Các vấn đề hiện đại trong Công nghệ Thông tin Peer-to-Peer Networks

Phan Anh & Nguyễn Đình Nghĩa – ĐHCN - ĐHQGHN 1

Bài 1: Tổng quan về Mạng ngang hàng

I. Định nghĩa mạng ngang hàng:

1. Giới thiệu:

- Mạng ngang hàng (Peer-to-Peer – P2P) bắt đầu xuất hiện từ 1999 và đã thu hút sự quan tâm của giới CNTT trong những năm gần đây. Đặc biệt việc áp dụng các mô hình P2P trong việc xây dựng những ứng dụng chia sẻ file (file sharing), điện thoại trên nền Internet (Internet-based telephony) đã đạt được nhiều thành công.

- Hiện nay các ứng dụng P2P chiếm khoảng 50% (thậm chí 75%) băng thông trên Internet.

2. Định nghĩa P2P:

- “Mạng ngang hàng là một kiểu mạng được thiết kế cho các thiết bị trong đó có chức năng và khả năng của các thiết bị đó là như nhau”.

- Định nghĩa của Oram và đồng nghiệp: “[A Peer-to-Peer system is] a self-organizing system of equal, autonomous entities (peers) [which] aims for the shared usage of distributed resources in a networked environment avoiding central services”.

+ Mạng P2P không có khái niệm máy trạm (client) hay máy chủ (server), mà chỉ có khái niệm các nốt (peers) đóng vai trò như cả client và server.

Mô hình Client/Server Mô hình P2P

- Overlay network:

+ Là mạng máy tính được xây dựng trên nền của một mạng khác. Các nodes trong mạng overlay được xem là nối với nhau bằng liên kết ảo (logical links), mỗi liên kết ảo có thể bao gồm rất nhiều các liên kết vật lí của mạng nền.

+ Rất nhiều các mạng P2P được gọi là overlay networks vì nó được xây dựng và hoạt động trên nền của Internet. VD: Gnutella, Freenet, DHTs ….

+ Dial-up Internet cũng là một overlay network trên nền telephone network.

Các vấn đề hiện đại trong Công nghệ Thông tin Peer-to-Peer Networks

Phan Anh & Nguyễn Đình Nghĩa – ĐHCN - ĐHQGHN 2

Overlay Network Diagram

II. Mạng P2P (P2P Networks) và phần mềm ứng dụng P2P (P2P softwares).

1. Home P2P Networks:

- Hầu hết các mạng máy tính gia đình hiện nay là mạng P2P.

+ Người dùng cấu hình các máy tính theo workgroup cho phép các máy có thể chia sẻ files, máy in và các tài nguyên, thiết bị khác.

+ Cả mạng có dây và không dây trong gia đình đều có thể sử dụng để thiết lập mạng P2P.

2. Mạng chia sẻ file P2P:

- Là mạng P2P phổ biến và nổi tiếng nhất trên Internet hiện nay.

+ Chức năng chủ yếu của mạng là cho phép tìm kiếm và truyền dữ liệu dựa trên giao thức IP (Internet Protocol).

+ Để truy cập vào mạng P2P này, người dùng chỉ cần download và cài đặt phần mềm ứng dụng phù hợp cho máy tính của mình.

+ Có nhiều mạng P2P và phần mềm ứng dụng P2P tồn tại hiện nay. Một số phần mềm chỉ sử dụng được cho 1 mạng P2P nhất định, một số hoạt động được với nhiều mạng P2P khác nhau.

+ Một số mạng P2P nổi tiếng trên Internet gồm: eDonkey, BitTorent, Gnutella.

3. Phần mềm ứng dụng P2P.

- Các phần mềm ứng dụng P2P cần đạt được 7 tiêu chí căn bản sau:

1. Giao diện người dùng không nằm trong trình duyệt (web browser).

2. Các máy tính trong hệ thống có thể đóng vai trò như cả máy trạm và máy chủ.

3. Phần mềm dễ sử dụng và được tích hợp nhiều tính năng tốt.

4. Ứng dụng hỗ trợ người dùng tạo nội dung và thêm chức năng.

5. Ứng dụng cho phép tạo kết nối đến người dùng khác.

6. Ứng dụng có nét “mới” và “thú vị”.

Các vấn đề hiện đại trong Công nghệ Thông tin Peer-to-Peer Networks

Phan Anh & Nguyễn Đình Nghĩa – ĐHCN - ĐHQGHN 3

7. Phần mềm ứng dụng hỗ trợ đa giao thức trên mạng.

- Một số phần mềm ứng dụng P2P nổi tiếng hiện nay bao gồm: Kazza, eMule, Bittorent, Limewire ….

*. Giới thiệu Kazaa:

+ Download: www.kazaa.com

+ Sử dụng P2P technology (người dùng có thể kết nối trực tiếp với người dùng khác).

+ Kazaa cho phép: Tìm và download các files đã được chia sẻ bởi những nhà cung cấp chuyên nghiệp và người dùng.

+ Kazza có sử dụng những kết nối nhanh với các SuperNodes: Mỗi SuperNode chứa danh sách các files chia sẻ bởi người dùng và nơi lưu trữ file.

*. Giới thiệu Emule:

+ Download: www.emule.com

+ Một trong những phần mềm chia sẻ file P2P lớn nhất giữa các Clients trên Internet.

+ Verson mới nhất: eMule 0.49b.

+ Có thể sử dụng eMule để chia sẻ và download tất cả các loại files trên Internet.

*. Giới thiệu Skype:

+ Download: www.skype.com

+ Là phần mềm P2P VoIP phát triển bởi những người đã làm Kazaa.

+ Skype cho phép người dùng đàm thoại và gửi message tới người dùng Skype khác.

+ Đây là một overlay network, có 2 loại nodes: Original Host (OH) và Super nodes (SN).

+ OH là một phần mềm ứng dụng cho phép sử dụng để đàm thoại và gửi message.

“Super Nodes”

Các vấn đề hiện đại trong Công nghệ Thông tin Peer-to-Peer Networks

Phan Anh & Nguyễn Đình Nghĩa – ĐHCN - ĐHQGHN 4

+ Những node có địa chỉ IP tĩnh, CPU, memory, băng thông đủ mạnh thì có thể được xem xét chọn làm super node.

+ OH kết nối với một SN và phải đăng kí với Skype login server để login thành công.

- Uses its Global Index technology to search for a user.

- Firewall traversal: First UDP, second TCP, third TCP port 80 (HTTP), fourth TCP port 443 (HTTPS).

- Call signaling is carried always over TCP.

III. So sánh mô hình P2P với mô hình truyền thống Client/Server:

P2P Client/Server

- Một mạng ngang hàng cho phép các node (PCs) đóng góp, chia sẻ nguồn tài nguyên với nhau. Tài nguyên riêng rẽ của các node (ổ cứng, CD-ROM, máy in …. Các nguồn tài nguyên này có thể được truy cập từ bất cứ node nào trong mạng.

- Các node đóng vai trò như cả Client (truy vấn thông tin) và Server (cung cấp thông tin).

- Dữ liệu được lưu trữ ở một Server trung tâm, tốc độ cao (Tốc độ truy cập thường lớn hơn so với mạng P2P).

- Khi một máy client yêu cầu lấy thông tin về thời gian nó sẽ phải gửi một yêu cầu theo một tiêu chuẩn do server định ra, nếu yêu cầu được chấp nhận thì máy server sẽ trả về thông tin mà client yêu cầu.

Super Nodes

Skype Login Server

Message exchange during login

Các vấn đề hiện đại trong Công nghệ Thông tin Peer-to-Peer Networks

Phan Anh & Nguyễn Đình Nghĩa – ĐHCN - ĐHQGHN 5

* Ưu, nhược điểm của mạng P2P, Client/Server:

P2P Client/Server

+ Ưu điểm:

- Không cần server riêng, các client chia sẻ tài nguyên. Khi mạng càng được mở rộng thì khả năng hoạt động của hệ thống càng tốt.

- Rẻ.

- Dễ cài đặt và bảo trì.

- Thuận lợi cho việc chia sẽ file, máy in, CD-ROM v.v…

+ Ưu điểm:

- Tốc độ truy cập nhanh.

- Khả năng mở rộng cao.

- Hoạt động với bất kì loại ứng dụng nào.

- Sử dụng được với các ứng dụng chia sẻ CSDL.

- Đáng tin cậy hơn (có server riêng).

- Mức độ an toàn cao nhất.

+ Nhược điểm:

- Chậm.

- Không tốt cho các ứng dụng CSDL.

- Kém tin cậy.

+ Nhược điểm:

- Cần server riêng (nghẽn cổ chai).

- Đắt.

- Phức tạp trong việc bảo trì, duy trì hoạt động của mạng.

IV. Lịch sử phát triển của P2P:

- Lịch sử ra đời và phát triển của P2P gắn liền với phần mềm ứng dụng Napster.

+ Năm 1999, Shawn Fanning một sinh viên Đại học 18 tuổi đã rời bỏ trường Đại học để bắt đầu xây dựng phần mềm mang tên Napster (do bức xúc với việc rất khó khăn trong việc đưa và chia sẻ các file nhạc online trên Internet mặc dù mọi người đều có nguồn tài nguyên trong đĩa cứng của mình).

+ Napster được xây dựng thành công và trở thành cách chia sẻ file chính (miễn phí), nó đã làm thay đổi cách download file nhạc và dung lượng cũng lớn hơn nhiều so với các chương trình chia sẻ file trước đó.

+ Download phần mềm, bạn có thể chia sẻ files từ máy tính của mình với tất cả mọi người trên thế giới.

Các vấn đề hiện đại trong Công nghệ Thông tin Peer-to-Peer Networks

Phan Anh & Nguyễn Đình Nghĩa – ĐHCN - ĐHQGHN 6

+ 60 triệu người trên thế giới đã sử dụng (1 triệu người Nhật) vào thời điểm đó. Tuy nhiên, do có quá đông người dùng và vấn đề bản quyền âm nhạc nên công ty Napster đã bị cấm hoạt động, phần mềm không còn được sử dụng nữa (2003).

- Sau Napster, rất nhiều các chương trình khác như Gnutella, KaZaa and WinMP đã xuất hiện. Và P2P đã chuyển sang việc chia sẻ file has moved beyond file-sharing, chia sẻ processor power rỗi của các nodes chứ không phải là chia sẻ các file âm nhạc MP3 nữa.

- Sau sự ra đời của Napster, công nghệ P2P phát triển một cách nhanh chóng. Hiện tại các ứng dụng P2P chiếm khoảng 50% (thậm chí 75%) băng thông trên Internet.