Relative Produktivität Transport Layer Security (TLS) Security and project JXTA. Technical report, SUN Microsystems,

18 Public Key Infrastructure (PKI) Ver-/Entschlüsselung mit Schlüsselpaar JXTA: Java P2P Programming, Sams Publishing 2002 Public Key Infrastructure (PKI) Verifizierung der Authentizität der Daten JXTA: Java P2P Programming, Sams Publishing

19 Public Key Infrastructure (PKI) Geschützte Mitgliedschaft in einer Peer Group Sicherheit Vertrauen als Sicherheitsbasis? Poblano: Modell des guten Rufs 19

20 Verwandte Arbeiten Nahestehende Arbeiten -JINI Zugrundeliegende Arbeiten - Händler-Bote-Prinzip - Web Dienste Konkurrierende Arbeiten - Gnutella, Fasttrack - edonkey, Freenet - ICQ, MSN, AIM - Nahestehende Arbeiten JXTA JINI vergleichbar mit WLAN Bluetooth Anbinden von Geräten im lokalen Netzwerk z.b. Netzwerk-Drucker stellt Dienste bereit: z.b. Peer-to-Peer Chat Verwirrung, da auch JXTA Peer-to-Peer Chat möglich Jedoch: JINI ist in der Regel auf das LAN beschränkt! 20

21 Zugrundeliegende Arbeiten Händler-Bote-Prinzip 3 Typen: a) Bote macht alle Besorgungen (alle Händler) b) Bote deckt jeweils nur einen Händler ab c) Händler schickt Boten zum Kunden (Trav. Salesman) a) zu unsicher b) und c) möglich, Wahl hängt von Menge und Vielfalt ab Zugrundeliegende Arbeiten Web Dienste Dienste auf einem Server nutzen Modelle: a) Server nutzt Server b) Client nutzt Server Beispiel: User nutzt HTML-Dienst über Browser Vorteil für JXTA: - z.b. Nutzung von Kreditkarten-Diensten 21

22 Konkurrierende Arbeiten Gnutella - Netz maximale Dezentralität Breitensuche statt Tiefensuche nicht mehr skalierbar Fasttrack - Netz Weiterentwicklung von Gnutella Netz Supernodes skalierbar Konkurrierende Arbeiten edonkey-netz Server-basiert, aber nicht serverabhängig Mix aus Napster und Gnutella/Fasttrack skalierbar Freenet maximale Dezentralität Tiefensuche ~ skalierbar starker Sicherheits- und Schutzgedanke (z.b. vor Zensur) 22

23 Konkurrierende Arbeiten ICQ, MSN, AIM ICQ = I seek you MSN = AIM = AOL Instant Messenger operieren alle mit zentralen Server Verbindung dann von Peer zu Peer Eventuell zusätzliche P2P-Dienste z.b. P2P-Telefonie, Konferenzen Konkurrierende Arbeiten kein richtiges Peer-to-Peer, da 1 Server alles steuert wäre Peer-to-Peer wenn man Server als weiteren Peer sieht kein File-sharing, sondern: Verteiltes Rechnen Leistung: 26 TFLOPs/sec 23

24 Konkurrierende Arbeiten Unterschiede zu JXTA Alle spezialisiert auf bestimmten Anwendungsfall beschränkt auf gewisse Protokolle nutzen jeweils nur einen Aspekt aus (File-sharing,Verteiltes Rechnen, ) Interoperabilität nicht gewährleistet Mit JXTA möglich! Zukunft Bestehende Implementierungen Ausblick & Wertung 24

25 Bestehende Implementierungen JXTA-C 2.0 Release in pre-alpha-version JXTA-Perl Test-Release vor 2 Jahren, seitdem keine Entwickl. myjxta & myjxta2 Filesharing, Chat (Version vom ) JXTA-chess Final Release schon Ende 2001 Ausblick & Wertung Peer-to-Peer-Programme bisher inkompatibel mehrere parallele P2P-Netze auf einem Rechner möglich Resourcen-Verschwendung! Standardisierung notwendig! JXTA führt Anwendungen zusammen stellt Peer-to-Peer-Netz für verschiedene Programme zur Verfügung 25

26 Ausblick & Wertung JXTA JAVA? Arbeit an diversen Referenzimplementierungen: a) C++ b) Perl, weitere Skriptsprachen c) Diverse Mobile-Endgeräte-Programmiersprachen Durchbruch von JXTA wird von diesen abhängen Mögl. einer einseitigen Industrie-Lösung noch gegeben Literatur (gesehen ) (gesehen ) (gesehen ) (gesehen ) (gesehen ) (gesehen ) (gesehen ) (gesehen ) ( ) ( ) (gesehen ) Daniel Brookshier, Darren Govoni, Navaneeth Krishnan, Juan Carlos Soto, JXTA: Java P2P Programming, Sams Publishing,

27 Fragen Fragen? 27

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