Seminar Peer - to - Peer Netzwerke

1 17.06.04

Seminar Peer – to – Peer Netzwerke Thema: “Aktuelle Anwendungen”

Referenten: Jan Kretzschmar, Folker Gramse, Philip Schröder und Denis Kohl

Thema:” Aktuelle Anwendungen”

Referenten:Jan Kretzschmar, Folker Gramse, Philip Schröder

und Denis Kohl

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Motivation

• Ressourcen des Internets wachsen exponentiell ( Mbit, MIPS )• Ressourcen des Internets bleiben ungenutzt• Peer - to - Peer aktiviert diese Ressourcen• Ermöglicht neue Formen der globalen Zusammenarbeit• Einbeziehung von Mobilen Geräten

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Überblick• Anwendungen von Peer - to - Peer Systemen

•Limewire•Gnutella-Protokoll•HUGE•ICQ/AIM•Groove•Internet – Radio•Reboot.fm•GRID-Computing•Seti@Home

• Fazit / Zusammenfassung

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Anwendungen von Peer – to – Peer - Systemen

• File- Sharing - Netzwerke• spontane Zusammenarbeit • Mediendistribution• Verteiltes Berechnen

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File - Sharing - Netzwerkeam Beispiel von Limewire

und Bearshare

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Limewire Übersicht

• Wurde in Java geschrieben • Läuft (daher) unter:

– Linux,– MacOSX, – Windows 95 und höher, – Unix(Solaris)

• Freie Software– Genauer unter der GNU GPL: http://www.limewire.org/project/www/gnu.html

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Limewire• Zu Grunde liegt das Gnutella Protokoll • Informationen

– www.limewire.org– www.limewire.com

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LIMEWIRE:

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Gnutella-Protokoll• Zu Beginn verbindet sich ein neuer Knoten mit

vorher bekannten (zeitinvarianten) Knoten – zBsp gnutellahosts.com

• Nach der Ersten Verbindung wird ein Ping (broadcast) gesendet

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„Horizont“

• Erhält eine Rechner einen „Ping“ so wird dieser weitergegeben und er schickt einen Pong zurück

• Innerhalb der Pong Nachricht sind IP-Adresse und die Anzahl und Größe der geteilten Dateien

• Die wird bis zu einem Horizont von 10000 Rechner ausgeführt

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Dateitransfer• Bei einer Anfrage wird eine Nachricht (Query)

erzeugt und diese wird als Broadcast weitergegeben

• Im positiven Fall wird eine Antwort zurückgegeben

• Der eigentliche Download erfolgt außerhalb des Netzes– Direktverbindung HTTP

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Keyword - Matching (I)

• Matching von Dateien auf Anfrage teuer• Limewire : 87% der CPU - Zeit• Verbesserung z.B. mit Zugeständnissen ( schwächere „policies“ möglich)Beispiel :

- Verzicht auf „Case“ - Sensitivität- Verzicht auf Wildcards

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Keyword - Matching (II)

Keyword - Substring - Matching:• schwächste Einschränkung (policy)Ein Treffer ist nur dann vorhanden in F, wenn alle Wörter in der Anfrage als Substring in F vorhanden sind.

Beispiel.: Anfrage „eat sub“ Treffer: „Beatles Submarine“

• Nachteil: - sehr große Laufzeit

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Keyword - Matching (III)

Keyword - Subset - Matching:• stärkste EinschränkungEine Anfrage Q ergibt einen Treffer bei einem Dateinamen F, wenn die Wörter in Q eine Teilmenge von F sind.

Beispiel.: „Beatles Submarine“ ist ein Treffer „Beatles Sub“ nicht.

• Kostengünstig ( Benutzung von Hashtabellen)

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Keyword - Matching (IV)

Keyword - Prefix - Matching

Eine Anfrage Q bestimmt eine Datei F, wenn alle Wörter in Q Präfixe eines Elements in der Menge von den Wörtern von F sind. Beispiel.: Q=„sub beat“ dann wäre „submarine beatles“ ein Treffer, aber nicht bei „sub eattles“

Verwendung von Tries (linearer Aufwand)

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Multiple user download(swarming)

• Angelehnt an RAID• Verteilung von Daten auf (hier) verschiedene Rechner• Die Datei wird von verschiedenen Rechnern

heruntergeladen und zusammengesetzt• Vorteil

– Verteilung der Netzlast– Unabhängigkeit von Einzelnen – Verringert den Aufwand für Suchen

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HUGEBeispiel BearShare

• Swarming basierend auf Huge• Hash/Urn Gnutella Extension• Bei einem Upload merkt sich der Client den

anderen Rechner und gibt diesen an, wenn ein Treffer vorliegt.

• Treffer liegt bei gleichen Hashwert vor• Verifizierung von Dateien werden nötig

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Gefahren für den Nutzer

Meldung vom 3.1.2002:www.wired.com/news/privacy/0,1848,49430,00.html

- ClickTillUWin -„In Limewire 2.0.2 wurde versehentlich ein Trojanisches Pferd eingebracht, durch eingebaute Werbung wurde eine Datei heruntergeladen und ausgeführt „• Probleme auch mit Kazaa 1.3.3

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Aber auch rechtliche Gefahren für die Entwickler und Benutzer

• Meldung vom 29.11.2003 13:27 – Zu finden unter www.heise.de

http://www.heise.de/newsticker/meldung/42480

• Entwickler von File-Sharing-Software verhaftet, dem japanische Softwareentwickler von „Winny“ Katsuhiko Kimoto wird vorgeworfen, er habe den amerikanischen Spielfilm "A Beautiful Mind" verbreitet und allein dadurch einen Schaden von 230 Millionen Yen (1,75 Millionen Euro) verursacht.

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Visualisierung

• Es gibt viel Visualisierungstools für Gnutella• In BearShare Heartbeat

– Erstellt Statistiken einzusehen auf der Homepage • Meist entworfen von Universitäten

– Zum Beispiel von Berkley• http://www.sims.berkeley.edu/~rachna/gt

• http://www.sims.berkeley.edu/%7Erachna/courses/infoviz/gtv/paper.html

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HeartBeat von Bearshare

einmal Täglich einmal Jährlich

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HearBeat (II)noch mal in Zahlen

• Daily' Graph (5 Minute Average)– Node Count: 133.8 k – Average Node Count: 113.6 k – Current Node Count: 99.1 k

• Yearly' Graph (1 Day Average) – Node Count: 123.2 k– Average Node Count: 60.0 k – Current Node Count: 116.1 k

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Abschlussbetrachtung• Limewire

– Nachteile: • Benutzt einen langsamen Stringmachting

Algorithmus• langsamer als Bearshare durch VM

– Vorteil:• Frei erhältlich( ohne Werbung )• Auf fast allen Systemen lauffähig• Gute Dokumentation

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Spontane Zusammenarbeit

Einsatz von Peer-to-Peer- Systemen“barrierefreien” Kommunikation

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Anwendungen

• Messenger– ICQ– AIM

• Kollaborationstools– Groove Workspace

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ICQ (I seek you)

• Entwickelt 1996 von Mirabilis• Aktuelle Version 5• „Instant - Messaging“ - und

Filesharingfunktionalität• momentan ca. 100 Millionen User

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Wie ICQ funktioniert

• ICQ Net Detect Agent startet automatisch ICQ, bei Verbindung zum Internet

• über Port 4000 Verbindung von ICQ mit einem Mirabilis ICQ-Server

• Online - Status des Benutzers und Kontaktpersonen wird auf Server zur Verfügung gestellt

• Für Client-zu-Client-Verbindungen IP-Adresse und Port vom Server

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Datenschutz nicht gewährleistet

• ICQ sicherheitstechnische Lücke im System– leicht angreifbar, da über den Usernamen

Daten über Verbindung und Online-Status gewonnen werden können

– Mit jeder Mitteilung werden IP und User ID Number (UIN) im Header übertragen

– Persönliche Daten können über die UIN leicht abgerufen werden

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AOL Instant Messanger (AIM)

• Entwickelt 1999 von AOL• Aktuelle Version 5.5• „Instant-Messaging“, Filesharing• momentan ca. 198 Millionen User

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Wie AIM funktioniert

• Anmelden an einen Basic-OSCAR-Service-Server über AOL-eigenes FLAP-Protokoll

• Server schickt Authentifikationscookie zurück, welches zur Nutzung des Dienstes berechtigt

• AIM-Commands werden in FLAP-Packete eingepackt

• Über Channel-ID wird der Typ der Nachricht betimmt

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Besser als ICQ, aber dennoch unsicher

• “Request Member Information“-Command liefert bei Erfolg Profil des gewünschten Benutzers

• Informationen werden nicht auf zentralem Server dauerhaft abgelegt wie bei ICQ

• RMI-Commands liefert nur gewünschte Informationen wenn Benutzer online

• Find-by-Name bei AIM nicht möglich

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Groove (I)• Zeitersparnis durch die Möglichkeit:

– Daten synchron zu verwalten und zu modifizieren

– ortsunabhängig Meetings online abzuhalten– Informationen schnell und verständlich

Anderen darzustellen

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Groove (II)• Realisierung über Shared Workspaces

– Synchronisiertes Arbeiten online und offline möglich

– Firewall Transparency über Relay-Server– Verschlüsselte Verbindung und Projekt-

Speicherung über interne Public Key Encryption

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Groove (III)

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Groove (IV)• Instant Messaging• Filesharing• Voice-Chat• Kollaborationsoberfläche

– durch selbstständiges Hinzufügen von Tools individualisierbar

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Synchronisiertes Arbeiten (I)

Alle Kommunikationspartner sind online:– Kommunikation über Simple Symmetric

Transfer Protocol (SSTP) über Port 2492– Im Falle von Portblocking durch Firewall

Kapselung von SSTP-Packeten mit Hilfe von Relay-Server über Port 80 (HTTP)

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Synchronisiertes Arbeiten(II)Manche Kommunikationspartner arbeiten offline:

– Daten werden an Relayserver geschickt und Queues abgelegt

– Relay-Server stellt Netzwerkstatus der Clienten über WAN Device Presence Protocol (DPP) fest

– Wenn diese online gehen, wird Status aktualisiert

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Public Key Encryption• Verschlüsselung über SSTP

– User-Workspace-Authentifikation– Verschlüsselung von Client-to-Client

Paketen– Verifikation der Partneridentität

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PKI mit Hilfe von SSTP

• Userinformationen in vCards gespeichert• Verifikation mit Hilfe interner Fingerprints möglich

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Relay-Server<->Managementserver Authentifikation

• Relay-Server bezieht Informationen aus vCards vom Managementserver – Verschlüsselte Verbindung über XML-

basiertes Simple Object Access Protocol (SOAP)

– SOAP verschlüsselt über protokolleigene PKI

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Verbindungsverschlüsselung Client<->Relay-Server

• Ende-zu-Endeverschlüsselung über SSL– wird auch bei Kapselung von SSTP-Paketen

für HTTP-Tunneling verwendet

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Mediendistribution

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Anwendungen

• “Business” - Internet– Akamai

• P2P - Radios– Reboot.fm– P2P - Streamer

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“Business” - Internet

• Aktuelles Internet für viele wirtschaftliche Aspekte unzureichend

( Interoperabilität, Vertrauen, Stabilität ...)• “Produce at demand” erwünschtAkamai ( “http://www.akamai.com” ) :

P2P - Content - System:• EdgePlatform• EdgeControl

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Akamai EdgePlatform

• Architektur :

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Internet - Radio (I)

• Tradionelles Internetradio( Client/Server - Applikation )

– Streamserver– Miete teuer– Probleme mit der Bandbreite (Skalierbarkeit)

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Internet - Radio (II)

• P2P - Radio:

• Hörer Verteiler des Streams• zusammen mit “Semantic Web” : neue Formen des Radios

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Internet - Radio

• Reboot.fm • P2P-Streamer.com• ogg - Stream

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Reboot.fm(I)

• Bestandteil eines größeren Projeks (open source )

• “http://www.Reboot.fm”• Sourcecode: “http://www.sorceforge.de”• ogg - Stream:

( http://liveradio.indymedia.org:800/bootcast.org.mbv)

• siehe auch : “http://www.radioriff.de”

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Reboot.fm(II)

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Reboot.fm(III)

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P2P-Streamer.com

• “http://www.P2P-Streamer.com”• internationales P2P - Radio• Unterstützung von ogg, mp3, mp3.com• Unterstützung aller gängigen Plattformen

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Verteiltes Berechnen (GRID Computing)

Am Beispiel von SETI@HOME

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GRID-ComputingWas heißt das?

• Ungenutzte Ressourcen wie Rechenleistung oder Speicherkapazität mobil machen

• Viele weit verstreute Rechner zu großen Supercomputern vereinen

• Vorteile liegen in Bereichen “load balancing“ und “high availability“– Komplexe Probleme parallel bearbeiten– Ausfall von Teilrechnern beeinträchtigt

Gesamtsystem nur geringfügig

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Architektur

• Globus - Toolkit 2-4• European Data Grid

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Anwendung: SETI@HOME(Search for Extraterrestrial

Intelligence) • SETI wertet Signale vom „Arecibo

Observatorium“ (Puerto Rico) aus• Sucht nach schmalbandigen Signalen mit

charakteristischem Muster– Signal sollte erwartungsgemäß auf

energetisch günstigem Frequenzniveau senden

– Aufgrund der Funktionsweise des Teleskops gaussähnliche Signalform zu erwarten

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Wie SETI funktioniert• SETI@HOME stellt screensaverähnlichen Peer-

to-Peer -Client zur Verfügung • Wenn ein Clientcomputer längere Zeit inaktiv

bleibt wird Client gestartet• SETI empfängt Frequenzen im Bereich um

1420MHz mit einer Bandbreite von 2,5MHz• Aufspaltung in 10KHz “slices“, die zum Clienten

geschickt werden

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Prozess auf dem Client• SETI überträgt 107 sec. Lang 10KHz-Pakete• Entspricht einer Datenblockgröße von ca. 0.25

MB• Client verbindet sich nur mit SETI@HOME,

wenn Analyse abgeschlossen und neue Daten versendet werden

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Der Screensaver- Client (II)

• Client speichert Cookie lokal, um beim Neustart seinen Status abzufragen

• Hauptaufgabe: Mittels Fast Fourier Transform (FFT) gewünschte Frequenzen aus Rauschgemisch extrahieren

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Der Screensaver - Client(II)

• Mit Hilfe von “Chirping“ durch Planetenbewegung hervorgerufene Verzerrungen ausgleichen

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Kommerzielle Nutzung

• Beispiel : Zetagrid

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Zusammenfassung / Fazit

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FRAGEN ???

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Quellen

Seminar Peer - to - Peer Netzwerke

Documents

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