Peer  -to-Peer Technologie und Anwendungen  

Inhaltsverzeichnis

1.  Einleitung.  3

2.  Technischer Ansatz.  4

2.1  Begriffserklärung Peer-to-Peer.  4

2.2  P2P - Modelle.  5

2.2.1  dezentrale Architektur (pures P2P)  5

2.2.2  zentrale Architektur (assistiertes P2P)  6

3.  Möglichkeiten im P2P-Netzwerk.  7

3.1  Kommunikation/Instant Messaging.  7

3.2  File Sharing/Ressource Sharing.  7

3.3  Distributed Computing/ Grid Computing.  8

3.4  Collaborative Computing/ P2P - Groupware.  9

4.  Vor- und Nachteile dieser Technologie.  10

4.1  Vorteile.  10

4.2  Nachteile.  12

5.  Die BBC plant "flexibles Fernsehen"  13

5.1  Der Sender BBC.  13

5.2  Ausweitung des Fernsehens auf das Internet.  14

5.3  Problem der Verbreitung - Lösungsansatz (File-Sharing)  16

5.4  BitTorrent.  17

5.5  Auswirkungen, Ausblick, Neuland.  19

6.  Skype -the Global P2P Telephony Company -.  20

6.1  Skype, eine kurze Einführung.  20

6.2  Was kann Skype ?  21

6.3  Das Erfolgsrezept - P2P macht es möglich.  22

6.4  Die Vermarktung - kommerzielle Aspekte.  24

6.5  Ein paar Zahlen - Resümee.  24

7.  Markt, Chancen und ökonomische Aspekte.  25

8.  Fazit.  31

Anhang: Begriffserläuterungen   32

Quellenverzeichniss   33

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1. Einleitung

In dieser Hausarbeit geht es um eine Technologie, deren Entstehungsgeschichte bis an die Anfänge des Internet zurückreicht. Im Internet von morgen werden Netzwerk-Technologien eine zunehmend grössere Rolle spielen. Die Peer-to-Peer Technologie stellt einen alternativen Ansatz zur heute vorherrschenden Server/Client Struktur dar. Es handelt sich um eine Technologie die noch am Anfang ihrer Entwicklung steht. Dies war einer der wesentlichen Beweggründe warum ich mich für dieses Themengebiet entschieden habe.

Zur Jahrtausendwende, also in den Jahren 2000/2001 wurde den Peer-to-Peer Netzwerken ein regelrechter Boom vorrausgesagt. In diesem Zusammenhang sei auf die Musik-Tauschbörse Napster verwiesen, die sich rasend schnell zu einer der gefragtesten und meistfrequentiertesten Internet-präsenzen entwickelte. Im Fahrwasser dieser Entwicklung schossen weitere Tauschbörsen wie Pilze aus dem Boden (Gnutella, Freenet etc.) jedoch stellte keines dieser Modelle ein tragbares wirtschaftliches Modell dar und es kam im weiteren Verlauf dieser Entwicklung zu erheblichen Diskrepanzen zwischen den Tauschbörsenbetreibern und den Major-Labels (Musik und später auch Film) bezüglich Copyright und Urheberrechtsverletzungen. So schnell wie die Tauschbörsen kamen verschwanden sie auch wieder...und auch der prophezeite Hype um die Technologie Peer-to-Peer blieb bis zum heutigen Tage mehr oder weniger aus.

An dieser Stelle soll die Arbeit ansetzen, handelt es sich trotz der kontroversen Auseinandersetzungen doch um eine Technologie die das Potential hat weitreichende sozioökonomische und auch wirtschaftliche Veränderungen herbeizuführen. Die Arbeit gliedert sich wie folgt, am Anfang soll dem Leser ein kurzer, verständlicher Einstieg in das Wesen der Technologie gegeben werden. Im weiteren Verlauf werden die Anwendungsmöglichkeiten sowie die Vor- und Nachteile aufgeschlüsselt. Den eigentlichen Kern bildet die Auseinandersetzung mit zwei Marktmodellen in denen die Technologie zum Einsatz kommt (Flexibles Fernsehen - BBC, Internettelephonie - Skype) und das nachfolgende Kapitel "Markt, Chancen und ökonomische Aspekte" in dem nocheinmal speziell auf betriebswirtschaftliche und ökonomische Zusammenhänge eingegangen werden soll.

Es handelt sich bei der Auseinandersetzung mit diesem Thema um ein sehr komplexes Gebiet, worin auch der Reiz dieser Ausarbeitung lag, daher ist nicht davon auszugehen das dieses Themengebiet vollständig abgehandelt wird, es soll eine in sich geschlossene Arbeit werden welche die Impulse und Möglichkeiten der Technologie Peer-to-Peer aufgreift und sich mit der Frage auseinandersetzt wie/wo diese Technologie gewinnbringend bzw. vorteilhaft eingesetzt werden kann.

Am Anfang der Arbeit stand eine grobe Gliederung und ich machte mich alsbald an die Recherche, musste jedoch feststellen das in den Bibliotheken ("öffentliche Bücherhallen" , "FH-Bibliothek") eher wenig Literatur zu diesem Thema zu finden war ... im Internet wurde ich nach Eingabe der entsprechenden Suchbegriffe jedoch relativ schnell fündig. Aus diesem Grund sind die Quellen grösstenteils PDF`s, Artikel und Beiträge aus dem Internet. So sammelte ich ersteinmal jegliches Material das zu finden war und ordnete alles, im weiteren Verlauf nahm ich dann eine feinere Gliederung vor und begann mit der Arbeit...

Michael Sturm Hamburg, den 11.01.2005

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2.1 Begriffserklärung Peer-to-Peer

"Peer-to-Peer ist ein System zum direkten Austausch von Ressourcen zwischen vernetzten Rechnern. Der Name kommt aus dem englischen (peer = Gleicher) und bedeutet soviel wie "von gleich zu gleich". Er beschreibt die Architektur, die diesem Netzwerktyp zu Grunde liegt." (1)

Als Peer werden grundlegend alle Geräte in einem geschichteten Kommunikationsnetzwerk bezeichnet, die auf der gleichen Protokollebene arbeiten, dies können auch Mobiltelephone, PDA`s, Notebooks etc. sein.

Alle an das Netz angeschlossenen Rechner (Peers) sind gleichberechtigt, sie können gleichermaßen als Client und als Server agieren (s. Abb. 1). Anders als im klassischen Server-Client-Modell (s. Abb. 2) können dadurch Ressourcen, also Programme, Dateien oder auch Rechenleistung und Festplattenplatz, direkt unter den Peers ausgetauscht bzw. verteilt werden. Dabei bestimmt jeder User selbst, welche Ressourcen er in dem P2P-Netz zur Verfügung stellt.

"In der Informationstechnik ist der Gegensatz zum Peer-to-Peer-Prinzip das Client-Server-Prinzip. Hier gibt es den Server, der einen Dienst anbietet, und den Client, der diesen Dienst nutzt. Der Kern des Begriffes liegt in der Rollenverteilung: Wenn man im Internet surft, ist der Browser kein Webserver und mit dem Webserver kann man nicht browsen." (2)

Peer

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Abb. 2 Abb. 1

Das P2P-Konzept ist nicht neu. Der Vorläufer des heutigen INTERNET ist das ARPANET, welches im Auftrag der US-Luftwaffe in den späten 1960er Jahren entwickelt wurde. Anfänglich waren durch das Netzwerk lediglich vier Forschungseinrichtungen vernetzt: das Stanford Research Institute, die University of Utah, die University of California in Los Angeles und die University of California in Santa Barbara. (3)

Das ursprüngliche ARPANET hatte zum Ziel, freie Computerressourcen auszutauschen und war architektonisch ein pures, dezentrales P2P-System. Grundsätzlich konnte jeder Host-Rechner Pakete erhalten und senden. Als P2P-Strukturen des frühen Internet seien in diesem Zusammenhang “Usenet” und “DNS” genannt. Man könnte diese frühe Form als “Internet der 1. Generation” bezeichnen.

(1) Artikel: "Mein Netz, dein Netz" Autor: Joachim Frhr. v. Lüninck (2) http://de.wikipedia.org/wiki/Peer-to-Peer (3) http://de.wikipedia.org/wiki/ARPANET

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Somit galt das Internet lange Zeit als Kommunikationsmedium, bevor es durch viele Anwendungen eine Server-Client-Struktur erhielt. Bis 1994 dominierte die Art von Vernetzung, bei der jedem Teilnehmer, unterstützt durch das DNS-System, eine statische IP-Adresse zugeteilt wurde.

Die Erfindung des Browsers und die daraus resultierende Kommerzialisierung bzw. Erschließung des Internet durch zahlreiche User führte zu einem Wandel. Von nun an bestand die Möglichkeit, z.B. per Modem kurzzeitig dem Verbund von „festvernetzten“ Rechnern beizutreten. Es kam zu einem Mangel an fest zuteilbaren IP-Adressen ^s.Anh.1) . PC`s konnten nicht mehr direkt miteinander kommunizieren, sondern mussten sich an einen zentralen Server wenden, der ihnen bei jedem Zugang zum Internet eine temporäre Adresse zuwies.

Im Verlauf dieser Entwicklungen etablierte sich das “Internet der 2.Generation”, welches den derzeitigen Entwicklungsstand repräsentiert. Diese Entwicklung ist jedoch noch nicht abgeschlossen und das Verlangen und der Bedarf hin zu einer dezentralen Struktur des Internet wächst... ^vgl.(4) “Wir befinden uns inmitten eines Transformationsprozesses der Netzwerkarchitekturen undtopologien, welcher langsam das Landschaftsbild von Computern, Netzwerken und Kommunikation verändert.

Distribution und Dezentralisation, diesmal mit XML als Basis, bilden den Kern dieses Prozesses, welcher das Internet zurück zu einem interaktiveren, flacheren und symmetrischeren Two-Way-Netz führen wird.” ⁽⁵⁾ Anmerkend:

(eine andere Interpretation von P2P ist auch Person to Person, welche sich auf die zwischenmenschliche computergestützte Kommunikation bezieht oder auch Programm to Programm - die Kommunikation zwischen "intelligenten Agenten" )

2.2 P2P - Modelle

Grundsätzlich gibt es zwei unterschiedliche Formen von P2P-Architekturen. Es sind dies, die reine oder pure P2P-Form (dezentrale Architektur) und die zentrale Architektur (assistiertes P2P). Desweiteren gibt es noch hybride Formen. Es sollen nun einmal die wesentlichen Unterschiede veranschaulicht werden.

2.2.1 dezentrale Architektur (pures P2P)

Ein dezentrales Peer-to-Peer System stellt eine völlig autarke Einheit zum Austausch von Ressourcen dar. Alle Rechner sind Peers, die miteinander kommunizieren. Jeder Nutzer benötigt eine entsprechende Client-Software, um als Knotenpunkt im Netz zu fungieren. Die einzelnen Knoten werden auch Servents genannt, da sie Server und Client zu gleich sind. Jeder Servent sucht sich einen Knoten, der wiederum mit anderen Knoten verbunden ist, was dann insgesamt ein Netzwerk aufspannt. Die Daten befinden sich auf den einzelnen Rechnern der Teilnehmer und werden der gesamten Gemeinschaft zur Verfügung gestellt.

Der Vorteil dieser Systeme ist die fehlende zentrale Komponente (Server), wodurch die Robustheit des Netzwerkes gewährleistet wird. Der Ausfall eines Knotens hat keine Auswirkung auf den Rest des Netzes.

Um in einem solchen Netzwerk Anschluss zu finden, muss man mindestens ein Mitglied kennen, dessen IP-Adresse ^s.Anh.1) man beim ersten Mal ansteuert. Hat man eine Verbindung, ist man sofort mit einem Teil des Netzes verbunden.

(4) Diplomarbeit: Peer-to-Peer Architekturen und Applikationen für Kollaboration und Kooperation. Autor: Simon Michel

(5) Diplomarbeit: Peer-to-Peer Architekturen und Applikationen für Kollaboration und Kooperation. Seite: 18

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Wird eine Suchanfrage gestartet, so leitet der eigene Servent diese an alle mit ihm verbundenen Servents weiter, die dann entweder antworten oder wiederum alle mit ihnen verbundenen Servents anfragen. Es entsteht eine Art Kettenbrief von Suchanfragen (s. Abb. 3) . Damit das Netz nicht überlastet wird und eine Suche auch einmal zu Ende ist, wird jede

Suchanfrage mit einem Zähler, einer sogenannten Time-To-Live (TTL) versehen. Jeder angefragte Servent zieht vom Zähler 1 ab, bis dieser auf Null ist. der Suche in solch einem Netzwerk ist, dass Knoten die sich nicht permanent im Netz befinden, sich jedes mal einen erneuten Zugang suchen müssen. Das grösste Problem solcher P2P-Modelle ist wohl das sogenannte “Freeriding” oder auch “Freeloading”, was bedeutet, dass Nutzer mehr herunterladen, als sie selbst dem Netz zur Verfügung stellen. Einen der bekanntesten Vertreter für dezentrales P2P stellt die File-Sharing-Software “KaZaA” dar.

2.2.2 zentrale Architektur (assistiertes P2P)

Zentrale Peer-to-Peer-Systeme, auch assistiertes P2P genannt, stellen keine P2P-Technologie im eigentlichen Sinne dar. Denn sie beruhen auf einer zentralen Komponente, die als Verwaltungsinstanz agiert. Dieser zentrale Server indexiert die verbundenen Computer und die verfügbaren Dateien. Ein somit erstelltes Verzeichnis dient den Clients dann als Übersicht über die verfügbaren Ressourcen. Bei einer Anfrage, oder der Suche nach einer bestimmten Datei generiert der Server eine Liste mit Dateien, die dieser Anfrage entsprechen. Aus dieser Liste wählt sich der Client die gewünschte Datei aus und stellt eine direkte Verbindung mit dem Rechner her, auf dem sich die Datei befindet. Der Download wird auf direktem Wege zwischen beiden Anwendern vollzogen, deshalb zählt man diese semizentralen Systeme auch zum Peer-to-Peer.

Der Vorteil dieser Architektur ist das zentrale Verzeichnis, was sich schnell und regelmäßig aktualisieren lässt und somit eine effiziente Suche nach Dateien ermöglicht. Bei dieser Topologie sind alle Client-Rechner mit dem Netz des Servers verbunden, wodurch die Anfrage alle angeschlossenen User erreicht und die Suche erfolgreicher wird. Allerdings stellt der zentrale Server auch einen bedeutenden Nachteil dar, da nur er den zugang zum Netz gewährt und somit die Gefahr eines „Single Point of Failure“ ^s.Anh.2) besteht. Mit anderen Worten: fällt der Server aus blockiert das auch alle weiteren Anfragen und Anwendungen.

Einen Anwendungsbereich des zentralen P2P stellt das “Distributed Computing” dar, auf das im Kapitel 3. noch einmal ausführlicher eingegangen werden soll. Auch die Musiktauschbörse "Napster" stellt einen Vertreter für assistiertes P2P dar.

(6) Artikel: "Gnutella und Co: Ein Praxisbericht über aktuelle Peer-to-Peer-Systeme" S.5

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3. Welche Möglichkeiten erschliessen sich mit P2P-Netzwerken

Im folgenden sollen die vier grundsätzlich unterscheidbaren Anwendungsbereiche, die sich durch eine P2P - Architektur ergeben, kurz beschrieben werden. 3.1 Kommunikation/Instant Messanging

Unter dem Begriff Instant Messaging können sämtliche Anwendungen zusammengefasst werden die eine zeitnahe - direkte Kommunikation zwischen mehreren Teilnehmern ermöglichen.

Der aktuell angemeldete Benutzer eines solchen Dienstes bekommt beispielsweise eine Nachricht auf den Bildschirm sobald sich ein weiterer Benutzer anmeldet bzw. online geht. Neben dieser Komponente, wie man sie beispielsweise eingebettet in den Netscape Browser, unter dem Nahmen AIM (AOL Instant Messanger) findet, ergeben sich eine Reihe weiterer Komponenten. Zu nennen wären hier: Das Versenden einfacher Textnachrichten als auch die Möglichkeit Dateien auszutauschen und "Chatrooms" die somit eine Kommunikation mit Live-Charakter ermöglichen. Darüber hinaus ergibt sich die Möglichkeit Telefongespräche oder sogar Videokonferenzen zwischen weltweit operierenden Team`s zu realisieren. Kurzum kombinieren diese Dienste die Möglichkeiten von E-mail, Chat, FTP u.a., mit einer jederzeitigen Verfügbarkeitsinformation.

Auf dem Markt sind mehrere konkurrierende Systeme vertreten, beispielsweise von den Firmen AOL, ICQ und Microsoft (MSN). Ein Nachteil besteht wohl darin, dass sich hier bisher noch kein einheitlicher Industriestandard durchsetzen konnte und die Benutzer somit gezwungen sind, ein System desselben Herstellers zu nutzen. Als besonderes Beispiel hier noch zu nennen die Instant Messaging Plattform Jabber . Jabber ist ein Open-Source Projekt und versucht eine Brücke zwischen den verschiedenen inkompatiblen Instant Messaging Protokollen zu schaffen. Gleichfalls wird versucht auch mobile Geräte zu berücksichtigen (PDA, Notebook, etc). (7)

3.2 File Sharing/Ressource Sharing

Der Begriff File Sharing, was frei übersetzt soviel bedeutet wie Datei-austausch (engl. Sharing - übersetzt: teilen, teilhaben) ist wohl spätestens mit dem Erscheinen der Musiktauschbörse "Napster" im Jahre 1999 zum Modewort erhoben worden und seitdem auch nicht mehr aus der Begrifflichkeit des Internet wegzudenken...

Eine Definition könnte man wie folgt formulieren: "File Sharing Systeme dienen dem Austausch und der gemeinsamen Nutzung von Dateien zwischen zwei oder mehreren Teilnehmern/Rechnern im Internet oder einem lokalen Netzwerk. Dabei muss festgelegt sein, auf welche Dateien, Verzeichnisse oder Datenträger zugegriffen werden darf. " Ein betriebswirtschaftlich interessanter Aspekt ist, dass diese Technologie die Möglichkeit in Aussicht stellt: im betrieblichen Umfeld kostenintensive, zentrale Massenspeicher-Lösungen gegen eine dezentrale Datenhaltung auf bereits vorhandenen Desktop PC`s zu ersetzen. Damit würden typische Single-Point-of-Failure Schwachstellen elemeniert. ^vgl.(8) Es gibt verschiedene Möglichkeiten wie dieser Austausch organisiert wird, insbesondere beim File-Sharing muss unterschieden werden zwischen der dezentralen Netzwerk-Architektur und der zentral gestützten Architektur (assistiertes P2P), siehe auch Kap. 2.2.

(7) http://www.jabber.org/

(8) "Peer-to-Peer Anwendungsbereiche und Herausforderungen" von Detlef Schoder und Kai Fischbach S.6