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Les Réseaux « peer to peer »

Les Réseaux « peer to peer ». Plan. Le peer to peer Définition Historique Applications Les différentes architectures Comparatif (avantages / inconvénients) Le protocole Gnutella Le projet JXTA. Le peer to peer : Définition.

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

  2. 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

  3. 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

  4. Le peer to peer : Historique 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 25.000.000 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

  5. 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

  6. 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

  7. Le peer to peer : Architectures • 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

  8. Le peer to peer : Architectures • 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

  9. 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

  10. Le peer to peer : Comparatif • 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

  11. Le peer to peer : Comparatif • 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

  12. 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

  13. 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

  14. 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

  15. Le protocole Gnutella : Description • 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 S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

  16. Le protocole Gnutella : Description • Descripteur PING • N'a pas de Payload associé • Ne contient qu’ un en-tête dans lequel Payload Lenght vaut 0x00000000 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

  17. Le protocole Gnutella : Description • 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. S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

  18. Le protocole Gnutella : Description • 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 S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

  19. Le protocole Gnutella : Description • 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 S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

  20. Le protocole Gnutella : Description • 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. S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

  21. Le protocole Gnutella : Description • 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 S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

  22. Le protocole Gnutella : Description • 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". S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

  23. Le protocole Gnutella : Description • 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

  24. Le protocole Gnutella : Description • 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

  25. Le protocole Gnutella : Description • 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

  26. 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

  27. 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

  28. Le protocole Gnutella : Nouvelle version • 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

  29. Le protocole Gnutella : Nouvelle version • 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

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

  31. 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

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

  33. Exemple de client Gnutella : FreeWire S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

  34. 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

  35. 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

  36. 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

  37. 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, e-mail, etc… S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

  38. 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

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

  40. 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

  41. 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

  42. 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

  43. 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

  44. Références • http://www.zdnet.fr • http://solutions.journaldunet.com • http://www.openp2p.com • http://www-lor.int-evry.fr • The O’Reilly Peer-to-Peer and Web services Conference, Washington DC – Sept.18-21, 2001 : • http://conferences.oreilly.com/p2p • http://www.jxta.org • http://www.gnutella.org S.Feres - Les réseaux peer to peer - UFRIMA - Octobre 2003

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