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1 Vorlesung P2P Netzwerke 1: Einführung Dr. Felix Heine Complex and Distributed IT-Systems Inhalte der Vorlesung Einleitung Was ist P2P? Definition Einsatzgebiete Unstrukturierte Netze Napster Gnutella Super-Peer Netzwerke Small-World Netzwerke etc. Fortgeschrittenes Sicherheit Strukturierte Netze Verteilte Hash-Tabellen Grundlagen Chord, CAN, Pastry Programmieren von DHTs Gradoptimierte Netzwerke SkipNet, P-Grid Lastverteilung in strukturierten Netzen Anwendungen OceanStore BabelPeers Multicast Felix Heine - P2P Netzwerke 2 Ziele der Vorlesung Verstehen, was ein P2P Netzwerk ist wie es sich von anderen Netzen unterscheidet wann P2P Netzwerke sinnvoll sind wie sie funktionieren welche Topologienes gibt welche Routing-Algorithmen es gibt wie Selbstorganisation funktioniert wie Daten gespeichert werden und wie diese Daten gefunden werden welche Anwendungen für P2P Netze es gibt wie P2P Netzwerke programmiert werden wie P2P Netzwerke abgesichert werden Felix Heine - P2P Netzwerke 3 1

2 Literatur Bücher zu P2P: Ralf Steinmetz, Klaus Wehrle: Peer-to-Peer Systems and Applications, Springer, 2005 Peter Mahlmann, Christian Schindelhauer: P2P Netzwerke, Springer, 2007 Andy Oram: Peer-to-Peer: Harnessing the Power of Disruptive Technologies, O'Reilly, 2001 Paper zu speziellen Themen wird jeweils beim Thema bekanntgegeben Felix Heine - P2P Netzwerke 4 P2P in den Medien Immer wieder Thema in den Medien Spiegel Online Musikindustrie gegen P2P-Nutzer: Jeden Monat 1000 Anzeigen ( ) Technology Review: P2P als großer Retter( ) P2P Netzwerke werden Salonfähig( ) Felix Heine - P2P Netzwerke 5 P2P Traffic im Internet Quelle: Felix Heine - P2P Netzwerke 6 2

3 Peer-2-Peer: Was ist das? Peer-2-Peer (P2P) ist durch Filesharing bekannt geworden Das Konzept ist schon viel älter und hat viel mehr Anwendungen: Arpanet Skype Groove Datenmangement Was ist ein Peer? (Merriam-Websters) 1:one that is of equal standing with another : EQUAL; especially: one belonging to the same societal group especially based on age, grade, or status 2 archaic: COMPANION 3 a:a member of one of the five ranks (as duke, marquess, earl, viscount, or baron) of the British peerage b: NOBLE 1 - peer adjective Felix Heine - P2P Netzwerke 7 Definitionen Wikipedia: "Kommunikation unter Gleichen" Gribble(2001): A distributed system in which participants rely on one another for services [...] Peers in the system can elect to provide services as well as consume them. Yang/Garcia-Molina (2002): Peer-to-peer (P2P) systems are distributed systems in which nodes of equal roles and capabilities exchange information and services directly with each other Felix Heine - P2P Netzwerke 8 Das P2P Prinzip Keine 100% scharfe Definition! Ein Organisationsprinzip : Jeder Rechner im Netzwerk erfüllt die gleichen Aufgaben Es gibt keine Unterscheidung zwischen Client und Kernkonzepte (nicht immer alle Erfüllt!) Selbstorganisation, kein zentrales Management Teilen von Ressourcen Nutzung von Ressourcen am "Rand" des Netzwerkes Die Peers sind alle gleich Typischerweise sehr viele Peers Knoten kommen und gehen jederzeit Peers sind autonom (eigene Entscheidung über Angebote) Adressierung auf Anwendungsebene Felix Heine - P2P Netzwerke 9 3

4 Vorteile von P2P Höhere Verfügbarkeit/Ausfallsicherheit: kein single point of failure Aktualität/Einfachheit des Publizierens : Zugriff auf unveröffentlichte Daten trotzdem Anonymität Skalierbarkeit Geteilte Ressourcen (Rechenleistung, Speicherplatz, Bandbreite) Keine Zensur/Manipulation durch zentrale Instanz Nachteile von zentralisierten Systemen (z.b. Google): schlechte Abdeckung lange Updatezeiten Kosten für Betrieb des Systems Zentrale Instanz steuert (und manipuliert) die Inhalte Felix Heine - P2P Netzwerke 10 Nachteile von P2P Erhöhter Aufwand: Programmierung Fehlersuche Sicherheit Routing / Suche Replikation Keine Verläßlichkeit("nur" probabilistische Garantien) Vertrauenswürdigkeit der Teilnehmer? Felix Heine - P2P Netzwerke 11 Das Internet Sieht es so wirklich aus? Felix Heine - P2P Netzwerke 12 4

5 Tatsächlich Backbone Web- Clients Asymmetrische Bandbreiten (ADSL) Keine öffentlichen IP Adressen Felix Heine - P2P Netzwerke 13 Tatsächlich Backbone Web- Brachliegende Ressourcen: Bandbreite, Speicherplatz, Rechenleistung Felix Heine - P2P Netzwerke 14 Exkurs: UDP Hole Punching von: :1100 an: :1000 NAT 1 NAT 2 von: :700 an: : Peer 1 Peer 2 von: :1000 an: : von: :400 an: : Felix Heine - P2P Netzwerke 15 5

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