„Peer-to-Peer (P2P) hat sich zu einem der meistdiskutierten Begriffe der Informationstechnologie herausgebildet.“ (Schoder/Fischbach 2003, S.313) Vor allem die Musiktauschbörse Napster hat einen erheblichen Teil zu dieser Entwicklung beigetragen. Mit einst 65 Millionen Kunden und basierend auf einer P2P-Architektur machte Napster den Begriff im Jahr 2000 populär. Der Transfer von Dateien über das Internet (File-Sharing) stellt jedoch nur ein Anwendungsgebiet von P2P dar. Daneben existieren weitere Anwendungsbereiche, wie beispielsweise Instant-Messaging, GRID-Computing und P2P-Collaboration. Diese Arbeit gibt einen allgemeinen Überblick über das Thema P2P. Neben dem P2P-Konzept und dem Aufbau eines P2P-Netzes werden Anwendungsbereiche von P2P-Systemen vorgestellt. Eine Auflistung und Beschreibung bestehender Lösungen sowie aktueller Entwicklungen soll die Vor- und Nachteile von P2P-Netzen aufzeigen. Dazu wird zunächst eine Definition des Begriff gegeben und das P2P-Konzeptes vorgestellt. Anschließend wird der Aufbau eines P2P-Systems anhand der Architekturparameter Strukturiertheit, Hierarchiegrad und Kopplungsgrad beschrieben. Darauf aufbauend werden die P2P-Anwendungsbereiche File-Sharing, Instant-Messaging, GRID-Computing und P2P-Collaboration näher betrachtet, wobei das Konzept jedes Anwendungsbereiches erläutert und die wichtigsten Vertreter vorgestellt werden.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Was ist P2P?
2.1 Definition
2.2 P2P - Konzept
3 P2P- Architekturparameter
3.1 Strukturiertheit
3.2 Hierarchiegrad
3.2.1 Zentrales Modell
3.2.2 Dezentrales Modell
3.2.3 Hierarchisches Modell
3.3 Kopplungsgrad
3.4 Fazit
4 Anwendungsbereiche von P2P
4.1 File- Sharing
4.1.1 Vertreter
4.1.2 Vorteile
4.1.3 Nachteile
4.1.4 Zukünftige Herausforderungen und aktuelle Entwicklungen
4.2 Instant- Messaging
4.2.1 Allgemeines
4.2.1 Vertreter
4.2.2 Zukünftige Herausforderungen und aktuelle Entwicklungen
4.3 GRID- Computing
4.3.1 Allgemeines
4.3.2 Vertreter
4.3.3 Zukünftige Herausforderungen und aktuelle Entwicklungen
4.4 P2P- Collaboration
4.4.1 Allgemeines
4.4.2 Vertreter
4.4.3 Zukünftige Herausforderungen und aktuelle Entwicklungen
5 Zusammenfassung und Ausblick
Abbildungsverzeichnis:
Abbildung 1: Anfrageverarbeitung in einem zentralen Modell
Abbildung 2: Anfrageverarbeitung in einem dezentralen Modell
Abbildung 3: Clustergrenzen in einem Hierarchischen Modell
Abbildung 4: Darstellung einer Contact- List am Beispiel von ICQ
Abbildung 5: Einstellungsmöglichkeiten des Onlinestatus in ICQ
Abkürzungsverzeichnis:
Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten
1 Einleitung
„Peer- to- Peer (P2P) hat sich zu einem der meistdiskutierten Begriffe der Informationstechnologie herausgebildet.“ (Schoder/Fischbach 2003, S.313) Vor allem die Musiktauschbörse Napster hat einen erheblichen Teil zu dieser Entwicklung beigetragen. Mit einst 65 Millionen Kunden und basierend auf einer P2P- Architektur machte Napster den Begriff im Jahr 2000 populär. Gleichzeitig ist das Programm aber auch der Grund dafür, weshalb mit P2P häufig Musik- Tauschbörsen assoziiert werden. (vgl. Grasmugg/Schmitt/Veit 2003, S.335) Der Transfer von Dateien über das Internet (File- Sharing) stellt jedoch nur ein Anwendungsgebiet von P2P dar. Daneben existieren noch weitere Anwendungsbereiche, wie beispielsweise InstantMessaging, GRID- Computing und P2P- Collaboration.
Ziel dieser Seminararbeit ist es, einen allgemeinen Überblick über das Thema P2P zu geben. Neben dem P2P- Konzept und dem Aufbau eines P2P- Netzes sollen Anwendungsbereiche von P2P- Systemen vorgestellt werden. Eine Auflistung und Beschreibung bestehender Lösungen sowie aktueller Entwicklungen soll die Vor- und Nachteile von P2P- Netzen aufzeigen. Da es sich um ein sehr dynamisches Untersuchungsgebiet handelt, stellt die Seminararbeit lediglich eine Moment- aufnahme dar.
Die vorliegende Arbeit gliedert sich in 5 Kapitel. Beginnend mit der Definition und der Vorstellung des P2P- Konzeptes in Kapitel 2 wird anschließend in Kapitel 3 der Aufbau eines P2P- Systems anhand der Architekturparameter Strukturiertheit, Hierarchiegrad und Kopplungsgrad beschrieben. Darauf aufbauend werden in Kapitel 4 die P2P- Anwendungsbereiche File- Sharing, Instant- Messaging, GRID- Computing und P2P- Collaboration näher betrachtet, wobei das Konzept jedes Anwendungsbereiches erläutert und die wichtigsten Vertreter vorgestellt werden. Eine Zusammenfassung und ein Ausblick auf zukünftige Entwicklungen schließen die Seminararbeit ab.
2 Was ist P2P?
Um dem Leser einen möglichst unkomplizierten Einstieg in das Thema P2P zu geben, wird zunächst der Begriff definiert und das P2P- Konzept vorgestellt.
2.1 Definition
Unter Peer- to- Peer (übersetzt: Gleichgestellter- zu- Gleichgestellter) kann ein Kommunikationsmodell verstanden werden, in dem alle „Beteiligten“ die gleichen Fähigkeiten und Verantwortungen besitzen. Überträgt man das Kommunikationsmodell auf die Informatik und dort speziell auf die Kommunikation zwischen zwei oder mehreren Rechnern in einem Netzwerk, so wird mit Peer- to- Peer ein Rechnerverbund bezeichnet, in dem jeder Knoten sowohl die Fähigkeiten eines Clients als auch eines Servers besitzt. (vgl. Wolff 2003)
Mit dem Begriff Peer- to- Peer kann aber auch ein logisches, dynamisches Netz im Internet beschrieben werden. Die beteiligten Rechner (Peers) haben dabei direkten Zugriff auf die Ressourcen der anderen im P2P- Netz beteiligten Peers. (vgl. Grassmugg/Schmitt/Veit 2003, S.335) Welche Ressourcen letztendlich freigegeben werden, bestimmt der jeweilige Peer selbst, wobei neben Dateien, Programmen und Informationen auch Bandbreite, Speicherplatz und Rechenleistung für kollaborative Prozesse zur Verfügung gestellt werden können. (vgl. Wieland/Chtcherbina 2003)
2.2 P2P - Konzept
Das Internet war ursprünglich als P2P- System entworfen worden, bevor es später zu einer Client/Server- Struktur wurde. (vgl. Minar/Hedlund 2001, S.4) Bei dieser „Urform“ des Internets handelt es sich um das von ARPA in den späten 60ern entwickelte ARPANET. Das ARPANET vernetzte 1969 die Universität von Los- Angeles (UCLA), die Universität von Santa Barbara (UCSB), das Stanford Research Institute in Palo Alto (SRI) und die Universität von Utah in Salt Lake City miteinander und wies schon damals die charakteristischen Merkmale eines heutigen P2P- Netzes auf. Dazu zählen die gegenseitige Bereitstellung von Ressourcen, Autonomie und Dezentralität. (vgl. Schoder/Fischbach 2003, S.313f)
Gegenseitige Bereitstellung von Ressourcen: Die in einem P2P- Netz beteiligten Peers können entsprechende Ressourcen wie Dateien, Informationen, Programme, Bandbreite, Speicherplatz und Rechenleistung zur Verfügung stellen. Dabei besitzt jeder Peer sowohl Client- als auch Serverfunktionalität, das heißt jeder Peer kann Daten senden, speichern und empfangen. Anders als bei einer zentralen Client/Server- Architektur ist es damit möglich, Ressourcen direkt zwischen den einzelnen Peers auszutauschen. (vgl. Lüninck 2002)
Autonomie: Die beteiligten Peers in einem P2P- Netz haben vollständige Selbstkontrolle. Jeder Peer entscheidet für sich, welche Ressourcen er wann und in welchem Umfang der Gesamtheit zur Verfügung stellen will. (vgl. Schoder/Fischbach 2003, S. 314)
Dezentralität: Aufgrund der Autonomie der einzelnen Peers wird auf eine zentrale Koordinationsinstanz verzichtet. Darüber hinaus existiert keine zentrale Datenbasis. Jeder Peer stellte einen Teil der im P2P- Netz vorhandenen Daten zur Verfügung. (vgl. Schoder/Fischbach 2003, S.313)
Das eigentliche Ziel des P2P- Konzeptes ist die Nutzung brachliegender Ressourcen in einem Rechnerverbund. (vgl. Wieland/Chtcherbina 2003) Während bei einer zentralen Client/Server- Architektur die beteiligten Clients allein Ressourcen vom Server in Anspruch nehmen (One- Way- Net), so soll den Peers in einem P2P- Netz durch die Client- und Serverfunktionalität nicht nur die Inanspruchnahme fremder, sondern auch die Bereitstellung eigener Ressourcen ermöglicht werden. (Two- Way- Net)
Durch die dezentrale Verwaltung ist jedoch nicht jede Ressource in einem P2P- Netz ständig verfügbar. Die Anzahl und die Möglichkeiten der Peers bestimmen den „Wert“ des P2P- Netzes und damit die Verfügbarkeit von Daten und Kapazitäten. Dies entspricht dem Netzwerkeffekt, welcher besagt, dass der Wert eines Netzes exponentiell mit der Anzahl der Nutzer wächst.
Darüber hinaus sind spezielle Applikationen für das Finden und Verwalten der dezentralisierten Ressourcen im P2P- Netz notwendig. Diese stellen sicher, dass die vorhandenen Daten und Kapazitäten trotz verteilter Speicherung, möglichen Verbindungsausfällen und wechselnden IP- Adressen jederzeit und von jedem Peer aus erreichbar sind. (vgl. Dustdar/Gall/Hauswirth 2003, S.163)
3 P2P- Architekturparameter
Nachdem in Kapitel 2 der Begriff P2P geklärt und das P2P- Konzept vorgestellt wurde, soll an dieser Stelle der architektonische Aufbau eines P2P- Systems beschrieben werden. Es existiert eine Vielzahl von Architekturen die nach dem P2P- Konzept arbeiten. Auf jede Einzelne von ihnen einzugehen, würde jedoch den Rahmen dieser Seminararbeit sprengen. Um dennoch einen Überblick zu geben, werden im Folgenden die Architekturparameter Strukturiertheit, Hierarchiegrad und Kopplungsgrad vorgestellt, mit dessen Hilfe es möglich ist, eine Großteil der vorhandenen P2P- Architekturen zu beschreiben. Abschließend werden die Erkenntnisse in einem Fazit zusammengefasst.
3.1 Strukturiertheit
Handelt es sich um ein unstrukturiertes P2P- System liegen dem einzelnen Peer keine Informationen über die Ressourcen der anderen im P2P- Netz anwesenden Peers vor. Dadurch wird zwar ein hohes Maß an Unabhängigkeit erreicht, gleichzeitig wirken sich die fehlenden Informationen aber negativ auf die Effizienz des P2P- Systems aus. (vgl. Dustdar/Gall/Hauswirth 2003, S.170)
In einem strukturierten P2P- System dagegen liegen den einzelnen Peers Informationen über die von anderen Peers verwalteten Ressourcen vor. Zu den gespeicherten Daten zählen beispielsweise die Eigenschaften der Verbindung, wobei unterschieden wird in aktiv oder inaktiv, langsam oder schnell, langer Verbindungsweg oder kurzer Verbindungsweg. Durch das Wissen über die Erreichbarkeit von Ressourcen im P2P- Netz wird die Effizienz des Systems erheblich gesteigert. Bei einer gezielten Suche werden Ressourcen nicht einfach nur gefunden, sondern zusätzlich nach ihrer Erreichbarkeit klassifiziert. Dies ermöglicht einen schnelleren Zugriff als bei unstrukturierten P2P- Systemen. Gleichzeitig ist jedoch ein zusätzlicher Aufwand für die Verwaltung der Daten notwendig. Nur wenn die Aktualität der gespeicherten Informationen sichergestellt wird, kann effektiv mit ihnen gearbeitet werden. (vgl. Dustdar/Gall/Hauswirth 2003, S.170)
3.2 Hierarchiegrad
P2P- Architekturen lassen sich 3 Modellen zuordnen, die sich in ihren hierarchischen Strukturen unterscheiden: das zentrale Modell, das dezentrale Modell und das hierarchische Modell. (vgl. Dustdar/Gall/Hauswirth 2003, S.170)
3.2.1 Zentrales Modell
Entgegen der Forderung nach Dezentralität existiert bei dem zentralen Modell dennoch ein Server, der allerdings keine Ressourcen zur Verfügung stellt, sondern nur eine vermittelnde Rolle zwischen den Peers einnimmt. Aus diesem Grund wird das Modell auch als assistiertes P2P bezeichnet. Der Server führt dabei ein Verzeichnis mit Informationen über alle im P2P- Netz vorhandenen Ressourcen und Benutzer. (vgl. Frascaria 2002)
Stellt ein Peer eine Anfrage (Abb. 1), beispielsweise nach einer Datei, so generiert der Server eine Liste mit den verfügbaren Dateien, die der Anfrage gerecht werden. Anschließend wählt der suchende Peer die gewünschte Datei aus und stellt damit eine Verbindung zu dem entsprechenden anderen Peer her. Das Herunterladen geschieht auf direktem Weg und ohne Unterstützung des Servers. (vgl. Frascaria 2002)
Die wesentlichen Vorteile des zentralen Modells sind in der zentral geführten Datenbank zu sehen. Da hier alle zur Verfügung stehenden Ressourcen gelistet sind, kann eine Anfrage nicht nur schnell ausgeführt werden, sie erreicht auch immer alle mit dem P2P- Netz verbundenen Peers. (vgl. Dustdar/Gall/Hauswirth 2003, S.170)
Andererseits stellt der Server aber einen „Single- Point- of- Failure“ dar. Nur über ihn können sich neue Peers anmelden und nur über ihn können Anfragen verarbeitet werden. Fällt er aus, bricht das gesamte Netz zusammen. (vgl. Dustdar/Gall/ Hauswirth 2003, S.170)
3.2.2 Dezentrales Modell
Dieses Modell entspricht voll und ganz dem P2P- Konzept. Deshalb werden Systeme, welche nach dem dezentralen Modell aufgebaut sind, auch als reine oder pure P2P- Systeme bezeichnet. Alle Peers haben sowohl Client- als auch Serverfunktionalität, weshalb sie auch Servents genannt werden. (vgl. Michel 2001, S.22f)
Da auf eine zentrale Koordinations- instanz verzichtet wird, gibt es keinen festen Anmeldeknoten für den Beitritt in das P2P- Netz. Dies macht eine spezielle Software notwendig, womit die Zugehörigkeit zum Netz angezeigt wird. Möchte ein Peer dem Netz beitreten, so muss er mindestens einen Peer finden der bereits Netzteilnehmer ist, also einen Peer mit der entsprechenden Software. (vgl. Frascaria 2002)
Kommt eine solche Verbindung zustande, leitet der kontaktierte Peer diese Information an die Peers weiter, mit denen er selbst gerade verbunden ist. Diese wiederum handeln ebenso. Damit erreicht die Information alle beteiligten Peers des Netzes. (vgl. Frascaria 2002)
Bei einer Suchanfrage wird auf ähnliche Weise verfahren (Abb. 2). Ein Peer startet seine Anfrage, indem er sie an alle direkt mit ihm verbundenen Peers schickt. Diese haben anschließend 2 Möglichkeiten. Sie können einerseits die Anfrage beantworten oder sie leiten sie an die mit ihnen verbundenen Peers weiter. (vgl. Frascaria 2002)
Damit diese Kette auch ein Ende hat, wird der Anfrage ein Zähler beigefügt, der sogenannte Time- To- Life. (TTL) Jeder Peer zieht vom TTL 1 ab und sendet die Anfrage weiter, bis der Zähler den Wert 0 erreicht. Damit wird eine Barriere geschaffen, welche dazu dient das P2P- Netz nicht zu überlasten. (vgl. Michel 2001, S.24)
Der festgelegte Suchhorizont (TTL- Horizont) bedeutet aber auch, dass nicht alle Peers des P2P- Netzes bei einer Anfrage erreicht werden. Die Suche ist damit oft weniger erfolgreich als bei einem assistierten P2P. (vgl. Dustdar/Gall/Hauswirth 2003, S.170)
Der Vorteil des dezentralen Modells ist dagegen in der Robustheit des P2P- Netzes zu sehen, da hier kein „Single- Point- of- Failure“ existiert. (vgl. Dustdar/Gall/Hauswirth 2003, S.170)
3.2.3 Hierarchisches Modell
In einem hierarchischen Modell existieren neben den normalen Peers zusätzlich sogenannte Super- Peers. „Super- Peers sind prinzipiell Peers mit einer sehr guten und stabilen Netzanbindung und größeren Rechenleistung als normale Peers.“ (Brunkhorst 2003, S.13)
Dabei hat der Super- Peer die gleiche Aufgabe, wie der Server in einem zentralen Modell. Er indexiert die Ressourcen der mit ihm verbundenen Peers und vermittelt die Peers untereinander. (vgl. Brunkhorst 2003, S.13)
[...]
- Citation du texte
- Dipl.-Wirtsch.-Inf. Matthias Bauer (Auteur), 2004, Peer-to-Peer - Überblick über Konzepte, Architekturen, Plattformen und aktuelle Entwicklungen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/22909
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