Peer-to-Peer. Introdução. Motivação. Definição. Definição. Definição. Everton Flávio Rufino Seára Murilo R. de Lima

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1 Introdução Peer-to-Peer Everton Flávio Rufino Seára Murilo R. de Lima Peer-to-Peer (P2P) é a base da operação de sistemas distribuídos como e Kazaa; caracterizada por compartilhamento direto de recursos (CPU, armazenamento); Não requer servidor centralizado. Motivação Habilidade de funcionar e escalar : Com alta presença de nodos transitórios; Com falhas de rede e nodos; Sem necessidade de servidor central. Potencial da : Acelerar a comunicação entre processos; Reduzir custos de administração. Definição Não existe consenso na literatura; Sistemas totalmente distribuídos, com todos os nodos completamente equivalentes em termos de funcionalidade e tarefas que eles executam; Deixa de fora sistemas que utilizam noção de supernodes (Ex: Kazaa). Definição Shirky (2000): Classe de aplicações que leva vantagem de recursos armazenamento, processamento, conteúdo disponível através da internet Engloba sistemas que contam com servidores centralizados e sistemas IM). Definição Características: Priorizar o compartilhamento de recursos computacionais de forma direta; Servidores centralizados podem ser utilizados algumas vezes para especificar tarefas, não para operações básicas. Habilidade para tratar instabilidade da rede e conectividade variada; Capacidade de se adaptar a tolerância a falhas e auto-organização. 1

2 Definição Sistemas Peer-to-Peer são sistemas distribuídos que consistem de nodos inter-conectados em uma rede, aptos a se auto-organizar, com propósito de compartilhamento de recursos computacionais e capacidade de se adaptar a falhas e nodos transitórios, mantendo conectividade e performance aceitáveis, sem requerer intermediação de um servidor centralizado (STEPHANOS, 2004) Comunicação e Colaboração: Sistemas de comunicação e colaboração direta e em tempo real entre os peers; Chat/IRQ e IM (ICQ, Msn, Yahoo Messenger, etc). Computação distribuída: Sistemas que tentam levar vantagem de processamento entre os peers; e Sistemas de Banco de Dados: Sistemas de Bancos de Dados distribuídos baseado em infra-estrutura P2P. Armazenamento e reconciliação; Consultas; Distribuição de Conteúdo: Maioria dos sistemas P2P fazem parte dessa classificação; Sistemas de Troca de Arquivos: Sistemas simples de troca de arquivos entre os peers; Geralmente contam com funções de consulta e transferência de arquivos; Não há preocupação com segurança, disponibilidade e consistência dos dados. Sistema de Publicação e Armazenamento: Criam um ambiente onde os usuários são aptos a publicar, armazenar e distribuir conteúdo de maneira segura e persistente; O conteúdo é acessível somente por peers com privilégios apropriados; O foco principal desses sistemas é segurança e persistência. Infra-: Roteamento e localização; Anonimato. Para o funcionamento de um sistema P2P é necessário uma rede com computadores (peers) e conexões (edges); Essa rede é formada sobre uma rede física; Pode ser chamada de OverlayNetwork. Para classificação considera-se: Centralização; e da Rede. 2

3 Overlay Network Centralization s Puramente Descentralizadas: Todos os nodos executam as mesmas tarefas; Todos são clientes e servidores; Não existe coordenação central; Nodos são chamados de servents. Overlay Network Centralization s Parcialmente Centralizadas: A base é a mesma da puramente descentralizada; Alguns nodos assumem comportamentos diferentes; Agem com indexadores para arquivos compartilhados; Não constituem pontos únicos de falha; São alocados dinamicamente. Overlay Network Centralization s Híbridas Descentralizadas: Existe um servidor central que facilita a interação entre os peers; Mantém diretórios de metadados que descreve os arquivos compartilhados armazenados no peers; Comunicação final ocorre de peer para peer; Constituem um único ponto de falha. da Rede Especificam como os nodos e conteúdos são adicionados na rede; s de rede mais aceitas são: Não da; da. da Rede Não da O armazenamento de conteúdo não tem relação com a topologia overlay; Conteúdos precisam ser localizados, geralmente por mecanismos de força bruta; São mais apropriadas para acomodar sistemas com nodos muitos transitórios; Ex: Napster, Kazaa. da Rede da O armazenamento de conteúdo tem relação direta com a topologia overlay; Localização precisa do conteúdo; São mais escaláveis ; É difícil manter a estrutura necessária para roteamento eficiente com nodos transitórios; 3

4 Não da Híbrida Descentralizada: Cada cliente armazena os arquivos compartilhados; Servidor coordena roteamento e consultas; Todos clientes comunicam-se em base nas informações do servidor. Não da Híbrida Descentralizada: Vantagens: Simples de Implementar; Arquivos são localizados de forma rápida e eficiente. Desvantagens: Não escalável ; Vulneráveis a falhas do servidor central; Ataques Maliciosos, Falhas técnicas, etc. Não da Puramente Descentralizada: Todos os nodos executam a mesma tarefa; Não existem coordenação central; Nodos são clientes e servidores; Principal exemplo: Gnutella. Vantagem: Escalabilidade Não da Parcialmente Centralizada: Utiliza conceito de Supernodes; Supernodes são escolhidos dinamicamente, considerando largura de banda e processamento. Realiza indexação dos arquivos compartilhados pelos nodos conectados a ele. Todas as consultas são iniciadas através do supernodo. Não da Parcialmente Centralizada (Super-Peer): Vantagens: Reduz o tempo de consulta em relação a arquitetura puramente descentralizada; Os nodos normais irão trabalhar menos que na arquitetura puramente descentralizada. Boa parte do trabalho é realizada pelos supernodes. Exemplo Kazaa. da: Foi uma evolução da arquitetura não estruturada, com o objetivo de melhorar performance. É baseado em Distributed Hash Table (DHT); 4

5 Hash table de dados que associa chaves com valores; Distributed Hash Tables (DHT) Chord protocol Uma boa função de hash é essencial para um bom desempenho da hash table. Cryptographic hash function Propriedades adicionais em relação a segurança; A partir de uma string qualquer, produz uma string de tamanho fixo. Secure Hash Algorithm Chord utiliza SHA-1 para atribuir identificadores tanto para um nodo como para uma chave; Algorithm Output size (bits) Collision SHA With flaws Consistent hashing Atribuição de um identificador único para cada nodo é chave do sistema; Balanceamento de carga cada nodo armazena (na média) K/N chaves; Baixo volume de movimentação de chaves em casos de entrada/saída de nodos na rede; O(1/N). Círculo de identificadores Lista encadeada circular 2 m; mcorresponde ao tamanho do identificador (em bits). 5

6 Círculo de identificadores Cada chave k é armazenada no primeiro nodo cujo identificador é igual ou conseguinte a k no espaço de identificadores. Finger tables Cada nodo conhece O(logN) outros nodos. Finger tables Tabela de roteamento. Cada nodo n possui uma tabela de roteamento com m elementos. Finger tables A adesão de um novo nodo na rede, implica em O(log 2 N) para atualizar as fingers tables. Referências A Survey of Peer-to-Peer Content Distribution Technologies Stephanos Androutsells-Theotokis, Diomidis Spinellis. ACM Computing Surveys, Vol 36, Nº 4, Dez Data Management in Large-scale P2P Systems Patrick Valduriez, Esther Pacitti. VECPAR 04, Valencia, Espanhã. Jun Chord: A Scalable Peer-to-peer Lookup Service for Internet Applications Ion Stoica, Robert Morris, David Karger, M. Frans Kaashoek, Hari Balakrishnan SIGCOMM 01, August 27-31, 2001, San Diego, California, USA. FIPS Secure Hash Standard. U.S. Department of Commerce/NIST, National Technical Information Service, Springfield, VA, Apr

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