P2P a širokopásmové přípojky (1)

Značným hnacím motorem pro rozvoj širokopásmových přípojek k Internetu je P2P (peer-to-peer), tedy způsob práce v síti na rovnocenné bázi. P2P se nejčastěji používá pro sdílení a výměnu souborů, typicky hudebních nahrávek ve formátu MP3. Podle mnohých se jedná právě o tolik hledanou killer application v širokopásmových přípojkách k Internetu. Současně ovšem P2P dokáže značně zahltit síť, která typicky není uzpůsobená pro tento způsob síťování. Provozovatelé se tedy musí postarat, aby jejich sítě dokázaly podporovat P2P – pokud chtějí získat slušný výdělek z P2P aplikací.

Provoz P2P již v loňském roce tvořil 50-60% veškerého širokopásmového provozu během dne a dokonce 90% během noci (podle zprávy Making the most od peer to peer: what is at stake for the content industry? francouzské společnosti IDATE). Že se nejedná jen o zábavu, kterou provozují domácí uživatelé, potvrzuje 40% podnikatelského provozu, které také tvoří P2P.

Na úvod se podívejme P2P na zoubek: oč se vlastně jedná a jak dalece je tento koncept (ne)vlastní samotnému Internetu. V dalším pokračování se podíváme konkrétně na záležitosti, které v souvislosti s P2P musí řešit provozovatelé širokopásmového přístupu: jak je to s kapacitními nároky, specialitkami provozu P2P a potřebami managementu šířky pásma u kabelových a DSL přístupových sítí.

Peer-to-peer v kostce

P2P znamená rovnocenný vztah dvou subjektů, žádný z nich tedy není nadřazený. P2P síť je síť založená na komunikaci rovnocenných koncových uživatelů, ať již používají PC nebo laptopy, nebo bezdrátové koncové zařízení.
 
Na rozdíl od modelu klient-servernemá v P2P žádná strana trvale hlavní roli serveru, zatímco druhá strana (klient) by trvale využívala právě služeb serveru. V P2P oba komunikující uživatelé mohou podle potřeb nabízet a poskytovat služby straně druhé. Protože se nejedná o servery nebo klienty, jsou zařízení připojená do P2P sítě označována jako P2P uzly (nodes).
 
P2P síť představuje sdílení výpočetních prostředků a služeb prostřednictvím přímé výměny informací mezi propojenými systémy. Zdroje a prostředky, které lze efektivně sdílet pomocí P2P mohou být jak svázané s výpočetním systémem (paměťová kapacita, procesní kapacita), obsahem (různé typy souborů), tak s uživatelem (lidský zdroj).

Mezi nejdůležitější vlastnosti sítí P2P, které je činí zcela unikátními, patří:

•    nezávislost na zařízení – komunikace v rámci P2P může probíhat nejen mezi PC (které tvoří zatím hlavní podíl na koncových zařízeních P2P), ale mezi jakýmikoli koncovými síťovými zařízeními (je tu zřejmý potenciál pro menší, přenosná zařízení jako PDA apod.), z toho vyplývá možnost heterogenních zařízení připojených do P2P sítě a využití P2P v bezdrátové, mobilní komunikaci;

•    komunikace v reálném čase – umožňuje distribuované výpočty a instant messaging;

•    parita – všichni účastníci P2P jsou si rovni, i když v důsledku nemusí nabízet stejné služby a možnosti, a už vůbec ne stejný obsah.

Mezi hlavní důvody, proč je o P2P velký zájem, patří možnost sdílet zdroje nebo prostředky různého typu přes Internet bez jakékoli centrální autority. Možnost práce bez centrálního serveru znamená úsporu prostředků, ale také urychlení práce, protože komunikace není zdržovaná zpracováním právě na serveru. P2P sítě efektivně využívají levnou procesní kapacitu, šířku pásma i kapacitu ukládání dat. P2P technologie už není pouze určena pro osobní použití, ale stále více se prosazuje i ve firemních sítích. Nejvýraznější je využití P2P v instant messaging a distribuované správě informačního obsahu a výpočtech.

P2P není bez problémů (mnohé z nich ale nejsou omezené jen na P2P sítě): bezpečnost, výkonnost, rozšiřitelnost (scalability), latence, management. S charakterem P2P jsou úzce svázaná specifika identifikace jednotlivých uživatelů, lokalizace prostředků na jejich PC a směrování mezi nimi, vyhovující potenciální mobilitě koncových uživatelů a rozhodující se mezi potenciálními zdroji podle momentální propustnosti sítě a doby odezvy.

Z bezpečnostního hlediska jsou sítě P2P náchylné na narušení bezpečnosti jako jakákoli jiná komunikační síť: útoky, průnik do sítě, krádež, špionáž nebo jiné zlomyslné zacházení zaměřené na soukromí uživatele (privacy) nebo integritu přenášených dat (data integrity). Řešení těchto problémů je trochu jinde než u „tradičních“ komunikačních sítí, protože je třeba zajistit bezpečnost mezi koncovými uživateli (nikoli prostřednictvím firewall).

Internet jako P2P síť?

Internet v podstatě začínal jako P2P síť, postupně se však na Internetu ujal spíše model architektury klient-server, kdy služby nabízejí vesměs specializované servery, a klienti, kteří nemají moc co nabídnout a naopak vše potřebují, těchto služeb využívají. Typicky webový server s pevně přidělenou IP adresou poskytuje webové služby klientům, kteří se připojují z různých IP adres, zpravidla se měnících při každém připojení k Internetu. Servery jsou stále připojeny k Internetu a stále v činnosti, zatímco se uživatelé připojují podle potřeb a nemají pevnou, ale dynamicky přidělovanou IP adresu.

Dnes však připojující se uživatelé mohou prostřednictvím svého koncového zařízení se zajímavým informačním obsahem a moderními funkcemi poskytovat sami služby jiným uživatelům, např. právě sdílení souborů, které bylo typické pro Napster s jeho hudební náplní. Problém ale je, že na Internetu nemají většinou tito uživatelé přidělenou trvalou adresu (mění se s každým připojením k ISP (Internet Service Provider) a nelze ji ani dost dobře předvídat, takže neexistuje pevná vazba: zařízení-IP adresa), takže jejich propojování za účelem P2P není triviální.
 
Jinými slovy, zatímco služby zatím na Internetu typicky poskytovaly centrální servery, dnes je mohou poskytovat zařízení i na okraji sítě, tedy připojující se koncová zařízení. Takže tu máme rázem decentralizaci zdrojů a služeb v síti. P2P uzly jsou zcela autonomní, nezávislé na centrálních serverech, a mohou současně poskytovat a spotřebovávat určité služby. P2P snižuje potřebu budovat informační infrastrukturu pro určité služby, jako např. záložní ukládání dat. Takže v důsledku P2P síť umožňuje nejen distribuovat služby, ale také náklady na služby a na potřebné vybavení (hardware i software) i jeho správu.
 
Protože P2P nepoužívá centrální servery pro řízení relací, je síť mnohem pružnější a spolehlivější. To je jedním z přínosů P2P. P2P už se zdaleka nevyužívá jen pro zábavu, jak dokládá např. rozšířená aplikace Plaxo pro sdílení e-mailových kontaktů zejména v podnikové komunitě. Pro podnikové prostředí se také využívá aplikací VoIP (Voice over Internet Protocol) nebo instant messaging.
 
P2P není už jen doménou pevných sítí: předpokládá se také větší zapojení mobilních sítí 3G. Současně se také některé aplikace P2P používají i v interaktivní TV: e-mail, IM a P2P hry s více hráči se realizují přes DTV (Digital TeleVision). Provoz P2P v tomto případě řídí samotní provozovatelé vysílací sítě, protože úspěšnost aplikací bude záležet na kapacitě zpětného kanálu od STB (Set-Top Box) pro dosažení interaktivity. Ostatně zpětný kanál od DTV STB zase ovlivňuje kapacitní nároky na přenosové IP sítě.

27. 8. 2004

Autor: Ing. Rita Pužmanová, CSc., MBA