Peer-to-Peer

peer-to-peer-basiertes Netzwerk

Server-basiertes Netzwerk (nicht peer-to-peer)

peer-to-peer (P2P) Connection (engl. peer für „Gleichgestellter“, „Ebenbürtiger“) und Rechner-Rechner-Verbindung sind synonyme Bezeichnungen für eine Kommunikation unter Gleichen, hier bezogen auf ein Netzwerk von Computern. In einigen Kontexten spricht man auch von Querkommunikation.

In einem peer-to-peer-Netz sind alle Computer gleichberechtigt und können sowohl Dienste in Anspruch nehmen als auch Dienste zur Verfügung stellen. Die Computer können als Arbeitsstationen genutzt werden, aber auch Aufgaben im Netz übernehmen. Kernkomponente in einer peer-to-peer-Architektur ist das Overlay-Netzwerk, welches den peers im Netzwerk die Funktionen Lookup und Suche zur Verfügung stellt.

Mit der Lookup-Operation können peers im Netzwerk diejenigen peers identifizieren, die für eine bestimmte Objektkennung (Object-ID) zuständig sind. In diesem Fall ist die Verantwortlichkeit für jedes einzelne Objekt mindestens einem peer fest zugeteilt, man spricht von strukturierten Overlays. Mittels der Such-Operation können die peers nach Objekten im Netzwerk suchen, die gewisse Kriterien erfüllen (z. B. Datei- oder Buddynamen-Übereinstimmung). In diesem Fall gibt es keine Zuordnungsstruktur für die Objekte im P2P-System, man spricht also von unstrukturierten Overlays.

Sobald die peers in dem P2P-System identifiziert wurden, die die gesuchten Objekte halten, wird die Datei (in Dateitauschbörsen) direkt, d. h. von peer zu peer, übertragen. Es existieren verschiedene Verteilungsstrategien, welche Teile der Datei von welchem peer herunter geladen werden soll, z. B. BitTorrent.

In der Informationstechnik ist das Gegenteil zur peer-to-peer-Architektur die Client-Server-Architektur. Bei dieser bietet ein Server einen Dienst an und ein Client nutzt diesen Dienst. In peer-to-peer-Netzen ist diese Rollenverteilung aufgehoben. Jeder Host in einem Rechnernetz ist ein peer, denn er kann gleichzeitig Client und Server sein. peer-To-peer und Client-Server-Konfigurationen sind zwei Netzwerkarchitekturen.

Charakterisierung von peer-to-peer-Systemen

• peers weisen eine hohe Heterogenität auf bezüglich der Bandbreite, Rechenkraft, Online-Zeit...
• Die Verfügbarkeit/Verbindungsqualität der peers kann nicht vorausgesetzt werden („Churn“).
• peers bieten Dienste und Ressourcen an und nehmen Dienste anderer peers in Anspruch (Client-Server-Funktionalität).
• Dienste und Ressourcen können zwischen allen teilnehmenden peers ausgetauscht werden.
• peers bilden ein Overlay-Netzwerk und stellen damit zusätzliche Such/Lookup-Funktionen zur Verfügung.
• peers haben eine signifikante Autonomie (über die Ressourcenbereitstellung).
• Das P2P-System ist selbstorganisierend.
• Alle übrigen Systeme bleiben konstant intakt und nicht skaliert.

(nach: Steinmetz, Wehrle 2006)

Typen von peer-to-peer-Systemen

P2P-Systeme lassen sich in unstrukturierte und strukturierte P2P-Systeme unterteilen. Unstrukturierte P2P-Systeme unterteilen sich nochmals nach der Art ihres Aufbaus. Man unterscheidet

• Zentralisierte P2P-Systeme (Beispiel: Napster), welche einen zentralen Server zur Verwaltung benötigen, um zu funktionieren
• Reine P2P-Systeme ohne zentrale Instanz (Beispiele: Gnutella 0.4, Freenet) Eine spezielle Art eines reinen, dezentralen Netzwerkes bildet das friend-to-friend- oder Web-of-Trust-Netzwerk, bei dem keinerlei Verbindungen zu unbekannten IP-Adressen unterhalten werden, sondern ausschließlich Verbindungen zu Freunden (trusted friends) etabliert werden. (Beispiel: RetroShare)
• Hybride P2P-Systeme, welche dynamisch mehrere zentrale Server zur Verwaltung bestimmen (Beispiele: Gnutella 0.6, JXTA)

Zentralisierte und reine P2P-Systeme bezeichnet man auch als Systeme erster Generation und dezentrale Systeme als Systeme zweiter Generation. Systeme, die Dateien über nicht-direkte Verbindungen weiterreichen, sind Systeme dritter Generation. Siehe dazu auch ausführlich den Begriff Filesharing.

Standardisierung und Zukunft

Die Zukunft der peer-to-peer-Technik wird vor allem davon abhängen, ob es gelingt, einen Standard zu definieren – eine Art Plattform-Technik, die es ermöglicht, weitere Anwendungen aufzusetzen.

JXTA ist ein solcher Standard, der stark von Sun Microsystems unterstützt wird und Open Source ist. Sun stellte die zurzeit umfangreichste und stabilste Referenzimplementierung her.

Außerdem ist es denkbar, dass die Netzwerkübertragungsleistung ähnlich der Rechenleistung bei den PCs steigen wird, sodass die Möglichkeit besteht, dass ein peer noch den „übernächsten“ peer kennen kann und dass die Sichtweite eines peer über Datenbestände und andere peers weiter anwachsen kann.

Siehe auch

• Grid-Computing

Literatur

• Ralf Steinmetz, Klaus Wehrle: peer-to-peer-Networking & -Computing. Aktuelles Schlagwort. in:Informatik Spektrum. Springer, Heidelberg 27.2004,1, 51-54. ISSN 0170-6012
• Kalman Graffi, Aleksandra Kovacevic, Patrick Mukherjee, Michael Benz, Christof Leng, Dirk Bradler, Julian Schröder-Bernhardi und Nicolas Liebau: peer-to-peer-Forschung - Überblick und Herausforderungen. it - Information Technology, Oldenbourg Verlag, Vol.49 (2007) Nr.5, S. 272-279.
• Cai Ziegler: Smarte Schwärme. Die Technik hinter modernen peer-To-peer-Netzen. In: c't. Heise-Verlag, Hannover 16.2005,21, S.160–164. ISSN 0724-8679
• Ralf Steinmetz, Klaus Wehrle (Hrsg.): peer-to-peer Systems and Applications. Lecture Notes in Computer Science, Volume 3485, Springer, Berlin 2005 (Sept.). ISBN 3-540-29192-X
• Detlef Schoder, Kai Fischbach, Rene Teichmann: peer-to-peer. Springer, Berlin 2002. ISBN 3-540-43708-8
• Schahram Dustdar, Harald Gall, Manfred Hauswirth: Software-Architekturen für Verteilte Systeme. Springer, Berlin 2003. ISBN 3-540-43088-1
• Robert L. Newsome: peer-to-peer Distributed Computing over the Internet. Teil 2. Computer Science Tripos. Corpus Christi College, Cambridge 2001.
• Ralf Steinmetz, Nicolas Liebau, Klaus Wehrle (Eds.) et al.: peer-to-peer Systems. Schwerpunktthemenheft der Zeitschrift it - Information Technology, Oldenbourg Verlag, München 49(2007)5

Weblinks

• Skriptum über Algorithmen für peer-to-peer-Netzwerke
• Anschluss P2P & NAT (In Spanisch PDF)
• P2P-Vorlesungen der Uni-Freiburg (Flash)
• P2P-Verbindung (engl.)
• Telepolis: Brisante Dokumente aus dem Tauschbörsennetz.
• eMule, BearShare und Shareaza – P2P-Filesharing zwischen legaler und illegaler Nutzung
• peer-to-peer Communication Across Network Address Translators