Les Réseaux « peer to peer »

Les Réseaux « peer to peer »
S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003
Plan Le peer to peer Définition Historique Applications Les différentes architectures Comparatif (avantages / inconvénients) Le protocole Gnutella Le projet JXTA S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Le peer to peer : Définition
Peer to peer en français : « d’égal à égal » ou « pair à pair » Système d'échange direct de ressources entre machines connectées en réseau Se distingue fondamentalement de l’architecture client / serveur S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Le peer to peer : Historique
Années 60 : à l’origine Internet était axé sur l’ échange d’informations entre universités (Arpanet) 1999 : Napster (S.Fanning), architecture centralisée qui compte plus de d’usagers en 2000 2000 : Gnutella (AOL – Nullsoft), architecture décentralisée 2001 : Kazaa (Zennstrom & Fiis) , projet JXTA (Sun), architecture centralisée-décentralisée S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Le peer to peer : Applications
Calcul distribué Ex : projet SETI Échange de fichiers Ex : Napster, Gnutella, Kazaa, … Stockage distribué, plate-forme de développement et groupes de collaboration Ex : JXTA S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Le peer to peer : Architectures
Architecture centralisée : Mise en relation à partir du serveur Puis liaison directe entre les clients Architecture client / serveur : Ce n’est PAS un réseau peer to peer Ici tout passe par le serveur Aucune liaison directe entre les clients S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Architecture décentralisée : Égalité entre tous les utilisateurs Liaisons établies de proche en proche Requêtes transférées et relayées Fichiers transférés directement du demandeur au donneur Réseau en perpétuelle mutation S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Architecture centralisée-décentralisée (utilisation d’ « ultra-peers ») : Pratiquement le même schéma que l’architecture décentralisée Permet de palier au problème de la bande passante S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Le peer to peer : Comparatif
P2P centralisé Avantage : Efficacité des recherches, facilité d'utilisation Inconvénients : Complètement tributaire du serveur central Aucun anonymat n'est garanti Possibilité pour le serveur central de créer des fichiers clients et des profils d’utilisateurs pour les revendre à des compagnies spécialisées S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

P2P décentralisé Avantages : Grande souplesse, grande robustesse Anonymat (relatif) assuré car il n'y a pas de serveur qui stocke des données sur les utilisateurs Inconvénients : Problèmes au niveau de la bande passante Anonymat => risques de piratage et d’échange de données illégales S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

P2P centralisé-décentralisé Avantages : Les mêmes qu’en décentralisé Plus de bande passante Inconvénients : Choix difficile des ultra-peers Compliqué à mettre en place S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Plan Le peer to peer Le protocole Gnutella Introduction Description Inconvénients Nouvelle version Le projet JXTA S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Le protocole Gnutella : Introduction
Développé en 2000 par NullSoft (J.Frankel & T.Pepper) qui fut ensuite racheté par AOL-Time-Warner Dédié avant tout au partage de fichiers Chaque utilisateur joue à la fois le rôle de client et de serveur : on les appelle les servants S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Le protocole Gnutella : Description
Ce protocole fonctionne au moyen de 5 descripteurs principaux : Ping Pong Query QueryHit Push Ces descripteurs permettent la transmission : Des infos entre les servants (nœuds) du réseau Des règles qui régissent l'échange de ces descripteurs S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

EN-TETE des descripteurs : Descriptor ID : identifie le descripteur de façon unique Payload Descriptor : 0x00 : Ping 0x40 : Query 0x81 : Push 0x01 : Pong 0x80 : QueryHit TTL : « time to live » indique le nombre de sauts que peut encore effectuer le descripteur entre servants Gnutella avant sa destruction Hops : nombre de sauts déjà accomplis Payload Length : indique la longueur du descripteur suivant immédiatement l'en-tête DescriptorID Payload Descriptor TTL Hops Payload length 16 17 18 S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Descripteur PING N'a pas de Payload associé Ne contient qu’ un en-tête dans lequel Payload Lenght vaut 0x et Payload Descriptor vaut 0x00 Permet de sonder le réseau à la recherche d'autres servants Chacun des servants qui reçoit un Ping répond avec un Pong S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Descripteur PONG Port : numéro de port sur lequel le servent atteint peut accepter les connexions incidentes. IP Adress : adresse IP du servent atteint. Nb of files shared, Nb of kB shared : nombre de fichiers et nombre d'octets de données partagés par le servant défini par le port et l'adresse IP précédents. N.B : à un Ping reçu, plusieurs Pongs peuvent être renvoyés. Cela permet à un servant de renvoyer des infos le concernant personnellement, mais aussi des infos qu'il gardait en mémoire cache sur d'autres servants. Port IP adress Nb of files shared Nb of kB shared 2 6 S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Descripteur QUERY Minimum speed : vitesse minimale (en ko/s) des servants qui doivent répondre à ce message. Les servants plus lents que ce seuil ne sont pas censés répondre Search Criteria : Cette chaîne contient des critères de recherche, tels que des noms de fichier, ou des types de fichiers (MP3, jpeg,...) et se termine par 0x00 Sa longueur n'est limitée que par le Payload length de l'en-tête Minimum speed Search Criteria … S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Descripteur QueryHit Nb of hits : Nb de "coups au but" dans le Result Set Port : Le numéro de port sur lequel le servant atteint peut accepter les connexions incidentes IP Adress : Adresse IP du servant atteint Speed : Vitesse du servant atteint Nb of hits Port IP Adress Speed Result Set Servant ID 1 3 7 11 n n+16 S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Descripteur QueryHit Result Set : File Index : nombre attribué par le servant répondant, destiné à identifier de façon unique le fichier correspondant à la requête. File Size : Taille en ko du fichier référencé par File Index. File Name : Nom du fichier référencé par File Index, se termine nécéssairement par 0x0000. Sa taille est limitée par le champ Payload Lenght de l'en-tête. Nb of hits Port IP Adress Speed Result Set Servant ID 1 3 7 11 n n+16 File Index File Size File Name 4 … S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Descripteur QueryHit Servant ID : Chaîne de 16 octets qui identifie le servant répondant à la requête. Un QueryHit n'est envoyé que si le servant possède des fichiers correspondants aux critères de recherche d'un Query Le champ Descritpor ID dans l'en-tête du QueryHit doit contenir la même valeur que le champ Descritpor ID de l'en-tête du Query Nb of hits Port IP Adress Speed Result Set Servant ID 1 3 7 11 n n+16 S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Descripteur PUSH Servant ID : Chaîne de 16 octets qui identifie le servant à qui l'on demande de "pousser" le fichier référencé par File Index. File Index : Cet index détermine le fichier qui doit être "poussé" à partir du servent cible. IP Adress : Adresse IP du servant vers lequel le fichier référencé par File Index doit être "poussé". Port : Port vers lequel le fichier référencé par File Index doit être "poussé". Servant ID File Index IP adress Port 16 20 S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Descripteur PUSH Utilité : Palier au problème des FireWalls Lorsqu’on est derrière un firewall, au lieu d’initier soit même la connexion, le servant qui possède le fichier l’initialise en « poussant » le fichier S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Routage des descripteurs Les Pongs (resp. QueryHit, Push) empruntent le même chemin que les Pings (resp. Query ) auxquels ils répondent Un servant recevant un Ping (ou Query) le transmettra à tous ses voisins immédiats, sauf celui d'où provient le descripteur Chaque servant, à la réception d'un descripteur, décrémente son TTL et incrémente son Hops TTL = 0 => le descripteur n'est plus transmis Non transmission des descripteurs ayant le même payload et DescriptorID qu’un autre reçu précédemment S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

A se connecte A envoie un Ping à B et C B et C répondent avec un Pong Un Query est lancé par A Le Query est relayé jusqu'à un servent possédant les fichiers demandés Celui-ci renvoie un QueryHit contenant la liste des fichiers vérifiant les critères de recherche Le téléchargement se fait via HTTP S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Le protocole Gnutella : Inconvénients
Réseau inondé de Pings : si la connectivité moyenne d'un servant est de n, on obtient n^TTL Pings sur le réseau ! Beaucoup d’utilisateurs ont une connexion lente (modem 56K) Problème du descripteur Push : un servant ne sait pas s'il se trouve derrière un Firewall ou encore que le servant qu'il essaye de joindre se trouve derrière un Firewall Immense gâchis de bande passante S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Le protocole Gnutella : Nouvelle version
Concept des ultrapeers Hierarchie des nœuds Choix des ultrapeers basé sur les capacités de calcul et de bande passante S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

L’ultrapeer envoie périodiquement des "indexing queries" à ses fils qui répondent en envoyant chacun leur liste de fichiers partagés L’ultrapeer ne fait suivre les Query qu’aux clients qui ont une entrée correspondante. Concept compatible avec les clients anciens qui sont vus comme des ultrapeers sans fils. S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Choix des ultrapeers : L’ordinateur ne doit pas être situé derrière un firewall et doit avoir un système d’exploitation relativement récent. Doit avoir une bande passante et un processeur de bonne qualité. Doit être sur le réseau depuis assez longtemps. S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Le protocole Gnutella : Problème
Beaucoup de « pillards » Répartition des fichiers inégales S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Le protocole Gnutella : Solution
Réplication des données Réplication après téléchargement Réplication « sur le chemin » Réplication au hasard Evite une concentration des fichiers Difficile à mettre en place S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Quelques clients Gnutella :
LimeWire Shareazaa BearShare Gnucleus Morpheus Ares S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Exemple de client Gnutella : FreeWire
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Plan Le peer to peer Le protocole Gnutella Le projet JXTA Introduction L’architecture Les concepts Les protocoles Conclusion S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

JXTA : Introduction Pourquoi un tel projet ? De plus en plus d’internautes Un engouement pour le p2p Les mêmes problèmes rencontrés par les développeurs Les objectifs Interopérabilité : facilité de localisation et de communication quels que soient les systèmes Indépendance envers les plates-formes : langages (C, Java…), systèmes (Windows, Unix…) et réseau (TCP/IP, Bluetooth…) Ubiquité : tout type de support (PDA, routeurs, ordinateurs…) S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

JXTA : Architecture La structure possède 3 couches : Le noyau : JXTA Core La couche des services : JXTA Services La couche des applications : JXTA Applications S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

JXTA : Architecture JXTA Core Encapsule le minimum pour avoir un réseau p2p Les applications communiquent à travers ce noyau JXTA Services Propose différents services optionnels : Recherche, partage de fichier, authentification … JXTA Applications Couche la plus haute Instant messaging, , etc… S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

JXTA : Concepts Pipes Tubes de communication unidirectionnels pour envoyer et recevoir des messages Ils supportent tout type d’objets Deux types de connexions : Connexion point-à-point Connexion par propagation Annonces Messages XML qui nomment, décriventt et publient l’existence d’une ressource Durée de vie limitée S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

JXTA : Concepts Peer pipes S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

JXTA : Concepts Peer Entité qui peut communiquer à travers les protocoles JXTA. Fournissent une interface pour des connections point-à-point Recherchent des autres pairs pour former des relations passagères ou durables appelées « peer groups » Peer Groups Collection de peers coopérant et fournissant un ensemble de services communs Un peer peut appartenir à plusieurs groupes Le groupe par défaut est le « Net Peer Group » S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

JXTA : Protocoles JXTA définit une série de messages XML pour la communication entre peers Utilisés pour découvrir d’autres peers, annoncer et trouver des ressources pour la communication et le routage Ils sont basés sur le principe question/réponse S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

JXTA : Protocoles Des protocoles aux nombres de six : Peer Discovery Protocol : trouver les annonces sur d’autres peers et rechercher des ressources (Peers, Peers group, pipe, services) Peer Resolver Protocol : envoyer et recevoir des requêtes génériques ciblées Peer Information Protocol : prendre connaissance du statut d’un autre peer Peer MemberShip Protocol : obtenir les autorisations pour accéder à un groupe Peer Binding Protocol : établir un Pipe entre 2 ou plusieurs peers Peer Endpoint Protocol : demander à un routeur les accès disponibles pour envoyer un message à un peer cible S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

JXTA : Conclusion Une technologie encore jeune De nombreuses applications en cours de développement Un futur standard ? S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

Références The O’Reilly Peer-to-Peer and Web services Conference, Washington DC – Sept.18-21, 2001 : S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

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