BitTorrent e as Redes P2P João Pedro Francese BitTorrent e as Redes P2P Trabalho Final de Redes II Profs. Luís Henrique e Otto Duarte - GTA/UFRJ

Contexto De que forma as pessoas usam a Internet? Consumo de mídia Música Vídeos Programas da ordem de gigabytes Difusão da banda larga Como distribuir tais arquivos?

Modelo Cliente-Servidor HTTP e FTP Envio apenas a partir do servidor Velocidade alta e constante para poucos usuários Sobrecarga quando há muitas requisições Uso de mirrors

Modelo Par-a-Par Protocolos variados e sob desenvolvimento Usuários recebem e enviam os arquivos Início e término do download lentos Escalável Servidores com papel auxiliar

Conceitos Cliente (client) Rastreador (tracker) Par (peer) Pedaço (piece) Semente (seed) Bloco (block) Sanguessuga (leecher) Arquivo de metadados (metafile) Enxame (swarm)

Arquivo de Metadados Codificação em Bencoding Campos principais: Strings, inteiros, listas e dicionários em texto plano Campos principais: Announce e announce-list  rastreadores Info Tamanho do pedaço Hash de cada pedaço Tamanho e nome de cada arquivo

Funcionamento Usuário obtém o arquivo de metadados Cliente contata o rastreador Cliente descobre os pedaços de cada par Cliente começa a enviar requisições de blocos Para cada pedaço recebido, o hash SHA1 é calculado e comparado Ao receber todos os pedaços, o usuário torna-se uma semente

Algoritmo de Seleção de Pares Objetivo: desempenho local (taxa de download) Conseqüência: melhora global Baixar de todos os pares disponíveis Enviar para os pares que fornecem melhor download Congelar (choke) envio para os outros Trocar a cada período (10s) Descongelar um par aleatório Não enviar para pares que o congelaram Semente: baseado na taxa de upload com o par

Algoritmo de Seleção de Pedaços Escolha tem impacto sobre tempo de recebimento Recebimento: Rarest First – pedaço menos presente nos pares Melhora a performance global Evita que o fim do download seja demorado Diminui chances de um pedaço desaparecer do enxame Envio: Escolhido pelo par

Algoritmos Alternativos Random First Piece Primeiro pedaço do download Escolha de um pedaço aleatório Objetivo: poder enviar o mais rápido possível Endgame Fim do download Requisição de todos os pedaços restantes Objetivo: evitar que a demora de um par atrase o recebimento

Técnicas Avançadas Torrents sem rastreadores Fim da necessidade de servidores DHT (Distributed Hash Table) Rede sobrecamada Nós recebem ID e mantém informações sobre vizinhos para roteamento Hash do arquivo determina seu nó de armazenamento

Técnicas Avançadas Encriptação Broadcatching Anonimidade Ocultação do tráfego Broadcatching Torrent + RSS Distribuição automática de conteúdo

Traffic Shaping Controle da rede para garantir qualidade de serviço Detecção do protocolo Porta de conexão Análise do conteúdo Padrões de tráfego Atraso do fluxo de dados Técnicas de contenção Descarte de pacotes Encriptação e uso de portas alternativas

Clientes BitTorrent uTorrent Azureus BitComet Opera ...

Outras Redes P2P FastTrack eDonkey Cliente principal: KaZaa Protocolo fechado Alto nível de poluição dos arquivos eDonkey Cliente principal: eMule Sistema de busca eficiente mas dependente de servidores Gama vasta de arquivos Baixa velocidade de transferência

Outras Redes P2P Soulseek Gnutella Duas redes centralizadas Compartilhamento de músicas Download apenas de uma fonte Busca inclui o nome da pasta do arquivo Gnutella Cliente principal: LimeWire Roteamento através dos nós por alagamento: menos eficiente, mas dispensa servidores 40% dos usuários de P2P em 2007

Conclusão Bom desempenho para arquivos grandes Uso por aplicações já estabelecidas Ex.: Ubuntu Principal adversário: Internet Capacidade dos provedores BitTorrent gasta entre 20% e 40% da banda mundial Pressão legal dos detentores de copyright Maior uso na troca de arquivos protegidos

Perguntas BitTorrent e as redes P2P João Pedro Francese

Quais informações estão presentes em um arquivo de metadados .torrent?

Quais informações estão presentes em um arquivo de metadados .torrent? R.: As informações principais são os endereços dos servidores de rastreamento, o tamanho do pedaço, o hash de cada pedaço e os nomes e tamanhos dos arquivos compartilhados.

Quais as funções de um servidor de rastreamento?

Quais as funções de um servidor de rastreamento? R.: Eles mantêm uma lista dos pares ativos e a repassa para aqueles que se conectarem, permitindo que todos se encontrem e possam trocar os pedaços do arquivo. Como função secundária, eles mantêm estatísticas sobre os torrents que gerenciam.

Como é o funcionamento básico dos algoritmos normais de escolha de pares e pedaços?

Como é o funcionamento básico dos algoritmos normais de escolha de pares e pedaços? R.: Download: tentar baixar o pedaço mais raro de todos aqueles que estiverem dispostos a enviar. Upload: enviar o pedaço requisitado para aqueles que estão lhe proporcionando a maior taxa de download.

O que são os modos Superseeding e Endgame?

O que são os modos Superseeding e Endgame? R.: São algoritmos de seleção de pedaços usados em ocasiões especiais. Superseeding: usado no início do compartilhamento. A semente diz que não tem pedaços, a fim de que ela possa escolher qual deles enviar. Endgame: usado no fim do recebimento. O sanguessuga pede os pedaços restantes a todos os pares simultaneamente.

Como funciona o Traffic Shaping e o que pode ser feito para evitá-lo?

Como funciona o Traffic Shaping e o que pode ser feito para evitá-lo? R.: O Traffic Shaping analisa o conteúdo dos pacotes ou a porta usada na conexão para detectar o protocolo ou serviço. Ele então atrasa a passagem pela rede, através do descarte de pacotes ou de técnicas de contenção. Pode-se tentar evitá-lo alterando a porta de conexão ou encriptando os pacotes.

Obrigado! BitTorrent e as redes P2P João Pedro Francese