Content Delivery Networks

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• Content Delivery Networks
• Peer-to-Peer Netze
• Thomas Butter
• butter_at_uni-mannheim.de

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Inhalt

• Definition
• Ziele von P2P Systemen
• Aufbau von P2P Netzen
• Tragedy of the Commons
• Verteilung der Inhalte
• Zusammenfassung und Ausblick

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Definition

• P2P is a class of applications that takes
  advantage of resources storage, cycles,
  content, human presence available at the edges
  of the Internet.
• (Clay Shirky)

Definition Ziele Aufbau Tragedy of the
Commons Verteilung Fazit
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Definition

• Für CDN
• P2P is a class of applications that takes
  advantage of resources storage, cycles,
  content, human presence available at the edges
  of the Internet.
• (Clay Shirky)

Definition Ziele Aufbau Tragedy of the
Commons Verteilung Fazit
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Ziele von P2P Systemen

• Content Delivery Networks
• kurze Reaktionszeiten
• hohe Geschwindigkeit
• Verteilung der Serverlast
• Anpassung von Inhalten

• Peer-to-Peer
• Systeme
• geringe Kosten für Anbieter
• Verteilung des Aufwandes
• Anonymität
• Resistenz gegen Zensur

Definition Ziele Aufbau Tragedy of the
Commons Verteilung Fazit
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Aufbau von P2P Netzen

• Es gibt drei Formen von P2P Netzen
• reine P2P Netze
• zentralisierte Netze
• hybride Systeme

Definition Ziele Aufbau Tragedy of the
Commons Verteilung Fazit
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(No Transcript)
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Aufbau reine P2P Netze
Definition Ziele Aufbau Tragedy of the
Commons Verteilung Fazit
9
Aufbau reine P2P Netze
Definition Ziele Aufbau Tragedy of the
Commons Verteilung Fazit
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Aufbau zentralisierte Systeme
Definition Ziele Aufbau Tragedy of the
Commons Verteilung Fazit
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(No Transcript)
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Tragedy of the Commons

• Ziel von P2P Systemen Aufteilung der Kosten auf
  viele Nutzer
• ABER Kein direkter Zusammenhang zwischen eigenen
  Kosten und eigenem Nutzen!
• Es müssen Anreize geschaffen werden, um die
  vorhandenen Ressourcen verantwortungsvoll zu
  nutzen und selbst zum funktionieren beizutragen!

Definition Ziele Aufbau Tragedy of the
Commons Verteilung Fazit
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Netznutzung

• Belastung der Internet-Infrastruktur ist nicht
  nur abhängig vom übertragenen Datenvolumen,
  sondern auch von der Zahl der benutzen Router.
• Proxy/Caching Server versuchen die Zahl der
  Router bis zum Endgerät zu minimieren
• Bei gleichem Datenvolumen gibt es eine höhere
  Netzbelastung durch P2P Systeme
• Lösungsmöglichkeiten
• RTT Messung
• Auswahl nach TTL

Definition Ziele Aufbau Tragedy of the
Commons Verteilung Fazit
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Tauschbereitschaft

• Die Summe der Uploads muss in einem P2P Netz
  immer größer oder gleich der Summe der Downloads
  sein.
• Die eigenen Uploads beeinflussen nicht
  automatisch die eigenen Downloads.
• Die optimale Lösung für jeden Einzelnen ist der
  Verzicht auf Uploads (Prisoner's Dilemma)
• Es müssen Anreize zum Upload geschaffen werden.

Definition Ziele Aufbau Tragedy of the
Commons Verteilung Fazit
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Tauschbereitschaft

• Lokale Limitierung
• Die P2P Software limitiert künstlich die maximale
  Downloadgeschwindigkeit in Abhängigkeit von den
  Uploads
• Nicht möglich bei Open Source Produkten oder
  offenen Standards
• Peer Credits
• Für jeden empfangenen Download wird dem Uploader
  ein Credit gutgeschrieben. Diese Credits
  fungieren als systemweite Währung.
• In Systemen ohne Sicherung der Identität sind die
  Credits leicht zu fälschen

Definition Ziele Aufbau Tragedy of the
Commons Verteilung Fazit
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Tauschbereitschaft (3)

• Tit-for-Tat
• Peers bevorzugen Peers von denen sie eine
  Gegenleistung bekommen.
• In einer Warteschlange von potentiellen
  Downloadern wird den Uploadern eine höhere
  Priorität eingeräumt

Definition Ziele Aufbau Tragedy of the
Commons Verteilung Fazit
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Verteilung von Inhalten

• Für die Verteilung der Inhalte und die dafür
  nötigen Verbindungen existieren viele Verfahren.
• Einige können kombiniert werden, andere
  funktionieren nur mit einem bestimmten Aufbau
  eines P2P Netzes
• Hier werden betrachtet
• Swarms
• Hash-Rings
• Streaming
• NAT Traversal

Definition Ziele Aufbau Tragedy of the
Commons Verteilung Fazit
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Swarms

• Swarms sind eigene P2P Netze speziell für die
  Verteilung genau einer Datei.
• Die Datei ist in viele kleine Teilstücke
  unterteilt, für jedes Teilstück existiert eine
  bekannte Prüfsumme.
• Ein Peer versucht ein Teilstück von genau einem
  anderen Peer vollständig zu erhalten.
• Das Teilstück wird dann geprüft und
  weiterverteilt.
• Beim auftreten von Flashcrowds können neue
  Knoten so schnell erste Teilstücke erhalten und
  weiterverteilen.
• Die Prüfsummen müssen auf einem anderen Weg
  verteilt werden.
• SIMULATION

Definition Ziele Aufbau Tragedy of the
Commons Verteilung Fazit
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Hash-Rings

• Zielsetzung Anonymität und keine Möglichkeit zur
  Zensur
• Jeder Knoten hat einen Zwischenspeicher für
  Inhalte
• Jeder Knoten bekommt durch ein verteiltes,
  zufälliges Verfahren eine von ihm selbst nicht
  beeinflussbare ID zugewiesen
• Jede Datei hat einen eindeutigen Hash
• Es existieren mehrere Verbindungen von jedem
  Knoten
• 2 wichtige Operationen
• Retrieval
• Insertion

Definition Ziele Aufbau Tragedy of the
Commons Verteilung Fazit
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Hash-Rings Retrieval

• Eine Anfrage für eine Datei wird an einen
  Nachbarn mit einem kleineren Abstand zwischen
  seiner ID und dem gesuchten Hash weitergeleitet
• Befindet sich die Datei im Zwischenspeicher wird
  sie auf dem gleichen Weg zurückgesendet
• Andernfalls wird die Anfrage nach dem gleichen
  Prinzip weitergeleitet
• Alle Knoten zwischen dem gefundenen Sender und
  dem Empfänger speichern die Datei zwischen und
  können diese in Zukunft direkt ausliefern

Definition Ziele Aufbau Tragedy of the
Commons Verteilung Fazit
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Hash-Rings Insertion

• Eine neue Datei im Netz sollte möglichst bald zu
  einem Knoten mit ähnlicher ID kommen.
• Wird eine neue Datei angeboten wird auf gleichem
  Wege wie beim Retrieval der zuständige Knoten
  gesucht.
• Diesem wird die Position mitgeteilt.
• Beim ersten Abruf der Datei wird diese im
  Zwischenspeicher der naheliegenden IDs
  gespeichert.

Definition Ziele Aufbau Tragedy of the
Commons Verteilung Fazit
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Streaming

• Streaming kann heute im Internet entweder direkt
  mit vielen Unicast Streams vom Server oder einer
  Form von Overlay Multicast erreicht werden.
• P2P Streaming Lösungen bauen Ad-hoc ein Multicast
  Overlay Netzwerk auf.
• Hierbei muss die verfügbare Bandbreite jedes
  Knoten betrachtet werden.
• Es muss sehr schnell auf ausscheidende Knoten
  reagiert werden um einen Abbruch des Streams zu
  vermeiden.
• Heutige Lösungen sind noch sehr instabil!

Definition Ziele Aufbau Tragedy of the
Commons Verteilung Fazit
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NAT Traversal

• Network Address Translators ermöglichen die
  gemeinsame Nutzung einer IP Adresse durch mehrere
  Endgeräte

Definition Ziele Aufbau Tragedy of the
Commons Verteilung Fazit
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NAT Traversal (2)

• STUN ist ein Standard um UDP Pakete durch mehrere
  NAT zu übertragen
• Mehrstufiges Verfahren
• 1. Stufe Es wird eine Verbindung zu einem
  bekannten STUN Server aufgebaut. Dieser antwortet
  von verschiedenen Ports und IP Adressen. Der STUN
  Client kann so den genauen Typ des NAT erkennen
• 2. Stufe Beide Clients erfahren durch einen
  dritten, direkt erreichbaren Server vom
  gegenseitigen Verbindungswunsch.
• Beide Clients verschicken UDP Pakete um
  entsprechende Einträge in den Tabellen des NAT zu
  erzeugen.

Definition Ziele Aufbau Tragedy of the
Commons Verteilung Fazit
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Zusammenfassung

• P2P Netze ermöglichen Verteilung von Content mit
  geringem Aufwand
• Es existieren viele sehr unterschiedliche Arten
  von P2P Systemen
• Fehlende End-to-End Connectivity behindert P2P -gt
  IPv6 und NAT Traversal werden P2P weiter stärken
• Rechtlicher Rahmen sehr unklar
• Suche nach Dateien auch sehr wichtig für die
  Leistung eines P2P Netzes

Definition Ziele Aufbau Tragedy of the
Commons Verteilung Fazit
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