Budapest University of Technology and Economics, Faculty of Electrical Engineering and Informatics

Számítógép hálózatok (nem kizáró ok)

A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

Napjaink hálózatainak egyik legfontosabb jellemzője az a paradigmaváltás, mely a központosított kliens-szerver tipusú architektúrák helyettesítését érinti új generációs elosztott peer-to-peer (P2P; egyenrangú) rendszerekkel. A jövő hálózatai nagy valószínűséggel az ezen rendszerek által szolgáltatott új kommunikációs technológiákra fognak majd épülni. Ennek tudatában, fontosnak tartjuk megismertetni a hallgatókat a peer-to-peer kommunikáció elveivel és hasznosítási lehetőségeivel.

       Egy peer-to-peer hálózatban a résztvevő csomópontok kölcsönösen egyenrangúnak tekintik egymást, és megosztják számítási kapacitásukat, adataikat vagy alkalmazásaikat a többi csomóponttal, anélkül, hogy egy központilag menedzselt és ellenőrzött rendszer vezérelné a kapcsolattartást. A peer-to-peer technológia a Napster-típusú fájlcserélő rendszerek által vált ismertté és népszerűvé az elmúlt néhány évben. Valójában azonban egy ennél sokkal általánosabb fogalomról, egy új hálózati kommunikációs alapelvről van szó. A jövő hálózatait a jelenleginél nagyságrendekkel nagyobb számú, többnyire mobil, vezetéknélküli eszköz ad hoc kommunikációja jellemzi majd. A peer-to-peer típusú elosztott rendszerek, a ma létező megoldásokkal ellentétben, jól illeszkednek ezen hálózatok elvárásaihoz.

A tárgy konkrét célja megismertetni a hallgatót a peer-to-peer hálózatok működési elveivel és hasznosítási lehetőségeivel. Részletesen bemutatjuk továbbá a mobil ad hoc hálózatokat és az alkalmazási szintű multicast (többesadás) protokollokat, mint a peer-to-peer kommunikációs elvet megvalósító két megoldást.

1. hét

Bevezető fogalmak. Definició. A peer-to-peer hálózatok sajátosságai, tulajdonságai. Az Internet fejlődése és a P2P alkalmazások kialakulásának háttere. Usenet - nulladik generációs P2P hálózat, newsgroup létrehozása, feliratkozás, üzenetek terjesztése. Napster - első generációs fájlcserélő, központosított architektúrával. DirectConnect, DC++. Előnyök, hátrányok. A keresés kezelése.

2. hét

Elárasztás alapú fájlcserélő megoldások. Gnutella – működés, üzenetfejléc felépítése, üzenettípusok, többszöri kézbesítés elkerülése, előnyök, hátrányok, freeriding, freeloading kérdése. Hierarchikus rendszerek. Kazaa architektúra, topológia felépítés, supernode választás, keresés, üzenettípusok, részvételi szint figyelembe vétele. Kazaa kliensek. Jogi kérdések.

3. hét

Anonimitást biztosító P2P rendszerek. Freenet – üzenet típusok, Data Store szerepe, működése, a keresések továbbítása, lavina effektus, slashdot effektus. Elosztott letöltésre épülő megoldások. A BitTorrent alkalmazás működése: rendszerelemek, choking – unchoking mechanizmus, letöltési szabályok, Tracker nélküli BitTorrent megoldások. Jogi kérdések. A Pirate Bay per.

4. hét

Kulonbségek a strukturált és a strukturálatlan rendszerek között. Elosztott hash táblák (DHT). DHT rendszerek szerepe a P2P hálózatok útválasztásában és a tartalom kereső eljárások javításában – alapelvek. Tartalom alapján címzett hálózatok (Content Addressable Networks). Optimalizálási megoldások. Valóságok, zónák túlterhelése. Chord gyűrűk. Mutató táblák szerepe, feltöltése, a keresés gyorsítása.

5. hét

Utótag alapú útválasztás – Tapestry. Címzés, szomszédossági térkép szerepe, feltöltése, a gyökér csomópont szerepe, surrogate routing, hibatűrő útválasztás. XOR metrika alapú keresés – Kademlia. A Chrod típusú megoldások hátrányai. A Kademlia rugalmas útválasztási mechanizmusa. A k-vödrök szerepe, párhuzamos keresés, új csomópont érkezésének és távozásának kezelése.

6. hét

Hierarchikus DHT-k. Felépítés, hierachikus keresés, előnyök. DHT rendszerek alkalmazása mobilitás kezelésére. DHT-k alkalmazása szolgáltatásmegtagadásos (Denial of Service) támadások kivédésére. Az SOS rendszer. Rendszerelemek szerepe, a titkos proxy csomópontok jelentősége, a beacon csomópont, statikus és dinamikus támadások kezelése.

7. hét.

Peer-to-peer alapú beszédátvitel alapelvei, kihívásai, a tűzfalak és címfordító eszközök hatásai ezekre a rendszerekre. A Skype alkalmazás működése: rendszerelemek, belépési folyamat, supernode választás, keresés a rendszerben. Skype jellemzői, teljesítménye, supernode-ok megoszlása a világban. A Skype üzleti modellje, SkypeIn, SkyepOut, egyéb Skype szolgáltatások.

8. hét

Peer-to-peer műsorszóró, médialejátszó (p2p streaming, P2PTV) modell előnyei és hátrányai, összehasonlítás az IPTV rendszerekkel. Fájlcserélő és műsorszóró peer-to-peer rendszerek közti különbségek. Gyakorlatban elterjedt P2PTV rendszerek sajátosságai, jellemző paraméterei. A Zattoo technológia ismertetése. A Zattoo üzleti modellje és annak technológiai következményei, IPTVvs. Zattoo.

9. hét

ZH.

ZH eredmények kiértékelése.

A CoolStreaming és Anysee architektúrák, overlay és pletykálás. Anysee alkalmazás mint hibrid megoldás, vezérlési és média-továbbítási overlay közti optimalizálás. A SopCast alkalmazás működése: szövevényes topológia, rendszer inicializálása és működése.

10. hét.

Beavatkozás a P2P rendszerek működésébe. High churn támadások, Fájlszennyezés és indexmérgezés. Támadási példák a FastTrack és az Overnet hálózatban. Hogyan lehet védekezni ilyen támadásokkal szemben? Internet szolgáltatók (ISP) viszonya a P2P alkalmazásokhoz. Tartalom szolgáltatók viszonya a P2P alkalmazásokhoz. Támadni vagy együttműködni? 

11. hét

Forgalmi jellegzetességek, P2P forgalom azonosítása. Cache-elési politika, a cache-elés jogi vonatkozásai. Intelligens P2P rendszerek az ISP-k terhelésének csökkentésére - Proactive network Provider Participation for P2P (P4P). A fizikai topólógia felderítése egy CDN (Content Delivery Network) hálózat segítségével. Az Ono projekt céljai, a rendszer működése.

12. hét

A csoportos kommunikáció sajátosságai. A hálózati szintű (IP) multicast rövid áttekintése, előnyei és hátrányai. Miért nem terjedt el az IP multicast, és milyen esetekben lehet hasznos egy P2P alapú multicast megoldás? Peer-to-peer hálózatok a csoportos kommunikáció megvalósítására – ALM (Application Layer Multicast). Háló-alapú (mesh-first) módszerek – Narada.

13. hét

Fa-alapú (tree-first) megoldások – TBCP. Csatlakozás a TBCP fához, az optimális csatlakozási pont megtalálása, előnyök és hátrányok.. DHT-kra alapuló implicit módszerek. CAN-Multicast – Mini-CAN létrehozása, redundanciát korlátozó elárasztási szabályok. Bayeux – a Tapestry rendszerre épülő ALM megoldás. A multicast fa felépítése és lebontása, előnyök és hátrányok.  

14. hét

Peer-to-peer a nyilvános mobil hálózatokon. Mobil P2P alkalmazások sajátosságai, fájlcserélő alkalmazások adaptálása mobil rendszerekre. Együttműködést ösztönző mechanizmusok.

Pót-ZH, elővizsga.

• A szorgalmi időszakban: zárthelyi megírása
• A vizsgaidőszakban: írásbeli vizsga
• Elővizsga: van
  

Egyéni megbeszélés után, az Informatikai épület E.325-ös szobájában.

1. Ralf Steinmetz, Klaus Wehrle (eds.), „Peer-to-Peer Systems and Applications”, Springer LNCS 3485, 2005.
2. A. Oram (ed.), “Peer-to-Peer: Harnessing the Power of Disruptive Technologies.”, O'Reilly & Associates, 2001.