Sistemas Peer-To-Peer La plataforma JXTA

Introducción Peer-To-Peer (P2P): Compartición de recursos informáticos e información mediante intercambio directo. La comunicación es simétrica. Los equipos actúan como iguales (peers). Los peers cumple a la vez el papel de cliente y servidor. Alternativa a la arquitectura cliente/servidor.

Modelo cliente/servidor

Modelo cliente/servidor Modelo cliente/servidor: Un servidor ofrece servicio a muchas máquinas cliente. Gran extensión en las aplicaciones Internet: FTP, www, correo electrónico. Ventajas: Casi toda el procesamiento se realiza en el servidor. Clientes muy simples. Clientes pasivos. Inconvenientes: Conforme el número de clientes crece, la carga y la demanda de ancho de banda del servidor se incrementa impidiendo a este servir más peticiones. Direcciones IP dinámicas: impiden ofrecer servicios a otros usuarios. Redes privadas: los sistemas de seguridad (firewalls, NAT) impiden las conexiones externas.

Peer-To-Peer Cualquier equipo puede ofrecer un servicio a otro. Organización totalmente distribuida: No dependen de un servidor centralizado para ofrecer acceso a los servicios. Funcionan de forma independiente al sistema de nombrado de dominio (DNS). Distribuyen la responsabilidad de ofrecer servicios entre todos los peers de la red: Elimina las indisponibilidades de servicios debidas a caídas de los servidores. Mejora la escalabilidad.

Peer-To-Peer Ventajas: Inconvenientes: Posibles soluciones: Escalabilidad. Agregación de información. Disponibilidad. Tolerancia a fallos. Inconvenientes: Redundancia. Las peticiones de servicio no son deterministas: Dos clientes que soliciten el mismo recurso pueden conectarse con máquinas completamente diferentes, a través de rutas diferentes, y posiblemente con resultados diferentes. Los servicios no siempre están disponibles. Posibles soluciones: Acceso redundante a los recursos: El servicio está disponible mientras exista un peer conectado.

Peer-To-Peer

Elementos de P2P. Peers. Peer: Cualquier entidad capaz de realizar una tarea útil y comunicar el resultado de dicha tarea a otra entidad de la red, bien directa o indirectamente. Puede desde ser una aplicación en una sola máquina, una aplicación distribuida en varias máquinas o cualquier dispositivo. Tipos de peers: Peers simples: Sirven a un solo usuario final, permitiendo a este usuario ofrecer y utilizar servicios de otros peers. Peers rendezvous: Permite descubrir a otros peers o recursos. Responden directamente o propagan la consulta. Peers enrutadores: Permite la comunicación entre peers que no tienen conectividad física directa (firewalls, NAT’s).

Elementos de P2P. Peer groups. Peer group: Conjunto de peers que comparten un interés u objetivo común definido por todos los miembros del grupo. Objetivos de los peer groups: Crear entornos seguros. Establecer políticas de seguridad (login/password, PKI, etc). Publicar contenidos protegidos de acceso restringido. Crear entornos limitados. Crear dominios de especialización (divisiones lógicas). Limitar las búsquedas de recursos. Crear entornos de monitorización. Monitorizar el estado de un grupo de equipos.

Elementos de P2P. Transporte de red. Transporte de red: Capa de procesamiento responsable de la transmisión de los datos. Puede ser un protocolo de bajo nivel, como UDP o TCP, o un protocolo de alto nivel, como HTTP o SMTP. Puede dividirse en tres componentes: Extremos: El origen inicial o destino final de cualquier fragmento de datos transmitido en la red. Un extremo corresponde a las interfaces de red utilizadas para enviar y recibir datos. Tuberías: Canales virtuales de comunicación asíncronos y unidireccionales que conectan uno o más extremos. Mensajes: Contenedores de datos transmitidos a través de una tubería desde un extremo a otro.

Elementos de P2P. Servicios. Servicios: funciones y capacidades que los peers ofrecen al resto de la red. Permiten a los dispositivos el acceso a los recursos. Pueden dividirse en dos categorías: Servicios de peer. Funciones que ofrece un peer determinado de la red a otros peers. Las capacidades de este servicio son propias del peer y sólo estarán disponibles mientras se encuentre conectado a la red. Servicios de peer group. Funciones que ofrece un peer group a sus miembros. Pueden ser suministrados por varios miembros: acceso redundante. El servicio se encuentra disponible mientras exista algún miembro del peer group conectado.

Elementos de P2P. Anuncios. Anuncio: Representación estructurada de una entidad, servicio o recurso publicado por un peer o un peer group como parte de una red P2P. Todo recurso se identifica mediante anuncios: Peers, peer groups, tuberías, extremos, servicios y contenidos.

Elementos de P2P. Protocolos. Protocolo: Método de estructurar el intercambio de información entre dos o más participantes mediante reglas previamente acordadas por todas la partes. En P2P, se definen protocolos para: Encontrar peers en la red. Averiguar los servicios ofrecidos por un peer. Obtener información de estado de un peer. Invocar un servicio de un peer. Crear, unirse o dejar un peer group. Crear conexiones con otros peers. Enviar mensajes de ruteo a otros peers. La definición de los protocolos se reduce a la definición del intercambio de anuncios correspondiente.

Elementos de P2P. Nombrado. Todo recurso debe identificarse de forma única: Peers, peer groups, tuberías, contenidos. Una red P2P pura debe utilizar un esquema de nombrado independiente del transporte de red y del sistema operativo. Independiente de la localización.

P2P. Mecanismos de descubrimiento Descubrimiento: Proceso de localización de los recursos de la red. El descubrimiento de recursos consiste en la búsqueda de los anuncios correspondientes. Tipos de descubrimiento: Pasivo: Mantener en una caché los anuncios descubiertos anteriormente en la que buscarán la información de los recursos de la red. Directo: Utiliza los mecanismos de broadcast o multicast para encontrar peers en la misma LAN. Indirecto: Se consulta a peers intermediarios (rendezvous) sobre los anuncios.

P2P. Mecanismos de descubrimiento Descubrimiento pasivo

P2P. Mecanismos de descubrimiento Descubrimiento directo

P2P. Mecanismos de descubrimiento Descubrimiento indirecto

P2P. Retos para la comunicación Los firewalls y NAT presentes en las redes corporativas representan un serio obstáculo para la comunicación P2P. Firewalls: Son utilizados para proteger las redes privadas contra conexiones no autorizadas provenientes del exterior o del interior de la red. Utilizan filtrado de IP’s y protocolos. Bloquean conexiones entrantes: Un peer externo no puede conectarse a uno interno. Los peers internos suelen estar restringidos a utilizar sólo ciertos protocolos: SMTP, HTTP.

P2P. Retos para la comunicación

P2P. Retos para la comunicación Network Address Translation: Técnica utilizada para mapear un conjunto de direcciones IP privadas dentro de una red interna a un conjunto de direcciones IP externas de una red pública. Se utilizan por muchas razones: Elimina la necesidad de una dirección IP pública para cada equipo dentro de una red privada. Permite proteger la red al existir un único punto de entrada. Sólo autoriza las conexiones entrantes que fueron originadas dentro de la red.

P2P. Retos para la comunicación

P2P. Retos para la comunicación Solución: La única herramienta de que disponen los peers para atravesar firewalls/NAT es su capacidad para crear conexiones de salida hacia los equipos externos. Se pueden usar protocolos permitidos por el firewall para realizar mediante túnel conexiones al exterior.

P2P. Retos para la comunicación

Aplicaciones P2P. Compartición de ficheros: Kazaa, Emule. Monitorización de datos Mensajería instantánea: ICQ. Búsqueda en la web. Motores de búsqueda. Computación distribuida.

Cliente servidor vs. P2P Cliente/servidor P2P Tráfico de red Asimétrico, tráfico de subida bajo aceptable. Simétrico. Contenido Centralizado en el servidor. Distribuido entre los peers. Direccionamiento Estático, utilizando DNS, NAT, puertos bien conocidos (80). Dinámico, registros en tiempo real. Tratamiento de NAT/firewall. Rendimiento Decrece con el número de usuarios. Aumenta con el número de usuarios.