Einführung in P2P Netzwerke

Wer seine Anwendung nicht als zentralisierte Client / Server Architektur, sondern in einem dezentralisierten P2P Netzwerk betreiben möchte hat einige Herausforderungen zu bewältigen. Nach der Hochzeit von Napster und BitTorrent erleben neuen Medienplattformen wie Odysee und PeerTube mit P2P Technologie eine neue Renaissance. Ohne auf direkte Implementierungsdetails einzugehen bespreche ich in diesem Vortrag wichtige Grundlagen, die für den Einstig in die P2P Welt notwendig sind. Im besonderen Fokus stehen dabei die Vor und Nachteile der verschieden Algorithmen wie sich die einzelnen Peer finden und welche Probleme dabei auftreten können.

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   2022
   © 2022 ElmarDott
   Eine Einführung in
   P2P Netzwerke?
   

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   (M. Schulz) studierte an der HS Merseburg Diplominformatik und twittert
   regelmäßig über alle möglichen technischen Themen. Seine
   Schwerpunkte sind hauptsächlich Build und Konfiguration Management,
   Software Architekturen und Release Management.
   Seit über fünfzehn Jahren realisiert er in internationalen Projekten für
   namhafte Unternehmen umfangreiche Webapplikationen. Er ist freier
   Consultant / Trainer. Sein Wissen teilt er mit anderen Technikbegeisterten
   auf Konferenzen, wenn er nicht gerade wieder einmal an einem neuen
   Fachbeitrag schreibt. https://elmar-dott.com
   + Consultant + Writer + Speaker + Trainer +
   

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   Einführung in P2P
   Topologie
   Eigenschaften
   GUID
   Routing Tabelle
   Distanzfunktion
   

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   ●
   kommen ohne zentralen Server aus
   ●
   P2P sind verteilte, dezentralisierte Netzwerke
   ●
   Client = Server => (Node) Peer
   | Das Netzwerk ist der Dienst!
   

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   ☑
   günstig zu betreiben
   ☑
   zuverlässig
   ☑
   gut skalierbar
   ☑
   geringe administrative
   Aufwände
   ☑
   transparent
   ☒
   Anfällig für
   Cyberangriff
   ☒
   Backup ist schwer
   umzusetzen
   ☒
   illegale Inhalte
   ☒
   Performanz
   

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   Unstrukturierte Netzwerke sind am leichtesten aufzubauen, können
   aber unter Umständen sehr Ressourcen fordernd (CPU, RAM, ..) sein.
   Strukturierte Netzwerke erlauben es einzelnen Peers sehr effizient nach
   Objekten zu suchen. Je nach Anwendung haben sie eine spezifische
   Architektur um Aufgaben zu bewältigen. Sie können meist schlechter mit
   starken Abwanderungsraten der Peers umgehen.
   Gemischte Netzwerke vereinen die klassische Client-Server Architektur
   mit P2P Technologien. Sie zeichnen sich durch eine sehr gute
   Performance aus.
   

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   Messaging
   ●
   FileSharing (Search)
   ●
   Boardcasting
   ●
   Payments
   

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    A) Konnektivität (Connectivity) – legt fest wie
    einzelne Teilnehmer sich in das Netzwerk verbinden
    können. Dazu gehört auch die Möglichkeit über
    Firewalls oder NAT hinweg zu kommunizieren.
    B) Adressierbarkeit (Addressability) – stellt sicher
    das Peers im Netzwerk eineindeutig identifiziert
    werden können.
    C) Auffindbarkeit (Routability) – ermittelt den Status
    eines Teilnehmers im Netzwerk und organisiert wie
    dieser erreicht werden kann.
    Algorithmen:
    ●
    Chord
    ●
    Kademila
    ●
    Tapsty
    ●
    Pasty
    

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    r ID
    GUID identifiziert einen Teilnehmer im Netzwerk eindeutig, denn
    die IP Adresse eines Peers kann sich ändern.
    Die GUID kann eine ganzzahlige Nummer zwischen 1 bis N
    sein. Dabei stellt die Obergrenze von N die maximale Anzahl
    von Peers innerhalb eines Netzwerks dar.
    Der GUID wird die IP Adresse und der zugehörige Port
    zugewiesen.
    GUID: IP:Port > 0001:127.0.0.1:80
    

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12. © 2022
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    Rou
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    Ab einer ‚gewissen‘ Anzahl von Peers im Netzwerk wird es
    schwierig diese in einer einzigen Routig Table (hosts) zu
    verwalten. Daher bildet man Unternetzwerke, z. B. nach einer
    Distanzfunktion. Jeder Peer sucht nach den ihm nächstgelegene
    Peers um sie zu referenzieren.
    CELL | GUID | IP | PORT | DISTANCE
    -----------------------------------------------------------------------------------
    0001 | 000.000.005 | 127.0.0.1 | 80 | 1
    

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13. © 2022
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    Peer 2 referenziert auf:
    {1, 3, z & A} weil sie zu
    ihm die geringste
    Distanz D¹ = 1 haben.
    ●
    D² = {6, 4}
    ●
    D³ = {5}
    Chord Distance Function: http://www.dblab.ntua.gr/~gtsat/collection/p2p%20proximity/Indexing%20the%20Distance
    %20Using%20Chord%20-%20novakzezula05delos.pdf
    

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    Imp
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    libp2p
    ●
    Open Source
    ●
    verfügbare Implementierungen:
    JavaScript, Go, Rust
    ●
    Java & Python sind angekündigt
    ●
    Kademila Algorithmus
    

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15. © 2022
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    Re
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    [1] https://joinpeertube.org
    [2] https://odysee.com
    [3] https://developpaper.com/kademlia-protocol/
    [4] https://en.wikipedia.org/wiki/Chord_(peer-to-peer)
    [5] https://en.wikipedia.org/wiki/Tapestry_(DHT)
    [6] https://libp2p.io
    [7] https://jenkov.com/tutorials/p2p/index.html
    

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16. © 2022
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