Lezione n.1 Sistemi P2P: Introduzione

Transcript

1 Lezione n.1 Sistemi P2P: Peer-to-Peer Systems and Applications Capitolo 2 1

2 INFORMAZIONI UTILI Orario corso : martedì ore Aula C venerdì ore Aula C Materiale Didattico: R. Steinmetz k. Wehrle, Peer-to-Peer systems and Applications Springer, Lecture Notes in Computer Science Versione elettronica consultabile dalla biblioteca JXTA: tutorial e materiale distribuito a lezione, lucidi delle lezioni Modalità di esame: Scritto o progetto (a scelta) + orale obbligatorio per tutti L esame può essere sostenuto dagli studenti delle Lauree Specialistiche in Informatica e Tecnologie Informatiche. Gli studenti della laurea triennale possono utilizzare i 9 crediti liberi per inserire l esame nel proprio piano di studi, se non già utilizzati per altri esami/seminari. 2

3 SISTEMI PEER TO PEER: INTRODUZIONE Definizione: Un sistema Peer to Peer è un insieme di entità autonome (peers), capaci di auto-organizzarsi, che condividono un insieme di risorse distribuite presenti all interno di una rete di computers. Il sistema utilizza tali risorse per fornire una determinata funzionalità in modo completamente o parzialmente decentralizzato. Peer= Pari, uguale (persona di pari grado, coetaneo) Risorse condivise: Informazioni (Files) Spazio di memorizzazione (Distributed File System) Potenza di calcolo Banda 3

4 CONDIVISIONE DI RISORSE P2P: riguarda il dare e ricevere da una comunità. Ogni peer fornisce una risorsa ed ottiene in cambio altre risorse. situazione più comune: si offre musica al resto della comunità, si ottiene altra musica in cambio (Napster, Gnutella, ) un peer ha sia funzionalità di client, che di server (funzionalità simmetrica = SERVENT) Ma un peer può decidere di offrire gratuitamente risorse, ad esempio per partecipare ad una giusta causa. Ricerca di vita extra-terrestre Ricerca sul cancro Le risorse condivise si trovano ai bordi di Internet, cioè sono fornite direttamente dai peers, non esistono nodi special purpose definiti solo per la loro gestione. 4

5 CONDIVISIONE DI RISORSE La connessione dei peers al sistema è intermittente (transiente): le disconnessioni e le riconnessioni al sistema sono frequenti Le risorse offerte dai peers vengono aggiunte e tolte dinamicamente al sistema Ad un peer può essere associato un indirizzo IP diverso per ogni diversa connessione al sistema E impossibile localizzare una risorsa mediante un indirizzo IP statico Definizione di nuovi meccanismi di indirizzamento, definiti a livello superiore rispetto al livello IP 5

6 SISTEMI PEER TO PEER: ARCHITETTURA I peer interagiscono direttamente tra di loro senza l intervento di un server centralizzato Paradigma di interazione basato su una cooperazione decentralizzata, piuttosto che su coordinamento centralizzato C C C P S P P C C C P P P P P P Client/Server Peer to Peer 6

7 SISTEMI PEER TO PEER:ARCHITETTURE Per migliorare la performance del sistema, sono possibili soluzioni ibride Un server centralizzato per la localizzazione delle risorse condivise Scambio diretto di risorse tra i peers. P P P S P P P Peer to Peer Ibrido 7

8 SISTEMI PEER TO PEER: UN'APPLICAZIONE KILLER Come funziona un sistema P2P Un applicazione killer per il P2P, condivisione di files musicali Tipico utilizzo del sistema P2P Laura possiede un applicativo P2P sul suo notebook Si interconnette ad Internet in modo intermittente: ottiene un nuovo indirizzo IP per ogni diversa connessione Offre alla comunità alcune canzoni, registrandole in una directory condivisa E interessata a reperire Speed of Sound dei Cold Play. Invia una query al sistema L applicativo visualizza informazioni circa gli altri peers che posseggono la canzone richiesta Laura sceglie un peer (vedremo in seguito in base a qule criterio), Alberto Il file viene copiato dal PC di Alberto a quello di Laura Mentre Laura effettua il dowload, altri utenti possono effettuare upload di qualche file messo a disposizione da Laura 8

9 SISTEMI PEER TO PEER: UN'APPLICAZIONE KILLER Il software P2P consente: A Laura di definire una directory, nel proprio file system, dove memorizzare i files che vuole condividere con la comunità. Ogni altro peer può reperire files da quella directory Il peer si comporta come un web server A Laura di copiare files dalle directory condivise dagli altri utenti Il peer si comporta come un client Agli utenti di individuare il materiale richiesto, mediante queries sottoposte al sistema Funzionalità analoga a Google 9

10 SISTEMI PEER TO PEER: APPLICAZIONI P2P file sharing Napster Gnutella KaZaa edonkey BitTorrent P2P Communication Instant messaging Voice-over-IP: Skype P2P distributed Storage Freenet P2P computation P2P entartainement Multiplayer games 10

11 STRUTTURA DEI SISTEMI P2P: UNA CLASSIFICAZIONE Sistemi P2P non strutturati (Gnutella, Kazaa, ) Un nuovo peer si connette in modo casuale ad un certo numero di peer già attivi all interno del sistema La rete costruita dinamicamente dai peers (overlay network) risulta non strutturata Algoritmi di Ricerca di informazioni sulla rete: basati su flooding (Gnutella), directory centralizzato (Napster). Complessità = lineare in N, dove N è il numero di nodi della rete Problema: scalabilità. 11

12 STRUTTURA DEI SISTEMI P2P: UNA CLASSIFCAZIONE Sistemi P2P strutturati (distributed hash tables) La scelta dei vicini a cui un nuovo peer si deve collegare è effettuata in base ad un determinato criterio La rete dei peer (overlay network) risulta strutturata obiettivo:garantire la scalabilità La struttura della rete garantisce che la ricerca di una informazione abbia complessità limitata (ad esempio O(log N)). Complessità limitata anche nel caso di aggiunta di un nuovo peer, o eliminazione di un peer 12

13 APPLICAZIONI P2P: CLASSIFICAZIONE Classificazione convenzionale di sistemi P2P File Sharing (Napster, Gnutella,..) Grid Computing Instant Messaging(ICQ) Collaborazione(Groove) Classificazione basata sul tipo di risorsa condivisa Informazioni Files Banda di Comunicazione Spazio di memoria Potenza di calcolo 13

14 APPLICAZIONI P2P: CLASSIFICAZIONE Informazione Presence Information Gestione dei Documenti Collaborazione Files Centralized Directory Model Flooded Request Model Document Routing Model Banda Load Balancing Condivisione di Banda di Comunicazione Spazio di Memoria DAS, NAS, SAN P2P Storage Networks Potenza di calcolo 14

15 APPLICAZIONI P2P: CLASSIFICAZIONE Informazione Presence Information Gestione dei documenti Collaborazione Files Centralized Directory Model Flooded Request Model Document Routing Model Banda Load Balancing Condivisione di Banda di Comunicazione Spazio di Memoria DAS, NAS, SAN P2P Storage Networks Potenza di calcolo 15

16 PRESENCE INFORMATION Presence Information (alla lettera, informazione sulla presenza) Servizio che fornisce informazioni sulla presenza di peers e risorse nella rete Svolge un ruolo importante per l auto-organizzazione della rete Esempio: Instant Messaging (Skype,....) Scambio di messaggi in real time (progenitore: UNIX talk) Presence Information= indica chi, nella buddy list (=lista degli amici) di un utente è in linea e disponibile alla conversazione Presence Status (stato dell utente, può essere impostato dall utente) Disconnesso In linea, ma non disponibile alla conversazione Fuori per un caffè 16

17 PRESENCE INFORMATION 17

18 CONDIVISIONE SI RISORSE: FILES Informazione Presence Information Gestione Documenti Collaborazione Files (classificazione in base ai meccanismi di ricerca) Directory Centralizzata Directory Parzialmente Decentralizzata Flooding Document Routing Banda di Comunicazione Load Balancing Condivisione di Banda di Comunicazione Storage Space DAS, NAS, SAN P2P Storage Networks Potenza Computazionale 18

19 CONDIVISIONE DI RISORSE:FILES Condivisione di Files: Memorizzare i files sugli hosts invece che in un server centralizzato I peer che scaricano i files successivamente li rendono disponibili per la comunità L applicazione P2P maggiormente diffusa Ricerca di files: La localizzazione delle risorse condivise è il problema centrale delle reti P2P, ed in particolare del file sharing Le reti P2P definiscono meccanismi diversi per la memorizzazione, la ricerca e l individuazione dei files Centralized directory model Flooded requests model Document routing model 19

20 Centralized Directory Model: DIRECTORY CENTRALIZZATA Esempio di un sistema P2P con directory centralizzata Il servizio di indicizzazione è fornito in modo centralizzato da una unica entità di coordinamento Le richieste di ricerca di files sono inviate a questa entità Questa restituisce un insieme di peer che mettono a disposizione il file richiesto per il download Il peer che ha richiesto il file lo può scaricare direttamente da uno dei peer individuati Caratteristiche Si garantisce l individuazione di un file, se esso esiste Il servizio di indicizzazione costituisce a Single Point of Failure. Esempio: Napster Condivisione di files musicali. Spento in seguito ad una condanna penale. 20

21 DIRECTORY CENTRALIZZATA Laura condivide diversi files MP3. Anche Alberto condivide diversi files MP3 DataBase Centrale con l indice dei files condivisi! Prince Purple Rain! 21

22 DIRECTORY CENTRALIZZATA Laura condivide diversi files MP3. Anche Alberto condivide diversi files MP3 Prince Purple Rain DataBase Centrale con l indice dei files condivisi! Prince Purple Rain! 22

23 DIRECTORY CENTRALIZZATA Laura condivide diversi files MP3. Anche Alberto condivide diversi files MP3 Prince Purple Rain! Prince DataBase Centrale con l indice dei files condivisi! Prince Purple Rain! Purple Alberto 23

24 DIRECTORY CENTRALIZZATA Laura condivide diversi files MP3. Anche Alberto condivide diversi files MP3 Prince Purple Rain! Prince DataBase Centrale con l indice dei files condivisi! Prince Purple Rain! Purple Alberto Prince purple rain 24

25 DIRECTORY CENTRALIZZATA Laura condivide diversi files MP3. Anche Alberto condivide diversi files MP3 Prince Purple Rain! Prince DataBase Centrale con l indice dei files condivisi! Prince Purple Rain! Purple Alberto Prince purple rain 25

26 DIRECTORY PARZIALMENTE CENTRALIZZATA Definizione di un insieme di servers geograficamente distribuiti Il server possiede solo funzionalità di indicizzazione (non può essere un peer) Alto numero di servers più o meno interconnessi Si stabilisce staticamente quali nodi eseguono i servers Full time activity Esempio: e-mule, protocollo e-donkey Alcuni peer assumono anche funzionalità di indicizzazione. Super Peers, Rendez-vouz Peer I super Peer vengono eletti dinamicamente e cooperano Part Time Activity:assumono funzione di servers, ma continuano a funzionare come peers Es: JXTA 26

27 FLOODING Flooded Request Model: Non esiste una autorità centralizzata di coordinamento (tutti i peer sono uguali) La richiesta di ricerca viene inviata ad un numero di peer predeterminato Se un peer non può soddisfare la richiesta, la passa ad altri peer, fino al raggiungimento di una determinata profondità di ricerca (ttl=time-to-live, centralizzata) Quando il file richiesto è stato localizzato, il risultato positivo della ricerca viene rinviato al peer che lo ha richiesto Il peer che ha richiesto il file, lo può scaricare direttamente dal peer che offre tale fiel Caratteristiche: L individuazione del documento non è garantita. Ridotta scalabilità. Esempi: Gnutella0.4 Estensione: FastTrack Super Peers come proxies. 27

28 FLOODING Laura ricerca Non esiste un Database Prince Alberto fornisce Prince Centralizzato 28

29 FLOODING Laura ricerca Non esiste un Database Centralizzato Prince Alberto fornisce Prince 29