【正文】 析與比較 6. 研究與未來 2022/6/3 李之棠 HUST 3 什么是 P2P ?P2P： PeertoPeer – 對等 (網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算 )… 。 ?低成本的 所有權(quán) 和 共享 – 使用現(xiàn)存的基礎(chǔ)設(shè)施、削減和分布成本 ?匿名和隱私 – 允許對等端在其數(shù)據(jù)和資源上很大的自治控制 2022/6/3 李之棠 HUST 6 Linux XP P2P的網(wǎng)絡(luò)基本構(gòu)成2022/6/3 李之棠 HUST 7 0%20%40%60%80%100%F e b . 39。0 3 F e b . 39。資源 動態(tài)進(jìn)入或離開 系統(tǒng) ?實(shí)現(xiàn) Adhoc通信 和協(xié)同，動態(tài)的理念和結(jié)果 2022/6/3 李之棠 HUST 17 P2P解決方案 JXTA , .NET 服務(wù) 分布式計(jì)算 協(xié)同與通信 內(nèi)容共享 仿真 市場 計(jì)算 人口 分析 … . 基因 系列 分析 蛋白 折疊 … . 游戲 文件共享 … . 進(jìn)程 管理 在線 存儲 … . 即時 消息 白板 … . 平臺 市場 /工業(yè) 應(yīng)用實(shí)例 水平技術(shù) 金融 生物 … 通信 企業(yè) 娛樂 2022/6/3 李之棠 HUST 18 2 P2P分類 計(jì)算機(jī)系統(tǒng) 混合 純 分層 扁平 P2P C/S 分布式系統(tǒng) 集中式系統(tǒng) （巨型機(jī) /SMP/工作站） ? 所有的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可分為集中式和分布式兩類 ? 分布式可進(jìn)一步劃分為 C/S和 P2P模式 ? C/S模式可劃分為 – 扁平：所有的客戶端僅僅和單個服務(wù)器（含重復(fù)服務(wù)器）通信，如傳統(tǒng)的中間件 – 分層：提高可擴(kuò)展性，某層的服務(wù)器又作為更高層的客戶端：如DNS服務(wù)器和文件系統(tǒng) 2022/6/3 李之棠 HUST 19 ?純 P2P系統(tǒng)：如 Gnutella 和 Free ? 混合 P2P系統(tǒng)：首先從服務(wù)器獲得元數(shù)據(jù)或索引信息，如存儲某些信息的對等端的標(biāo)識符，或安全信譽(yù)的驗(yàn)證，以后P2P通信直接和對等端進(jìn)行，典型系統(tǒng)有： – Napster,Groove , Aimster , Magi , Softwax ,iMesh 以及華中科技大學(xué)的 5Q… 。 ?發(fā)展：更大的場景 – 單位桌面機(jī)支持內(nèi)容共享、 IDC與手持機(jī)資源聚合、NGI/Iner2 支持 P2P系統(tǒng)和應(yīng)用 2022/6/3 李之棠 HUST 27 P2P 市場分類 P2P 市場 消費(fèi)類 企業(yè) 公用 內(nèi)容交換 通信 生物技術(shù) 金融 B2B 內(nèi)容交互 數(shù)字版權(quán) 娛樂 2022/6/3 李之棠 HUST 28 ?消費(fèi)空間 – 個人：音樂和內(nèi)容共享，及時消息， 和游戲 – 團(tuán)體： Napster Gnutella – 方式：內(nèi)容交換和通信 ?企業(yè)空間 – 單個應(yīng)用：生物、金融、傳統(tǒng) IT解決方案（ B2B） – 聯(lián)合應(yīng)用： Data Synapse/Information Architects WorldStreet ?公用空間 – 信息共享 – 數(shù)字版權(quán)管理 – 娛樂 – CenterSpan,AIM,Scour音樂和視頻交付都在寬帶上使用了 P2P技術(shù) 2022/6/3 李之棠 HUST 29 P2P 市場與 P2P應(yīng)用 行為類型 范圍 消費(fèi) 企業(yè) 公用 work 協(xié)同通信 分布計(jì)算 存儲通信協(xié)同 通信 數(shù)字版權(quán) play 游戲 HRSponsored event 數(shù)字媒體 數(shù)字體驗(yàn) rest 音樂共享 內(nèi)容消費(fèi) 即時消息 2022/6/3 李之棠 HUST 30 3 構(gòu)件與算法 ?P2P結(jié)構(gòu)抽象：由許多構(gòu)件組成（非正式劃分） 通信 可靠性 例程 工具 管理 消息 元數(shù)據(jù) 調(diào)度 服務(wù) 資源聚合 安全 發(fā)現(xiàn) 定位 /路由 通信層 應(yīng)用說明層 類說明層 健壯性層 組管理層 2022/6/3 李之棠 HUST 31 基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)件 ?通信 – P2P模式覆蓋廣泛的通信方式 ? 是通過高速穩(wěn)定鏈路連接到因特網(wǎng)的 桌面機(jī) ? 可是小型無線設(shè)備 PDA ? 甚至通過無線媒質(zhì)連接到 Adhoc網(wǎng)的基于 傳感 的裝置 – P2P群體通信的根本挑戰(zhàn)： 和對等端動態(tài)特點(diǎn)配合 的問題 ? 有意（關(guān)機(jī)）或無意（撥號或網(wǎng)絡(luò)斷開）使 P2P群體組發(fā)生 頻繁變化 ? 在這種環(huán)境下 維持應(yīng)用層的連接 是 P2P開發(fā)者面臨的最大 的挑戰(zhàn) 2022/6/3 李之棠 HUST 32 組管理 ?組管理的內(nèi)容 – 發(fā)現(xiàn) 本群組中 其他 Peers ： Napster:高度集中式發(fā)現(xiàn)Peers， Gnutella:高度分布式發(fā)現(xiàn)，有時在集中與分布之間 – 定位及 Peers之間的路由 ?影響 發(fā)現(xiàn)算法設(shè)計(jì)的 原因 – 移動、無線設(shè)備的發(fā)現(xiàn)必須是其他 Peers在通信范圍內(nèi) – 桌面機(jī)運(yùn)行的協(xié)議大多用于集中化目錄 ?定位及路由算法： – 從某 Peer到另一個之間的消息傳送路徑的優(yōu)化 – 已開發(fā)的 Napster Gnutella主要優(yōu)化現(xiàn)行網(wǎng)絡(luò)的延時 2022/6/3 李之棠 HUST 33 健壯性 ?基本構(gòu)成 – 安全、資源聚合、可靠性 ?安全是最大挑戰(zhàn) – P2P的好處是讓節(jié)點(diǎn)同時具有客戶和服務(wù)器的功能 – 但從客戶端轉(zhuǎn)變成 服務(wù)器角色就把大量風(fēng)險帶進(jìn)到系統(tǒng) ：僅可信和授權(quán)的資源才可提供 – 然而：安全需求或要求來自用戶潛在而煩瑣的干預(yù)，或同可信 第三方交互 – 集中式的安全問題避開了分布的風(fēng)險，可這卻是P2P的潛在好處 2022/6/3 李之棠 HUST 34 資源聚合 ?P2P通過提供 Peers間基本的交互來聚合其系統(tǒng)上可用的資源 ?資源范圍廣泛 – 文件和其他常駐在計(jì)算機(jī)內(nèi)的內(nèi)容，大量的文件共享系統(tǒng)解決了這類資源的聚合問題 – 但資源可定義為：在給定 Peer設(shè)備上可用東西。所有權(quán)擴(kuò)展 文件共享事件通知 多 P2P端口到 NET/Myservice Sun支持的公域 公用 P2P平臺 .NET/My 所有權(quán) amp。文件副本分布 ,隨機(jī)存儲 ?FastTrack – 對自組織分布式網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行快速搜索和下載 – 系統(tǒng)中強(qiáng)大計(jì)算機(jī)可自動變成 超節(jié)點(diǎn) 作為搜索 Hubs – 若有處理能力并滿足聯(lián)網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn) ,任客戶端也可變成 ,超節(jié)點(diǎn) – 這樣分布式網(wǎng)絡(luò)可取代任何集中化服務(wù) 2022/6/3 李之棠 HUST 66 所有權(quán)成本 ?P2P的前提 – 共享所有權(quán) – 共享所有權(quán)減少了自有系統(tǒng) /內(nèi)容 /和維護(hù)它們的代價 – SETIhome 比當(dāng)今世界上最快的計(jì)算機(jī)還快 ,而且成本只是它的 1% – Napster 音樂共享的全部理念是基于每個成員把音樂文件貢獻(xiàn)到文件池中去 ,其他文件系統(tǒng)也一樣 . ?P2P協(xié)同 /通信 /平臺 – 集中化計(jì)算機(jī)存儲信息的削減也減少了所有權(quán)和維護(hù)成本 – 美國的無線通信采用了類似的方法 — 寄生網(wǎng)格 :在用戶之間共享家庭安裝的 ,在成本上同安裝有無線基礎(chǔ)設(shè)施的公司競爭 2022/6/3 李之棠 HUST 67 Adhoc連接 ?分布式并行計(jì)算 – 并不能在所有時間 /所有系統(tǒng)上執(zhí)行 – 某些系統(tǒng)在所有時間可用 /部分時間可用 /并不可用 ?Adhoc系統(tǒng) – 對 P2P計(jì)算 ,可隨進(jìn)隨出 ,是理想的 P2P使用 – 對 P2P內(nèi)容共享系統(tǒng) ,高服務(wù)保證通過冗余服務(wù)實(shí)現(xiàn),削弱了 Adhoc的特點(diǎn) – 對 P2P協(xié)同 , 用戶希望用移動設(shè)備連接到因特網(wǎng),Adhoc可通過代理群接收消息 ,或發(fā)送中繼來保持通信延遲和斷開的透明 ?,藍(lán)牙和紅外支持 Adhoc,其半徑有限 , 它接入 P2P,支持容許突然斷開是很重要的 2022/6/3 李之棠 HUST 68 性能 ?P2P系統(tǒng)目標(biāo) : – 聚合分散網(wǎng)絡(luò)上的存儲容量 (Napster/Gnutella)和計(jì)算周期 (SETIhome) 來改進(jìn)系統(tǒng)的性能 ?影響非集中化性能的三類資源 – 處理 /存儲 /網(wǎng)絡(luò) – 網(wǎng)絡(luò)資源中的帶寬和時延是主要因素 ?中心協(xié)調(diào)系統(tǒng) (Napster SETIhome) – Peers的協(xié)調(diào)和仲裁通過中心服務(wù)器進(jìn)行 – 混合 P2P以克服這些脆弱點(diǎn) ?非集中協(xié)調(diào)系統(tǒng) (Gnutella Free) – 用消息傳遞機(jī)制搜索信息和數(shù)據(jù) – 查詢搜索的帶寬與發(fā)送消息數(shù) ,命中前的 Perrs數(shù)成正比 , 2022/6/3 李之棠 HUST 69 優(yōu)化性能的關(guān)鍵技術(shù) ?復(fù)制 (Replication) – 把對象 /文件的拷貝放在請求 Peers附近 ,最小化連接距離 – 改變數(shù)據(jù)時必須保持?jǐn)?shù)據(jù)拷貝的一致性 – OceanStore基于沖突解的更新傳播模式支持一致性語義 ?高緩 (Cache) – 減少獲取文件 /對象路徑的長度 ,進(jìn)而 Peers間交換消息數(shù) – 這一減少很有意義 Peers間通信時延是嚴(yán)重的性能瓶頸 – Free:命中文件傳播到請求者途中所有節(jié)點(diǎn)高緩它 – 目標(biāo)是最小化時延 ,最大化請求吞吐率 ,很少高緩大數(shù)據(jù) ?智能路由和網(wǎng)絡(luò)組織 – 社交 “ 小世界 ” 現(xiàn)象 ,60年美 , 明信片均 6熟鏈找到生人 – 局部搜索策略 ,代價與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模成子 線性增加 – OceanStore/Pastry網(wǎng)絡(luò)上積極移動數(shù)據(jù)提高性能 2022/6/3 李之棠 HUST 70 安全 ?普通分布式系統(tǒng)的安全解也為 P2P系統(tǒng)所用 – Peers和共享對象間的信任鏈 /會話密鑰交換模式 /加密 /數(shù)字摘要 /簽名 ?P2P系統(tǒng)新的安全需求 – 多密鑰加密 – 沙箱 – 數(shù)字版權(quán)管理 – 信譽(yù)與責(zé)任 – 防火墻 2022/6/3 李之棠 HUST 71 多密鑰加密 ?Publius – 通過公鑰 /多私鑰 ,非對稱加密機(jī)制 – 保護(hù)共享對象 /及其作者 ,發(fā)布 Peers和承載Peers的匿名 ?Byzantine attacks – 是一個典型惡意授權(quán)攻擊問題 – 新近改進(jìn)減少了拜占庭協(xié)議固有的代價 ,并找到了通過大量用戶加固系統(tǒng)的途徑 2022/6/3 李之棠 HUST 72 ?沙箱 :隔離特定計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)資源 ,防止惡意訪問 ?P2P計(jì)算要把代碼分載在 Peers上執(zhí)行 – 須防止?jié)撛趷阂獯a侵襲 Peers機(jī) – 須防止惡意 Peers機(jī)侵襲代碼 ?保護(hù) Peers機(jī)的強(qiáng)制方法 – 外部代碼不能闖入主機(jī)箱 ,或僅能以安全方式訪問主機(jī)的數(shù)據(jù) – 防止敏感數(shù)據(jù)泄露到惡意部件 ,相關(guān)技術(shù)有 :Sandbox,安全語言 (Java),虛擬機(jī) (Inter C++, POSIX虛擬機(jī) ,實(shí)時 Linux),帶驗(yàn)證的代碼和保證編譯器 – 程序驗(yàn)證技術(shù)驗(yàn)證機(jī)器代碼的安全性 – 最近發(fā)展有 :信息流校驗(yàn)和模式校驗(yàn)技術(shù) 沙箱 2022/6/3 李之棠 HUST 73 數(shù)字版權(quán)管理