Peer-2-peer на весь мир?

Популярность P2P набирала обороты вместе с ростом популярности наиболее известного клиента, использовавшего данную технологию - Napster - и достигла своего пика в момент коллапса этой сети. Но уже за несколько месяцев до смерти Napster стали появляться альтернативные сети, многие IT-лидеры объявили о поддержке P2P в своих новых продуктах - в общем, явление стало по-настоящему «модным».

Четкого определения, что же такое P2P, нет. Поэтому приведу два наиболее распространенных. P2P (peer-to-peer) - это технология построения распределенной сети, где каждый узел может одновременно выступать и в роли клиента (получателя информации), и в роли сервера (поставщика информации). Как правило, сеть состоит из равноправных узлов, причем каждый из них взаимодействует лишь с некоторым подмножеством узлов сети, так как установление связи «каждый с каждым» невозможно из-за ограниченности ресурсов (вычислительных и пропускных). При этом передача информации между узлами, не связанными в данный момент непосредственно, может осуществляется как по своеобразной эстафете - от узла к узлу, так и путем установления временной прямой связи. Все вопросы маршрутизации и авторизации сообщений, передаваемых по эстафете, лежат не на едином сервере, а на всех этих отдельных узлах. Такое определение также известно под названием Pure P2P.

Второе определение носит более общий характер: P2P - это класс приложений, совместно использующих распределенные ресурсы (дисковое пространство и файлы, вычислительные ресурсы, каналы связи и т. д.). Именно в эту категорию попадают системы распределенных вычислительных сетей (SETI@HOME), некоторые файловые обменные сети (Napster) и службы сообщений.

Первый вопрос, который я задаю себе, узнав о какой-либо новинке, будь то технология, «железка» или софт: зачем это нужно и чем новинка лучше существующих аналогов? Несмотря на многообразие возможных ответов, применительно к Р2Р ключевыми характеристиками, на мой взгляд, являются:

• управляемость - простота поддержания работоспособности системы, а также решения вопросов, связанных с обновлением, восстановлением после сбоев и регистрацией активности (logging);

• информационная согласованность - достоверность, проверяемость и последовательность информации;

• расширяемость - возможность расширения информационных ресурсов системы;

• устойчивость к сбоям - надежность системы;

• безопасность - степень защиты информации от несанкционированного доступа;

• устойчивость к внетехнологическому вмешательству (ВТВ) - возможность (или невозможность) вмешательства государственных и иных органов в работу сети ввиду каких-либо причин (например, обвинение в нарушении авторских прав);

• масштабируемость - наличие пределов (как правило, технологических) увеличения мощностей и предельная стоимость расширения.

А теперь сравним P2P и другие существующие топологии, дабы выяснить их преимущества и недостатки.

Как видно из рисунка 1, в централизованной топологии существует некий центральный сервер, предоставляющий клиентам определенные услуги.

Главное преимущество такой системы - простота. Вся информация хранится в одном месте, поэтому легко ею управлять и поддерживать ее достоверность. Не составляет проблемы и защита информации - ведь непосредственно защите подлежит лишь центральный сервер. С другой стороны, ни о какой устойчивости системы говорить не приходится - остановка централизованного сервера приводит к выходу из строя всей сети. Есть проблемы и с расширением информационного наполнения, так как для этого необходима прямая доставка и размещение всех данных именно на центральном сервере.

Это, пожалуй, самая старая и хорошо зарекомендовавшая себя топология (рис. 2). Ее состоятельность убедительно подтверждают DNS, Network Time Protocol и отчасти Usenet. По сути, эта схема создавалась с целью хотя бы частично избавиться от недостатков централизованной топологии, что, в принципе, и было достигнуто.

Важнейшим преимуществом иерархической топологии является масштабируемость, которую прекрасно продемонстрировал DNS: за последние пятнадцать лет число обслуживаемых этим сервисом узлов возросло с нескольких тысяч до сотен миллионов, и хотя сбои время от времени случаются, носят они локальный и, как правило, временный характер. Так что система отличается завидной надежностью, особенно по сравнению с классической централизованной топологией.

Децентрализованные системы (рис. 3), такие как Gnutella, являются прямой противоположностью централизованных, поэтому неудивительно, что плюсы и минусы здесь меняются местами. Высокая надежность децентрализованных систем приводит к серьезным проблемам с управляемостью и поддержанием достоверности размещаемой информации. Впрочем, как заявляют основатели подобных сетей, ради надежности и устойчивости можно пожертвовать всеми другими благами. Принцип, можно сказать, партизанский - обороняться любыми средствами! Действительно, вывести такую сеть из строя очень непросто. Но есть у этой монеты и оборотная сторона. Децентрализованные сети требуют гораздо больших издержек, их клиенты на порядок сложнее (а значит, и ошибки в них случаются чаще). В конечном счете, они гораздо менее защищены - уже существуют специально для них написанные вирусы, а также программы, которые, маскируясь под клиентов подобных сетей, сканируют узлы в поисках определенного контента или наводняют их ложными пакетами с целью обрушить сеть.

Гибридная топология: децентрализованная + централизованная

Примеры реализации сети fast-track - всем известные KaZaA and Morpheus (рис. 4). Увы, это именно тот случай, когда смешение двух технологий не пошло на пользу. Не продемонстрировав существенных достоинств централизации, эта схема ударила пользователей другим боком - возможностью блокирования серверов. И, как следствие, сети, построенные на базе fast-track, в любой момент могут быть выключены, а это во многом лишает их главного преимущества децентрализованных систем - надежности и устойчивости, в том числе и к внетехнологическим вмешательствам.

Области применения

Хотя возможных направлений применения P2P довольно много, наиболее успешны пока только четыре:

• Файловые обменные сети (file-sharing). В данном случае сети P2P выступают хорошей альтернативой FTP-архивам, которые уже давно перестали справляться с ростом информационного наполнения и числа потребителей. Несмотря на постоянный рост количественных характеристик файл-серверной архитектуры, P2P потенциально обладает целым рядом преимуществ: балансировкой нагрузки, более широкой полосой пропускания, высокой «живучестью» и широкими возможностями по публикации контента. Примеры - Napster, Gnutella и ее производные.

• Распределенные вычислительные сети. Например, SETI@HOME. Этот проект продемонстрировал громадный вычислительный потенциал для хорошо распараллеливаемых задач. В настоящий момент в нем принимают участие свыше трех миллионов пользователей, а общее число «процессоро-лет» перевалило за семьсот тысяч, и все это на абсолютно бесплатной основе, когда добровольцы не получают ничего кроме красочного скринсейвера и возможности общественного признания. Тем не менее, подобный альтруизм, не очень характерный для нашего меркантильного времени, приносит неплохие плоды.

• Службы сообщений (Instant-messaging). Думаю, что одни лишь имена наиболее популярных приложений данного класса - ICQ и AIM - говорят сами за себя.

• Сети групповой работы (P2P Groupware). Подобные приложения пока мало распространены, но в их будущем сомневаться не приходится. Одними из самых перспективных считаются Groove Network - сеть, предоставляющая защищенное пространство для коммуникаций, и OpenCola - технология поиска информации и обмена ссылками на наиболее интересные источники, где в роли поискового сервера выступает не бездушная железка, а каждый из пользователей сети, что обещает гораздо более высокую релевантность (при ответственном подходе пользователей к процессу, конечно).

Как и у любой молодой технологии, у P2P есть не только свои технические, но и свои социальные проблемы. И их, увы, немало. Многие исследователи отмечают весьма неприятную ситуацию, сложившуюся в популярной файлообменной сети Gnutella. Суть ее в том, что около 70% пользователей не добавляют вообще никаких файлов в обменный фонд. А около 50% всех найденных ресурсов предоставлены 1% (одним процентом!) пользователей ¹, у которых вышеназванные семьдесят процентов просто-напросто сидят на шее. Я склонен считать, что виной этому глубоко укоренившаяся в сознании современного человека привычка потреблять, причем потреблять, по возможности, на халяву. Самое печальное, что психология «общества массового потребления» постепенно превращает сеть равноправных узлов, каковой изначально была Gnutella, в клиент-серверную, со всеми вытекающими последствиями (падение производительности и надежности).

Существует в сетях peer-to-peer и проблема так называемого паразитического подключения: появляются сервера, предоставляющие своим пользователям возможности по поиску контента без установки программы-клиента. Таким образом, включается все тот же механизм потребления: получая информацию и генерируя громадный трафик, подобные сервера не предоставляют сообществу ничего взамен. Впрочем, последние версии ряда программ уже способны с этим справляться - они распознают запросы «паразитов» и либо их игнорируют, либо предлагают установить таки клиентскую часть.

Еще одна сложность связана с тем, что обмен информацией осуществляется между «незнакомыми» узлами (то есть отсутствует опыт обмена информацией между ними в прошлом), что порождает вполне объяснимые сомнения в качестве и достоверности предоставляемого контента ².

Наконец, стоит вопрос и о самой легитимности существующих сетей. В первую очередь он связан со стереотипом, сложившимся в условиях всеобщей истерии по поводу борьбы с терроризмом - якобы основным применением P2P является либо незаконный обмен ворованным контентом, либо, в более общем случае, сокрытие информации.

Но тем не менее технология P2P лишний раз доказывает, что история имеет тенденцию повторяться. Подзабытые во времена эйфории от клиент-серверных технологий, одноранговые модели возвращаются, реинкарнируясь в популярные и, самое главное, востребованные решения.