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P2Pチュートリアル P2Pの基礎 P2Pの仕組み 最近の話題

P2Pの基礎

昔から存在したP2Pモデル P2P 発祥は10年以上前に遡る Peer to Peer 同等の関係 ARPANet アプリケーション コンピュータ同士を対等な「ピア」として結びつけるという観念の上に成り立っていた アプリケーション NetWare-Lite…小規模なネットワークシステムに利用

P2PとC/Sの特徴 P2Pの特徴 – みんな頑張れ C/Sの特徴 – サーバー頑張れ 安価なコストで構築できる 管理や監視がしにくい、隠蔽性が高い C/Sの特徴 – サーバー頑張れ クライアントの処理能力が小さくて済む 高性能なサーバーや大容量の回線等コストがかかる 中央管理や監視がしやすい

P2Pのいろいろなサービス タイプA: ファイル共有 タイプB: CPU資源共有 タイプC: 協調作業支援

タイプA: ファイル共有 MP3などのファイルを共有、検索、交換できる

タイプA: ファイル共有の例 Napster Gnutella WinMX Freenet もっとも盛んな分野 ハイブリット型 Pure P2P型 WinMX Freenet 匿名性を高めている もっとも盛んな分野 Crypttobox, Espera, Winny, iMesh, Scour Exchange, Aimster, KaZaA

タイプB: CPU資源共有 巨大な処理をコンピュータで分散して処理 例）世界中のコンピュータで分担処理 例）複数のCPUで処理を分担 C/S TypeA 将来的なことを考えると、CPUのレジスタ情報やメモリの直接のやりとり等への発展が考えられる。 クラスタリング

タイプB: CPU資源共有の例 SETI@HOME ガン治療プロジェクト http://setiathome.ssl.berkeley.edu/ 地球外からの電波を分析をし、地球外生命体の存在を探す ガン治療プロジェクト http://www.geocities.co.jp/Playtown/2824/jp2.html ガンの治療薬の開発 Distruted net その例（前頁）があれば追加

タイプC: 作業環境の共有 ファイル共有に加え、IM, 音声チャット、テレビ会議など アプリケーション共有

タイプC:作業環境の共有の例 Groove Lotus Notesの設計をしたOzzie氏 サーバーのいらないグループウェア データは各ユーザーが保持 Plug-in形式のサポート Microsoft Officeアプリケーションの共有等ができる

Groove 見てみよう

P2Pの分類 Hybrid Pure

Hybrid P2P データの インデックス ※Napsterがこの形態 server コネクト要求 ダウンロード開始 PC PC ファイル名・user名 server ダウンロード要求 検索要求 IPアドレス・ポート 番号・パス 対象ファイル情報 ファイル検索結果 コネクト要求 ダウンロード開始 PC PC データ蓄積 データ蓄積

Pure P2P Cacheの配布 ディスカバリー 転送 ファイルやindexをサーバントへ配布 →ファイルの保有情報 　　→ファイルの保有情報 ディスカバリー 　　サーバントが目的のファイルを持っているピアを探す手段　　　 　　→目的ファイル場所の特定 転送 　　目的のファイルをダウンロード

Gnutella NullSoft の Justin Frankel と Tom Pepper により2000年3月に開発されたP2Pタイプのファイル共有ソフトウェア Pure P2P型での実装、中央サーバーを必要としない あらゆる種類のデータを扱うことができる 帯域幅をけっこう消費するため、リッチな回線環境が必要である P2Pの仕組み Gnutella それでは、まず、Gnutella の場合を見て見ましょう。 Gnutella は、PureP2P モデルで実装されたファイル共有ソフトウェアです。 WinAMPで有名なNullSoftの Justin Frankel と Tom Pepper が最初のバージョンを 開発し、2000年3月に公開しました。 Gnutella は、Napster とちがい Pure P2P モデルを採用しているため、 中央サーバーを必要とせず、ファイルの検索も後で説明するように、中央サーバーを 使わない方法で処理します。 また、NapsterがMP3形式の音声ファイルしか扱えないのに対し、Gnutellaはデータの種類に制限が無く、 あらゆる種類のデータを共有することができます。 しかし、中央サーバーが存在しないために、 余分なトラフィックが発生し、回線が太くないと満足に使えない、 遅い、という問題が発生しています。

Gnutella型(1) Cacheの配布 ネットワーク内のノードはつながっているが、 互いに何を保持しているかは検索するまでわからない B F Network C A 自分のピア G D E ネットワーク内のノードはつながっているが、 互いに何を保持しているかは検索するまでわからない

Gnutella型(2) ディスカバリー B F 見つかった！ C A data 自分のピア D 求めるデータのあるピア E

Gnutella型(3) 転送 B F C A data data 自分のピア G D 求めるデータのあるピア E

Freenet イアン・クラークの1999年の論文“A distributed decentralized information storage and retrieval system”「分散自立型情報の保管と検索システム」 オープンソースで開発 情報の検閲なき配布 広帯域幅コンテンツの効率的分配

Freenet型 ブロードキャストの代わりにルーティングを導入 関係のないピアには問い合わせを発行しなくてすみ、負荷が軽減される。

Freenet型(1) Cacheの配布 ソースデータとHash値をまわりにばらまく B F ※HTL（TTL）=2 Network C A data ※HTL（TTL）=2 Network C A Hash値 ソースデータ data data Hash値 ソースデータの色きれいにしてね＞scottie G Hash値 D E 情報保持者 ソースデータとHash値をまわりにばらまく

Freenet型(2) ディスカバリー B F C A G D E Hash next 100～299 F 300～499 E ・・・ 100～300 B 301～499 求めるデータのハッシュ値=300 F 見つかった！ C A Hash = 300 data hash Next 200～299 C 400～999 G ・・・ 自分のピア うちには無いよ！ hash next 0～699 C 700～799 B ・・・ G 100～300 D 求めるデータのあるピア E

Freenet型(3) 転送 B F C A G D E data data data data data 自分のピア 求めるデータのあるピア E

既存の問題点 Gnutella型 Freenet型 検索要求が溢れたり届かなかったりすることが多い 人気のあるノードでボトルネックが発生 キャッシュがすぐに押し出される 安定するのに時間がかかる 帯域幅やトポロジを考えていない (中継者が細い等)

最近の話題

Winny ダウンロード板＠2ch.netにて開発中 申告した通信速度によって、階層的に接続 転送時に中間のノードが中継し匿名化 ダウンロード/中継したノードがキャッシュ 内容ではなく保持キーをばらまく。

Winny (接続画面)

Winny (検索画面)

Winny (ダウンロード画面)

Winnyの例(検索リンク) 1000 1000 100 B:300 200 15 50 A:60 80 C:50

Winnyの例(保持キー) 上流に保持キーを 流していく。 1000 1000 100 B:300 200 15 50 80 C:50 index 1000 上流に保持キーを 流していく。 index 100 index index B:300 200 15 index 50 80 C:50 A:60 data

! Winnyの例(検索キー) 上流に検索キーを 流していく。 1000 1000 100 B:300 200 15 50 80 C:50 index 1000 上流に検索キーを 流していく。 index ! 100 index index B:300 200 15 index 50 C:50 A:60 80

! Winnyの例(転送リンク) 発見したノードが 中継を行う。 1000 1000 100 B:300 200 15 50 80 C:50 A:60 80 data

現時点での問題点 保持キー/検索キーがやはり溢れる。 カテゴリによるグループ化(未実装) 現時点で推定１万ノード超 保持キーがバッファから押し出される。 カテゴリによるグループ化(未実装)

グループ化 角度がカテゴリ、中心からの距離が速度 FTTH ISDN xDSL

グループ化(Cont.) 近いノードは検索が成功しやすい。 映画 A B C JPOP

おしまい

P2Pの歴史

昔から存在したP2Pモデル P2Pとは 発祥は10年以上前に遡る ARPANet アプリケーション Peer to Peer 同等の関係 コンピュータ同士を対等な「ピア」として結びつけるという観念の上に成り立っていた 草創期のインターネットプログラムは，接続を簡素化するため，サーバを仲介せずに，コンピュータ同士で通信するものだった アプリケーション NetWare-Lite…小規模なネットワークシステムに利用

求めるファイル･サービスを提供してくれる相手をどうみつけるの？ ディスカバリー 求めるファイル･サービスを提供してくれる相手をどうみつけるの？

Winny型 あらかじめ、データを持っているピアから、そのデータがあるというインデックスの情報が、グループ内に投げられ、キャッシュされている。 データがほしいピアはそのインデックスの情報を探しに、問い合わせを投げる。 求めるデータのインデックスに達することができればよいので、早い時点で見つかる可能性は高い。 ただ、インデックスと実データの同期が取れているとは限らず、インデックスが見つかったのに、実際のデータを持っているピアがオフラインだったりする可能性はある。

P2Pのいろいろなサービス scottie@sfc.wide.ad.jp

P2Pモデルの分類 ICQ MSN-Messanger Napster Gnutella FreeNet Winny P2Pアプリケーション

再び注目されるP2P Napster 従来の技術を使ったWebサイトにはない優位性 従来だと… P2P技術を用いると… ・すべてのデータを持つのでサーバーに重い負荷がかかる ・優秀なエンジニアやサイト構築に多大な資金が必要 P2P技術を用いると… ・データの目次だけ持てば いいのでサーバーへの 負荷が軽減される ・少ないコストと人材で 構築できる

Pure P2P ※Gnutellaがこの形態 Network A B C ない 自分のindexを検索 自分のindexを検索 検索依頼 検索結果 A B C コネクト要求 ダウンロード開始

ディスカバリー Gnutella型 Freenet型 Winny型

Cacheの配布 Gnutella型…Cacheなし Freenet型…データのhash値をブロードキャスト Winny型…データのindexのcacheをブロードキャスト ※hash関数…原文から固定長のぶつかりの少ない値を生成する演算手法。

P2Pの今後 様々な研究分野がある。 ネットワークの構成 相手の発見 セキュリティの確保(匿名性,正確性,etc.) アプリケーション

ネットワークの構成 網状に構成するだけでは効率が悪い。 自律的なグルーピング ハッシュ値を利用(Freenet) 通信速度を利用(Winny)

相手の発見 意味情報を利用した検索(SIONet) 自然言語処理による自動分類 NTTみらいねっと研究所 ファイル名の代わりに意味情報を付加。 イベントプレースとして転送範囲を限定することで意味情報の一意性を確保。 自然言語処理による自動分類

セキュリティの確保 匿名性 基本的には転送に中継を挟むことで確保 Freenet Winny 正確性 電子署名等を利用

Winny型（１）：Cacheの配布 保持データのindexをbroadcast Network 情報保持者 ※HTL（TTL）=2 自分のピア 情報保持者 ※HTL（TTL）=2 保持データのindexをbroadcast

Winny型（２）：ディスカバリー B F C A G D E index Index index data 自分のピア 見つかった！ 求めるデータのあるピア E