Inhaltsverzeichnis

1  Einleitung  1

2  Was ist P2P?  2

2.1  Definition  2

2.2  P2P - Konzept  2

3  P2P-Architekturparameter  4

3.1  Strukturiertheit  4

3.2  Hierarchiegrad  5

3.2.1  Zentrales Modell  5

3.2.2  Dezentrales Modell  6

3.2.3  Hierarchisches Modell  7

3.3  Kopplungsgrad  8

3.4  Fazit  9

4  Anwendungsbereiche von P2P  9

4.1  File-Sharing  10

4.1.1  Vertreter  10

4.1.2  Vorteile  11

4.1.3  Nachteile  11

4.1.4  Zukünftige Herausforderungen und aktuelle Entwicklungen  12

4.2  Instant-Messaging  13

4.2.1  Allgemeines  13

4.2.1  Vertreter  14

4.2.2  Zukünftige Herausforderungen und aktuelle Entwicklungen  15

4.3  GRID-Computing  15

4.3.1  Allgemeines  16

4.3.2  Vertreter  16

4.3.3  Zukünftige Herausforderungen und aktuelle Entwicklungen  17

4.4  P2P-Collaboration  17

4.4.1  Allgemeines  18

4.4.2  Vertreter  18

4.4.3  Zukünftige Herausforderungen und aktuelle Entwicklungen  19

5  Zusammenfassung und Ausblick  20

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Abbildungsverzeichnis:

Abbildung 1: Anfrageverarbeitung in einem zentralen Modell .............................. S.5 Abbildung 2: Anfrageverarbeitung in einem dezentralen Modell .......................... S.6 Abbildung 3: Clustergrenzen in einem Hierarchischen Modell ............................. S. 8 Abbildung 4: Darstellung einer Contact-List am Beispiel von ICQ........................ S.13 Abbildung 5: Einstellungsmöglichkeiten des Onlinestatus in ICQ......................... S.14 Abkürzungsverzeichnis: AIM American Online Instant Messenger AOL America Online ARPANET Advanced Research Projects Agency Network ARPA Advanced Research Projects Agency EU Europäische Union IBM International Business Machines CORP ICQ I Seek You IM Instant-Messaging MSN Microsoft Network P2P Peer-to-Peer PDA Personal Digital Assistant PGP Pretty Good Privacy SRI Stanford Research Institute SSL Secure Socket Layer TTL Time-To-Life UCLA University of California, Los Angeles UCSB University of California, Santa Barbara UMTS Universal Mobile Telecommunications Systems USA United States of America XML Extensible Markup Language

II

Peer-to-Peer - Übersicht über Konzepte, Architekturen, Plattformen und aktuelle Entwicklungen

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 Instant-Messaging, 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 Momentaufnahme 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.

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Peer-to-Peer - Übersicht über Konzepte, Architekturen, Plattformen und aktuelle Entwicklungen

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

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Peer-to-Peer - Übersicht über Konzepte, Architekturen, Plattformen und aktuelle Entwicklungen

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.

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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

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