BitTorrent

1. BitTorrent Aλεξάκης Κων/νος Γιωτάκης Παναγιώτης Δεβελέγκα Βασιλική

2. BitTorrent-Εισαγωγή • Κεντρικοποιημένο, αδόμητο p2p σύστημα • Βασίζεται στην ιδέα του cooperative downloading με στόχο ταχύτερο file downloading Κάθε peer του συστήματος πραγματοποιεί download κομματιών ενός αρχείου, ενώ παράλληλα κάνει upload των κομματιών που έχει ήδη κατεβάσει “tit-for-tat strategy”

3. BitTorrent-Εισαγωγή • Για την επίτευξη ταχύτερου file downloading το αρχείο διαμερίζεται σε μικρότερα κομμάτια (αρχικά σε 256 kb) • Στόχος του BitTorrent είναι να κάνει πολλά αντίγραφα μεγάλων αρχείων σε σύντομο χρονικό διάστημα • Διαφορετικοί clients κατεβάζουν διαφορετικά κομμάτια του ίδιου file

4. BitTorrent-Λειτουργία • Αποτελείται από: • Trackers: Servers που κρατάνε πληροφορία για τους peers και τα διαθέσιμα αρχεία • Seeds: peers οι οποίοι έχουν ένα ολόκληρο αντίγραφο του αρχείου • Leachers: peers οι οποίοι διαθέτουν ένα ημιτελές αντίγραφο του αρχείου

5. BitTorrent-Λειτουργία • Αρχικά ο seed έχει το πρώτο αντίγραφο του αρχείου το οποίο θέλει να διαθέσει στο δίκτυο BitTorrent • Δημιουργεί ένα description file (.torrent) το οποίο περιέχει πληροφορίες: • Για το μέγεθος και το όνομα του αρχείου • Hashing για τα κομμάτια του αρχείου • Url του tracker • Δημοσιεύει το torrent file σε κάποιο web server

6. BitTorrent-Λειτουργία • Κάθε peer αρχικά κατεβάζει το .torrent file του αρχείου που θέλει να κατεβάσειαπό κάποιο web server • Μέσω του torrent file γνωρίζει τον tracker καιεντοπίζει τους ενεργούς peers που έχουν όλο ή κομμάτια του αρχείου και κατεβάζει από αυτούς • Ταυτόχρονα με το downloading κάνει uploading τα κομμάτια που έχει ήδη κατεβάσει

7. BitTorrent-Λειτουργία • Μοναδική ευθύνη του tracker είναι να κρατάει τα .torrent αρχεία και να συνδέει τους seeds- leachers μεταξύ τους • Κάθε ενεργό μέλος στέλνει update message (~ κάθε 30 min) στον tracker για την κατάστασή του • Ο tracker στέλνει σε κάθε peer τυχαία λίστα των 50 peers και αυτός συνδέεται με 20-40 (peer list)

8. The communication paradigm Seed Leecher Tracker Leecher

9. The communication paradigm

10. Pipelining • Για να εξυπηρετηθούν πολλές αναζητήσεις του ίδιου κομματιού χωρίς μεγάλη καθυστέρηση γίνεται επιπλέον διαμέριση του κομματιού σε μικρότερα (~16kb) • Το Bit Torrent δίκτυο αφήνει ορισμένο αριθμό αιτήσεων κομματιών από κάθε peer (συνήθως 5) • H επιλογή των κομματιών γίνεται με διάφορους αλγορίθμους

11. Piece Selection • Strict Priority: Κάθε peer πρέπει να ολοκληρώσει το κατέβασμα όλων των τμημάτων (16kb) ενός κομματιού (256kb) για να ζητήσει τμήμα άλλου κομματιού • Random First Piece: Στην εναρκτήρια φάση το πρώτο κομμάτι διαλέγεται πάντα τυχαία • Rarest First: Κάθε peer διαλέγει να κατεβάσει τα πιο σπάνια σε συχνότητα κομμάτια ανάμεσα στους peers • Endgame Mode: Στο τελευταίο κομμάτι του αρχείου γίνεται αίτηση σε όλους τους peers με στόχο την ταχύτερη ολοκλήρωση του download

12. Peer Selection • BitTorrent μηχανισμοί: • Choking Algorithm • Optimistic Unchoking • Anti-snubbing

13. Choking Algorithm • Choking:Προσωρινή άρνηση για upload • Κάθε peer επιτρέπει το uploading σε αυτόν (unchoke) από σταθερό αριθμό από peers (default 4) • Η απόφαση αυτή, βασίζεται στο download rate του κάθε peer. To download rate υπολογίζεται από το TCP κάθε 20 sec

14. Choking Algorithm • O κάθε peer αποφασίζει ποιους peers θα κάνει choke κάθε 10 sec. Έπειτα αφήνει το σύστημά του ως έχει • Σε αυτό το χρονικό διάστημα μπορούν να συνδεθούν νέοι peers για τους οποίους θα αποφασίσει στον επόμενο έλεγχο

15. Optimistic Unchoking • Επειδή το Choke βασίζεται στο download rate πολλές φορές χάνονται καλύτερες συνδέσεις • Άρα κάθε 30 sec ο κάθε peer επιτρέπει για upload (unchoke) έναν peer ανεξάρτητα από το download rate του (optimistic unchoking)

16. Anti-Snubbing • Υπάρχει το ενδεχόμενο κάποιος peer να γίνεται συνεχώς choke από όλους τους άλλους peers. • Μετά την πάροδο 60 sec ο peer θεωρείται “snubbed”. Κανένας peer δεν κάνει upload σε αυτόν • Η μοναδική του ευκαιρία για download είναι το Optimistic Unchoke • Στην περίπτωση αυτή γίνονται περισσότερα Optimistic Unchokes σε αυτόν

17. Cooperative downloading • Οι αλγόριθμοι choke/unchoke αποτελούν καινοτομία του BitTorrent • Έχουν σαν αποτέλεσμα: • Την πάταξη του Free Riding • Αξιοποίηση όλων των διαθέσιμων πόρων • Βέλτιστο download rate από όλους

18. Πλεονεκτήματα BitTorrent • Μεγάλη διαθεσιμότητα αρχείων • Scalability ( 53% όλης της κίνησης των p2p συστημάτων είχε το BitTorrent μόνο του) • Υποστηρίζει μεγάλο downloading speed • Εύκολο στη χρήση χωρίς κακόβουλα spy-ware να εγκαθίστανται στο χρήστη

19. Μειονεκτήματα BitTorrent • Kεντρικοποιημένο • Διακινείται μεγάλο ποσοστό παράνομων αρχείων (πολλοί servers έχουν ήδη κλείσει) • Προβλήματα δημιουργούνται σε συνδέσεις μικρού bandwidth

20. References • B. Cohen. Incentives Build Robustness in BitTorrent. Presented at the 1st Workshop on the Economics of Peer-2-Peer Systems, June 5-6, 2003, Berkley, CA. • "Dissecting BitTorrent: Five Months in a Torrent's Lifetime" , M. Izal, G. Urvoy-Keller, E.W. Biersack, P.A. Felber, A. Al Hamra, and L.Garc es-Erice. (Institut Eurecom, France) • “BitTorrent: A P2P file-sharing distribution system”, Presented by Chien-Sheng Huang