P2P Sistemas distribuidos

 

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CENTRO UNIVERSITÁRIO CARIOCA

CONCEITOS E PROTOCOLOS PARA INTERNET

REDES P2P

 

ALUNOS:

Artur Souza Garcia

Marlon Lima Serra

Karen Salazar

 

Conceito

Peer-to-peer (do inglês par-a-par ou simplesmente ponto-a-ponto, com sigla P2P) é uma arquitetura de redes de computadores onde cada um dos pontos ou nós da rede funciona tanto como cliente quanto como servidor, permitindo compartilhamentos de serviços e dados sem a necessidade de um servidor. Os recursos e as informações passaram a ser disponibilizados de forma mundial.

Descentralização

A correta operação de sistemas P2P não depende da existência de um sistema de administração centralizado. Assim, sistemas P2P se confundem com sistemas descentralizados. Num sistema totalmente descentralizado, não só todos os hospedeiros são iguais, mas também não há hospedeiros com atribuições especiais, como administração e descoberta de serviços. Na prática, construir sistemas totalmente descentralizados pode se tornar difícil, o que faz os projetistas geralmente adotarem paradigmas híbridos na construção de aplicações P2P. O DNS Domain Name System (Sistema de Nomes de Domínios), por exemplo, é um protocolo peer-to-peer, porém com um senso embutido de hierarquia. Há outros exemplos de sistemas P2P no seu núcleo e com alguma organização semi-centralizada, como o Napster e BitTorrent.

Heterogeneidade

Em redes peer-to-peer, a heterogeneidade dos recursos envolvidos é uma preocupação que deve ser levada em conta durante o seu projeto. Computadores e conexões administrados por diferentes usuários e organizações não têm garantias de ficarem ligados, conectados ou sem falhas, o que os torna necessariamente recursos voláteis. Isso torna a disponibilidade dos nodos de uma rede peer-to-peer imprevisível. Essa imprevisibilidade não permite garantir acesso a recursos individuais, já que eles podem falhar. Para contornar isso, é possível lançar mão da técnica de replicação, diminuindo consideravelmente a probabilidade de falha ao acessar um objeto replicado. A replicação pode também tornar o sistema mais confiável se utilizada para neutralizar a ação de nodos maliciosos, que interceptam o sistema e corrompem os dados, através de técnicas de tolerância à falhas bizantinas.

ARQUITETURAS P2P

Todas as arquiteturas peer-to-peer possuem uma característica em comum: Os dados são sempre transferidos diretamente entre os seus nós. Uma conexão de dados direta é criada entre os nós que solicitam o serviço e os que o disponibilizam. A diferença está no plano de controle, podendo ser centralizado, descentralizado ou híbrido.

Centralizada (Ou Estruturada)

Uma arquitetura centralizada utiliza uma configuração de cliente/servidor para as suas operações de controle. Cada nó presente na rede se loga individualmente no servidor central, informando quais recursos ele irá compartilhar com a rede. O servidor, por sua vez gerencia os bancos de dados de arquivos e usuários. As buscas por arquivos são enviadas para o servidor e, caso seja encontrado algum nó que possua tal arquivo, uma conexão direta entre o nó que deseja receber o arquivo e o nó que funcionará como servidor é criada.

Alguns exemplos de aplicações que utilizam o sistema de busca centralizada e compartilhamento de arquivos diretamente nos peers são o Napster, eDonkey e o eMule.

A facilidade das buscas por palavras-chave e de critérios múltiplos é uma das características positivas desse modelo, gerando uma busca rápida e ágil. Uma característica negativa é que, caso ocorra algum erro nos pontos centrais, esse erro acabará prejudicando toda a estrutura da rede, deixando-a assim também mais vulnerável a ataques.

Descentralizada (Ou Não Estruturada)

Os sistemas de peer-to-peer descentralizados não possuem nem um servidor centralizado, nem um controle preciso sobre a topologia da sua rede e o posicionamento de seus arquivos. Eles utilizam o modelo descentralizado puro e o modelo de supernó.

Descentralizado “Puro”

Aplicações com a arquitetura peer-to-peer pura não utilizam nenhum servidor central (no máximo o utiliza para logar um nó na rede). Os nós se conectam aleatoriamente a algum outro participante da rede e todas as requisições são enviadas por meio de difusão, utilizando um algoritmo de flooding (ou inundação). Cada nó age como um servidor para lidar com as requisições de outros nós, ao mesmo tempo em que age como um cliente para receber serviços providos por outros nós. Nessa arquitetura, os nós também são chamados de “servents” (Servers + clients).

As aplicações Gnutella e FreeNet são exemplos de aplicações descentralizadas.

O mau desempenho das pesquisas devido à necessidade de contactar muitos nós e aguardar a resposta, e ao alto tráfico de overhead para simplesmente se manter a rede ativa e funcionando, as redes peer-to-peer puras tem caído rapidamente no desuso.

Modelo Supernó

Os sistemas que utilizam o modelo supernó não possuem um diretório centralizado, mas supernós que são designados dinamicamente baseados nos recursos computacionais dos peers. Supernós são peers poderosos que disponibilizam serviços de indexação de arquivos para seus peers conectados, conhecidos como nós folhas, que possuem menor poder computacional.

Diferentemente dos sistemas centralizados, os supernós mantém um arquivo de índice dos seus nós folhas conectados, refletindo apenas uma visão parcial da rede. O índice de arquivos armazena informações dos arquivos disponíveis e compartilhados por nós folhas e suas correspondentes localizações. Quando um nó folha realiza uma busca, eles antes procuram pelos arquivos nos índices de arquivos mantidos nos supernós. Caso sejam encontrados resultados, eles são retornados aos nós folhas de uma vez, melhorando assim o desempenho em relação ao algoritmo de inundação.

Um exemplo dessa abordagem é o FastTrack.

Híbrida

As arquiteturas híbridas são a mais recente inovação na comunidade peer-to-peer. A sua meta é oferecer o melhor das duas arquiteturas, centralizada e descentralizada.

Através da introdução dos chamados ultrapeers, as arquiteturas híbridas possuem propriedades de ambas as arquiteturas anteriores. O Ultrapeer fará o papel do servidor na arquitetura centralizada, mas apenas para um subgrupo de peers. Os diversos ultrapeers são conectados entre si através de uma rede peer-to-peer pura. Assim, as arquiteturas híbridas introduzem duas camadas ao plano de controle: Uma de peers “normais” se conectando aos ultrapeers em uma arquitetura cliente/servidor e uma de ultrapeers se interconectando através de uma rede peer-to-peer pura.