PeertoPeer Britta Weber Doreen Rosenthal P 2 P

Peer-to-Peer Britta Weber Doreen Rosenthal P 2 P & Napster

Inhalt 1. 2. 3. 4. 5. 6. • Motivation Was ist Peer-to-Peer? Vorteile P 2 P-Architekturmodelle und Probleme Kriterien für P 2 P-Netzwerke Mobile Peer-to-Peer Netzwerke Zusammenfassung P 2 P & Napster 2

Was ist Peer-to-Peer? • Wikipedia: peer-to-peer : any network that does • not have fixed clients and servers • nodes that function as both clients and servers P 2 P & Napster 3

Was ist Peer-to-Peer? • Peer-to-Peer nach Clay Shirky : “Peer-to-Peer: Anwendungen, die Ressourcen am Rand des Internets ohne feste IP-Adressen ausnutzen” • Lackmus-Test von Clay Shirky : „ 1. Does it allow for variable connectivity and temporary network adresses? 2. Does it give the nodes at the edges of the network signifikant autonomy? “ Peer-to-Peer-Applikation! P 2 P & Napster 4

Was ist Peer-to-Peer? Was ist Peer-to-Peer nicht? • Eine spezielle Anwendung • Ein Protokoll • eine Art ein Netzwerk aufzubauen P 2 P & Napster 5

Beispiele: Was ist Peer-to-Peer und was nicht? • Napster: P 2 P Ressourcen am Rande werden genutzt, flexible Adressierung, Autonomie der Randknoten • e-mail: kein P 2 P Adressierung immer eine Maschine • ICQ: P 2 P Adresse hat nichts mit DNS zu tun, User hat Kontrolle über Verbindung P 2 P & Napster 6

Vorteile von Peer-to-Peer (1) Ausnutzung brachliegender Ressourcen • Früher: Clients nur „Dummys“, Rechenleistung und Speicherkapazität von Mainframes (Mainframearchitektur) • Jetzt: PCs haben größere Rechenleistung als Server noch vor 3 Jahren (siehe auch Moores‘ Gesetz!) Ressourcen wie Rechenleistung und Speicherplatz liegen brach P 2 P & Napster 7

Vorteile von Peer-to-Peer (2) Brachliegende Ressourcen Angenommen, von den 300 Millionen Internet Usern hätten 100 Millionen PCs mit - 100 MHz - 100 MB Festplattenspeicher 10 Billionen MHz Prozessorkapazität , 10. 000 Terrabyte Speicher fast ungenützt! P 2 P & Napster 8

Beispiel für Zentralisierung P 2 P & Napster 9

Beispiel für Dezentralisation P 2 P & Napster 10

Vorteile von Peer-to-Peer (3) Metcalfe‘s Law: Wert eines Netzwerkes steigt quadratisch mit der Anzahl der Teilnehmer. Anzahl möglicher Verbindungen : C ~ (N 2 – N)/2 Netzwerkwert nach Metcalfe: V ~ N 2/2 Bei sehr großem N : V~ N 2 Größtmögliche Anzahl von Verbindungen ist nach Metcalfe wünschenswert P 2 P & Napster 11

Wie wir Metcalfe ignorieren P 2 P & Napster 12

Server durch Router ersetzt P 2 P & Napster 13

Ein Metcalfe-konformes Netzwerk P 2 P & Napster 14

Vorteile von Peer-to-Peer (4) • Redundanz kein Punkt, über den die gesamte Kommunikation abgewickelt werden muss Ausfall eines Peers kann nicht zum Zusammenbruch des gesamten Netzes führen • Flexibler Neue User sind ohne Probleme zuzufügen • Selbstorganisierend Jeder ist für sich selber verantwortlich d. h: es ist kein Admin mehr nötig, der alles gleichzeitig machen muss und damit überfordert ist P 2 P & Napster 15

Vorteile von Peer-to-Peer (5) Kostenminimierung - Speicherplatz kostet (Hardware) - Rechneleistung kostet - Service kostet Beispiel: Oracle 70% Einnahmen für Services, Microsoft 30% IDC: (Managing Storage cost)=4*(Hardware cost) Beispielrechnung : Napster P 2 P & Napster 16

Kosten einer zentralisierten Napster. Architektur P 2 P & Napster 17

Kosten einer zentralisierten Napster. Architektur P 2 P & Napster 18

Kosten einer zentralisierten Napster. Architektur P 2 P & Napster 19

P 2 P-Architekturmodelle (1) Reines P 2 P-Modell • Hängt ausschließlich von Clients ab • Unabhängig von jedem zentralen Server • Besitzt eine Art Plug-And -Play Feature • Problem: Suche nach anderen Peers im Netz P 2 P & Napster 20

P 2 P-Architekturmodelle (2) P 2 P mit einfachem Discovery-Server • Server stellt Namen der schon verbundenen Peers für hereinkommenden Peer bereit • Finden von mehr Peers im Netz P 2 P & Napster 21

P 2 P-Architekturmodelle (3) P 2 P mit Discovery- und Lookup-Server • Server stellt Liste der schon verbundenen Peers bereit und ihre verfügbaren Ressourcen • Reduzierung der Last der Peers P 2 P & Napster 22

P 2 P-Architekturmodelle (4) Beispiele: • Rein dezentral – siehe Gnutella (Original-Version) • Dezentral mit Supernodes – siehe Kazaa und neu Version von Gnutella • Kombination zentral/dezentral – siehe Napster P 2 P & Napster 23

Kriterien für P 2 P-Netzwerke • • • Handhabbarkeit Informationskohärenz Erweiterbarkeit Fehlertoleranz Sicherheit Skalierbarkeit P 2 P & Napster 24

Mobile Peer-to-Peer Netzwerke (1) • Ad-hoc Netzwerke - Mangel an Infrastruktur - dezentralisiertes Handeln - einfache Entstehung • Einsatz von Manets(mobile Ad-hoc Networks) - aufgabenorientiertes Zusammenarbeiten - Applikationen auf mobilen Geräten (Services, Sharing) P 2 P & Napster 25

Mobile Peer-to-Peer Netzwerke (2) • technischen Beschränkungen mobiler Geräte - keine Standards für Eingabe/Ausgabe - Akkubetrieb - Speicherkapazität Beachten der Struktur des mobilen Netzwerks und der Beschränkungen der mobilen Geräte P 2 P & Napster 26

Zusammenfassung • Vorteile: kostengünstig, flexibel, bessere Ressourcenausnutzung… • Probleme: hohe Netzwerkbelastung, Finden der Peers • P 2 P-Architekturmodelle: Reines P 2 P-Modell, P 2 P mit einfachem Discovery-Server, P 2 P mit Discovery- und Lookup-Server P 2 P & Napster 27

Literaturhinweise • Andy Oram: “Peer-to-Peer: Harnessing the Power of Disruptive Technologies”, O'Reilly • Dreamtech, „Peer-to-Peer - Applikationen entwickeln“, mitp. Verlag • “Peer-to-Peer Systems First International Workshop”, IPTPS 2002, Cambridge, MA, USA, March 7 -8, 2002 • Kwak, Fagin. Internet Infrastructure & Services, Bear Stearns, 2001. Seite 16 -54. • www. wikipedia. org • wwwcs. upb. de P 2 P & Napster 28

Napster Ralf Anske Stephan Lehmann P 2 P & Napster

Überblick • • • Was ist Napster? Geschichte von Napster Was kann Napster? Aufbau und Funktionsweise Vor- und Nachteile Napsters Erfolg P 2 P & Napster 30

Was ist Napster? • Entwickelt Anfang 1999 von Shawn Fanning, Student der Bostoner Northeastern University zum Tauschen von MP 3 -Dateien • Damalige Situation: – Große Nachfrage nach MP 3‘s – Geringes Angebot (häufig Seitensperrungen, zu viel Traffic) • Ziel war direkter Austausch von MP 3 -Dateien zwischen Musikfans P 2 P & Napster 31

Geschichte • Herbst 1998 – Erste Konzeption • Mai 1999 – Firmengründung • Juli 1999 – erste Betaversion – nach wenigen Tagen 10000 User • Herbst 1999 – Download of the Week bei Download. com P 2 P & Napster 32

Geschichte • Dezember 1999 – Klage der RIAA – Tauschen urheberrechtlich geschützter Werke illegal • April 2000 – Klage der Band „Metallica“ – 300. 000 User wurden verbannt • Juli 2000 – Einstellung des Dienstes nach Niederlage vor Gericht – Nach einem Tag Wiederaufnahme durch einstweilige Verfügung • Herbst 2000 – In den Top 50 der meistbesuchten Webangebote – Napster meistgesuchtes Wort bei Lycos P 2 P & Napster 33

Geschichte • Oktober 2000 – Bertelsmann kauft Napster • Februar 2001 – Endgültige Gerichtsentscheidung – Copyright-geschützte Dokumente sind auszufiltern • April 2001 – Bertelsmann plant kostenpflichtiges Angebot – Jedoch keine Einigung mit Musikindustrie • Juli 2001 – Betrieb eingestellt P 2 P & Napster 34

Geschichte • Oktober 2001 – Einigung mit Musik-Industrie – 26 Mio. $ wegen Urheberrechtsverletzungen – 10 Mio. $ Lizenzgebühren im Voraus • November 2002 – Roxio kauft Napster für 4, 6 Mio. $ • Oktober 2003 – Napster 2. 0 – Downloads ab 0, 99 $ pro Titel P 2 P & Napster 35

Was kann Napster? • MP 3‘s nach verschieden Kriterien suchen • Anbieten von MP 3‘s • Chat Funktion • Erweiterung auf andere Dateitypen als MP 3 mittels Open. Nap P 2 P & Napster 36

Was kann Napster? • Nach erfolgreicher Suche werden Dateiname, Dateigröße, Geschwindigkeit der Internetverbindung etc. des Dateianbieters gezeigt • Doppelklick löst den Download aus P 2 P & Napster 37

Was kann Napster? P 2 P & Napster 38

Aufbau von Napster • Zentral organisiertes Peer-to-Peer Netz • Zentrales Verzeichnis – Wer bietet was an P 2 P & Napster • Datenübertragung direkt zwischen Usern • Konsument wird automatisch zum Anbieter 39

Wie funktioniert Napster? • Die Napster Benutzer müssen eine Software downloaden und installieren • Diese verbindet den User mit einem Server (von Napster aufrecht erhalten) • Aufgaben des Servers: – Verknüpft die User ID mit einer IP Adresse – Speichert die Adressen der Songs in einer Datenbank – Suchen in der Datenbank (m. H. Indizes) – Verbindet einen User direkt mit einem anderen, um den Download durchzuführen P 2 P & Napster 40

Wie funktioniert Napster? • Ein User setzt einmalig Zugriffsrechte, welche Dateien im Netzwerk ausgetauscht werden können • Transaktionen sind gewöhnlich nur in eine Richtung aktiv, in die des Datei - Anfragers • Der Sender lässt es einfach zu (laissez-faire) • Wenn ein User einmal eine Datei empfangen hat, wird er gleichzeitig auch ihr Anbieter P 2 P & Napster 41

Wie funktioniert Napster? • Es sind mehrere Napster-Server gleichzeitig online • Die Datenbanken der verschiedenen Server werden untereinander synchronisiert • Die Datenbank eines Servers wird bei Logout oder Timeout eines Clients bereinigt P 2 P & Napster 42

Wie funktioniert Napster? • Verbindungen benutzen das Napster. Protokoll • Napster ist closed-source, aber das Protokoll wurde gehackt weil, – Napster Client lief nur unter Windows – Napster-Filter sollten unterlaufen werden • Darauf aufbauend entstanden Napster-Client. Clone (Napigator, Napster Fast Search, Win. MX, JNapster, g. Napster, KNapster, Hackster etc. ) • Sowie offene Server-Projekte (Open. Nap, JNerve) P 2 P & Napster 43

Open. Nap • Open Source Napster Server • Auch für andere Systeme als Windows • Jeder kann damit einen Napster-Server betreiben • Weitere Mediendateien • Synchronisation mehrerer Server P 2 P & Napster 44

Ablauf eines Downloads • Anfrage an Napster. Server • Client schickt search(200) oder browse(211) an Server • Server schickt searchresponse(201) mit Client-Liste an Client • Client schickt download request (203) P 2 P & Napster 45

Ablauf eines Downloads • Bestätigung durch Server • Server schickt download ack (204) mit der Port. Nummer des Ziel. Clients P 2 P & Napster 46

Initialisierung der Verbindung • Normale Verbindung herstellen • Client öffnet TCPVerbindung zum Ziel -Client über Port aus 204 P 2 P & Napster 47

Ablauf eines Downloads • Bestätigung durch Ziel-Client • Ziel-Client antworte mit „ 1“ P 2 P & Napster 48

Initialisierung der Verbindung • Datei anfordern • Client sendet „GET“ + <nick> + <file_name> + <offset> P 2 P & Napster 49

Initialisierung der Verbindung • Anforderung bestätigen • Ziel-Client sendet Dateigröße oder „INVALID REQUEST“ oder „FILE NOT SHARED“ P 2 P & Napster 50

Initialisierung der Verbindung P 2 P & Napster • Alternativ kann die Verbindung zwischen den Clients auch vom Zielclient ausgehen (firewalled connection) • Um Clients hinter Firewalls benutzen zu können 51

Initialisierung der Verbindung • Bestätigung durch eigenen Client P 2 P & Napster 52

Initialisierung der Verbindung • Anforderung zum Upload der Datei auf den eigenen Client P 2 P & Napster 53

Initialisierung der Verbindung • Bestätigung P 2 P & Napster 54

Senden der Daten P 2 P & Napster • Datentransfer zwischen den Clients • Ziel-Client sendet die Datei • Clienten senden „uploading file“(220)/“downloadi ng file“(218) an den Server 55

Abschluss der Übertragung • Verbindung zwischen den Clients beenden • Clients senden „upload complete“(221)/“dow nload complete“(219) an den Server P 2 P & Napster 56

Vorteile von Napster • • Benutzerfreundlich, einfach zu bedienen Dezentrale Speicherung der Daten Großer Nutzerkreis Durch den zentralen Server bei der Suche sehr schnell (Anfrage muss nur einmal gestellt werden) P 2 P & Napster 57

Nachteile • Der zentrale Server – – – Bei Ausfall des zentralen Servers geht nichts mehr Der Server ist anfällig für Angriffe (Do. S) Der Server kostet Geld Der Serverbetreiber kann rechtlich belangt werden Die Suchergebnisse können beeinflusst werden • Sicherheitsrisiko durch Freigabe von Ressourcen auf den Clients • Verbreitung von Viren, Trojanern etc. durch falsche Musik-Files • Einbauen von Filtern, um Teilnahme am Musiktausch zu beschränken P 2 P & Napster 58

Warum war Napster so erfolgreich ? • Direkter Zugriff auf Musik anderer Nutzer • Kostenlos • Jeder Nutzer wird gleichzeitig Anbieter • Netzwerkeffekt (großes Angebot durch viele Nutzer) – Satz von Metcalfe: Der Nutzen eines Netzwerks wächst im Quadrat wie die Anzahl seiner Nutzer. P 2 P & Napster 59

Napsters Erfolg • Einige der wichtigsten Nutzergruppen von Napster waren Studenten – Studenten neigen dazu Musik zu hören – Universitäten haben eine schnelle Internetverbindung – Studenten kennen sich besser mit neuen Techniken aus als andere – Studenten haben kein Geld P 2 P & Napster 60

Napsters Erfolg • Nach 20 Monaten über 65 Mio. Nutzer, zuletzt immer 1, 5 Mio. Nutzer gleichzeitig online • Januar 2001 Deutschlands meistgenutzte Anwendung (125 min Nutzungsdauer pro Monat) P 2 P & Napster 61

Napsters Erfolg • Nutzer mit schneller Verbindung bieten mehr an • Nutzer mit langsamer Verbindung laden mehr herunter P 2 P & Napster 62

Die Zukunft: Napster 2. 2 P 2 P & Napster 63

Zusammenfassung • Ziel war direkter Austausch von MP 3 -Dateien • Zentral organisiertes Peer-to-Peer Netz (mit extra Server) • Datenübertragung direkt zwischen Usern • Vorteile: – Schnell, benutzerfreundlich – Dezentrale Datenspeicherung • Nachteile: – Zentraler Server P 2 P & Napster 64

Literaturhinweise • Andy Oram: “Peer-to-Peer: Harnessing the Power of Disruptive Technologies”, O'Reilly • P 2 P-Buch 04 Schoder-Fischbach P 2 PAnwendungsbereiche. Herausforderungen • Kwak, Fagin. Internet Infrastructure & Services, Bear Stearns, 2001 P 2 P & Napster 65

Vielen Dank! P 2 P & Napster 66