Tìm hiểu về giao thức Bittorrent

Tìm hiểu về giao thức Bittorrent bản trình bày gồm Word + slide Báo cáo môn Internet và giao thức Học viện công nghệ bưu chính viễn thông giảng viên: Nguyễn Tiến Ban Báo cáo tóm tắt + slide có ví dụ minh họa Giao thức Bittorent Tổng quan cấu hình p2p Hoạt động thuật ngữ thường sử dụng ví dụ minh họa cho hoạt động

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG KHOA VIỄN THÔNG I - - BÁO CÁO MƠN: INTERNET VÀ CÁC GIAO THỨC ĐỀ TÀI: TÌM HIỂU GIAO THỨC BITTORRENT GIẢNG VIÊN: PGS.TS NGUYỄN TIẾN BAN SINH VIÊN THỰC HIỆN VŨ VĂN CƯỜNG ĐỖ TUẤN ĐẠT LÊ MINH GIANG NGUYỄN VĂN NAM HÀ NỘI D14VT03 D14VT03 D14VT03 D14VT03 2017 Nôi dung Chương 1: Tổng quan mạng ngang hàng P2P 1.1 Giới thiệu 1.2 Định nghĩa P2P 1.3 So sánh mơ hình P2P với mơ hình Client/Server: 1.4 Ưu, nhược điểm mạng P2P, Client/Server: 1.5 So sánh khác ba phương thức truyền tin Chương 2: Tổng quan giao thức BitTorrent .7 2.1 Khái niệm BitTorrent 2.2 Các thuật ngữ sử dụng BitTorrent 2.2.1 File Torrent 2.2.2 Seed/Seeder - Leech/Leecher gì? Peer gì? 2.2.3 Tracker Torrents 2.2.4 Trackerless Torrents 2.2.5 Share Ratio 2.2.6 Swarm 10 2.2.7 Reseed 10 Chương 3:Phương pháp hoạt động BitTorrent .10 Chương 4: Ưu nhược điểm BitTorrent 14 Chương 1: Tổng quan mạng ngang hàng P2P 1.1 Giới thiệu Mạng ngang hàng (Peer-to-Peer – P2P) bắt đầu xuất từ 1999 thu hút quan tâm giới CNTT năm gần Đặc biệt việc áp dụng mơ hình P2P việc xây dựng ứng dụng chia sẻ file (file sharing), điện thoại Internet (Internet-based telephony) đạt nhiều thành công Hiện ứng dụng P2P chiếm khoảng 50% (thậm chí 75%) băng thơng Internet Các ứng dụng kiểu mạng là: Napster, Skype, BitTorrent, FlashGet, Sopcast, ICQ vv 1.2 Định nghĩa P2P “Mạng ngang hàng kiểu mạng thiết kế cho thiết bị có chức khả thiết bị nhau” Mạng P2P khơng có khái niệm máy trạm (client) hay máy chủ (server), mà có khái niệm nốt (peers) đóng vai trò client server Hình Kiến trúc mạng ngang hang Peer-to-Peer Mạng ngang hàng hệ thống phân tán đặc biệt tầng ứng dụng, cặp điểm nút giao tiếp với thông qua giao thức định tuyến trọng tầng mạng ngang hàng Mỗi điểm nút giữ đối tượng liệu nhạc, ảnh, tài liệu, vv Mỗi điểm nút truy vấn tới đối tượng cần từ điểm nút khác thông qua kết nối logic tầng mạng ngang hàng 1.3 So sánh mơ hình P2P với mơ hình Client/Server: P2P Client/Serv er - Một mạng ngang hàng cho phép - Dữ liệu lưu trữ Server node (PCs) đóng góp, chia sẻ trung tâm, tốc độ cao (Tốc độ truy nguồn tài nguyên với Tài cập thường lớn so với mạng P2P) nguyên riêng rẽ node (ổ cứng, nguồn CD-ROM, máy in … Các tài nguyên truy cập từ node mạng) - Khi máy client yêu cầu lấy thông tin thời gian phải gửi - Các node đóng vai trò Client yêu cầu theo tiêu chuẩn server định ra, yêu cầu chấp (truy vấn thông tin) Server thông tin) (cung cấp nhận máy server trả thơng tin mà client yêu cầu 1.4 Ưu, nhược điểm mạng P2P, Client/Server: P2P Client/Ser ver + Ưu điểm: - + Ưu điểm: Không cần server riêng, - Tốc độ truy cập nhanh - Khả mở rộng cao - Hoạt động với loại ứng client chia sẻ tài nguyên Khi mạng mở rộng khả hoạt động hệ thống tốt dụng - Rẻ - - Dễ cài đặt bảo trì Sử dụng với ứng dụng chia sẻ CSDL - Thuận lợi cho việc chia file, máy in, CD-ROM v.v… - Đáng tin cậy (có server riêng) + Nhược điểm: - Chậm + Nhược điểm - Cần server riêng (nghẽn cổ chai) - Không tốt cho ứng dụng CSDL - Đắt - - Phức tạp việc bảo trì, Kém tin cậy trì hoạt động mạng 1.5 So sánh khác ba phương thức truyền tin 1.5.1 Phương pháp chia sẻ theo kiểu khách - chủ (Client – Server) Theo phương pháp này, muốn tải tập tin máy, bạn dùng trình duyệt để mở trang web nhấn chuột vào liên kết download tập tin Khi trình duyệt yêu cầu máy chủ chứa tập tin bạn cần truyền tập tin máy bạn Việc truyền tập tin sau diễn theo quy tắc định sẵn, gọi giao thức (protocol), FTP, HTTP * Nhận xét: Tốc độ truyền phụ thuộc nhiều yếu tố: kiểu giao thức truyền, khả năngg đáp ứng máy chủ, số lượng máy khác tải tập tin Nếu tập tin vừa lớn vừa có tinh phổ biến phụ thuộc vào máy chủ lớn, việc tải chậm 1.5.2 Phương pháp chia sẻ tập tin theo kiểu ngang hàng peer-topeer Trong cách truyền tập tin này, bạn chạy phần mềm chia sẻ tập tin cài máy để xác định máy Internet có chứa tập tin bạn cần Vì máy có quyền chia sẻ liệu nên gọi ngang hàng Việc thực cụ thể sau: Bạn chạy phần mềm chia sẻ ngang hàng, ví dụ BearShare máy bạn gửi ngồi u cầu tải tập tin bạn cần Để tìm tập tin này, phần mềm BearShare truy vấn máy khác Internet chạy phần mềm chia sẻ BearShare Khi phần mềm phát Internet có máy tính chứa tập tin bạn cần ổ cứng việc tải tập tin bắt đầu Những người khác có dùng phần mềm chia sẻ ngang hàng tải tập tin họ muốn từ ổ đĩa cứng máy bạn, bạn chia sẻ * Nhận xét: Ưu điểm phương pháp gánh nặng truyền tập tin phân bổ máy trao đổi tập tin Nhưng có nhược điểm là: o Khi máy tính bạn truy vấn hàng ngàn máy tính khác để tìm tập tin cần tải làm nghẽn mạng o Một số người tải tập tin ngắt kết nối không cho người khác thu tập tin từ máy họ Điều hạn chế số lượng máy tính mà phần mềm tìm kiếm để tải tập tin 1.5.3 Phương pháp chia sẻ BITTORRENT Không phương pháp chia sẻ nêu trên, phương pháp BitTorrent chuyển gánh nặng dò tìm tập tin mà bạn muốn tải sang máy chủ trung tâm, gọi tracker, Nghĩa bạn phải chia sẻ phần tập tin mà bạn tải cho người khác q trình tải tồn tập tin Chương 2: Tổng quan giao thức BitTorrent 2.1 Khái niệm BitTorrent BitTorrent mạng mạng lưới P2P ( tức nhiều người kết nối trực tiếp với để chia sẻ file) sáng lập Bram Cohen vào năm 2001 Do kết nối ngang hàng nên có tốc độ cao Phù hợp cho download liệu dung lượng lớn Nếu bạn có file dung lượng 1GB 300 người cần, cần nhiều thời gian để chia sẻ 300GB liệu Nhưng bạn chia file thành mảnh nhỏ gửi cho người họ lại chia sẻ mảnh cho người khác ai có file hồn chỉnh nhanh nhiều 2.2 Các thuật ngữ sử dụng BitTorrent 2.2.1 File Torrent BitTorrent không giống cơng nghệ chia file trước đó, bạn khơng thể tìm file bạn muốn tải cách sử dụng chương trinh BitTorrent Thay vào bạn phải vào trang web có danh sách file Torrent Các file Torrent chứa thông tin file A mà bạn muốn download chứa thông tin “tracker” mà bạn phải kết nối để bắt đầu download Các “tracker” máy chủ trung tâm, lưu giữ thơng tin người chia sẻ file A, phần mà họ có Khi bạn download file Torrent, open nó, chương trình BitTorrent (như Bit Torrent, Bit Tornado, Azureus, vvv.) chạy kết nối đến tracker Tracker kết nối bạn đến Seeds Peers – người chia sẻ file A trình download bạn bắt đầu Đến bạn có “mảnh” file A, bạn upload “mảnh” cho người chưa có Như bạn thấy BitTorrent khác với mạng P2P khác : cần có file Torrent cho file (hoặc thư mục) mà bạn muốn download chia sẻ Một số trang web chia sẻ file torrent uy tín • Public Domain Torrents có hàng trăm phim kinh điển đưa lên hoàn toàn hợp lệ để download • Titanium Torrents gameupdates.org có nhiều video game miễn phí, game demo, chạy thử • South By Southwest Festival - music từ nhiều ca sĩ • etree.org cung cấp hàng trăm hòa nhạc trực tiếp nhạc cơng tiếng 2.2.2 Seed/Seeder - Leech/Leecher gì? Peer gì? Có ba khái niệm quan trọng mà bạn gặp chúng bạn sử dụng BiTorrent để chia sẻ file thư mục Seeds người có 100% file thư mục (file thư mục hoàn chỉnh) vẫn tiếp tục upload cho người khác Peers người chưa có đủ 100% file (file chưa hồn chỉnh) download phần mà họ chưa có đồng thời upload phần họ có cho người khác Leechers người download file không upload giảm mức upload xuống mức thấp Những người bị gọi kẻ trộm đơn giản họ lấy họ cần bỏ Tổng số Leech + tổng số Seed = Số Peer 2.2.3 Tracker Torrents Một server nằm mạng internet, phối hợp hoạt động trình BitTorrent Khi bạn mở file torrent, máy tính bạn liên lạc với tracker để lấy danh sách peer cần kết nối Trong trình down file torrent, máy tính bạn lại liên lạc với tracker, thông báo cho tracker biết bạn down up bao nhiêu, down xong, Nếu bạn chuẩn bị down file mà tracker die, bạn ko thể tạo kết nối Nếu down mà tracker die, bạn vẫn tiếp tục q trình truyền tải file với peer có, ko kết nối thêm với peer khác Thường lỗi với tracker xảy thời gian dài, bạn việc chờ đợi để mở trình BitTorrent Có hai loại tracker khác nhau: public private Open tracker dạng mở, người truy cập, đồng nghĩa với việc có vơ số malware, virus kèm Đối lập với private tracker, private tracker quản lí hạn chế truy cập, tức nhiên bạn phải trả tiền để sử dụng dịch vụ Private tracker kiểm soát mạng seeder chặt chẽ, bạn hạn chế virus malware có khả truy cập vào máy tính bạn 2.2.4 Trackerless Torrents Cơ chế “trackerless” cho phép BitTorrent client giao tiếp với mà khơng cần có hỗ trợ máy chủ trung tâm Để đạt điều này, BitTorrent client sử dụng dạng bảng băm phân tán (distributed hash table - DHT) Trong BitTorent client đóng vai trò node hash table Khi người dùng đưa thông tin torent vào BitTorrent client (thông qua file torrent hay qua “magnet link”), BitTorrent client – tư cách DHT node liên lạc với node gần để tìm thơng tin cần cho việc chia sẻ file Các node “hàng xóm” cần lại tiếp tục chuyển tiếp thông tin vừa nhận sang node xung quanh cho tìm thấy thơng tin cần thiết (tức thông tin máy tham gia mạng lưới chia sẻ file torrent hay magnet link đó) Nói cách ngắn gọn, mô tả giao thức DHT “Về cốt lõi, peer trở thành tracker” Đồng nghĩa với việc tồn máy chủ trung tâm hoàn toàn lược bỏ Các máy mạng lưới BitTorrent chia sẻ liệu ngang hàng quản lý thông tin theo phương thức ngang hàng Một mạng lưới hoạt động theo chế: sử dụng DHT sử dụng tracker Trong trường hợp DHT chủ yếu sử dụng phương pháp dự phòng máy chủ tracker gặp cố DHT hiểu chức giúp bạn kết nối tới máy khác nhanh hơn, tải liệu từ máy mà ko cần thông qua tracker Hầu hết public tracker có chức Chức có nhược điểm liệu up/down phần ko thông qua tracker nên thông tin up/down Client (VD: Utorrent) khác với thông tin tracker DHT (Distributed Hash Table) lớp nằm hệ thống mạng p2p chứa giá trị tên giống bảng băm Hash table sẵn sàng cung cấp thơng tin cho User có bật DHT tìm kiếm Hash table đó, điều giúp User liên 10 kết với khắp giới tìm thấy file có bảng hash table tải máy 2.2.5 Share Ratio Nếu bạn dùng trình BitTorrent với giao diện GUI (Graphic User Interface), bạn thấy thông số share rating giao diện Nó đơn giản tỉ lệ bạn up tỉ lệ down Nếu thơng số share ratio 1.0, điều có nghĩa lượng bạn down với lượng bạn up Số cao nghĩa bạn đóng góp nhiều Nếu bạn thấy share ratio vơ cùng, nghĩa bạn seed file - bạn up ko down Nói chung, số để làm cảnh - lợi ích người khác, giữ cho share ratio bạn lớn Hiểu cách đơn giản Ratio tính bắng cơng thức: Ratio=dung lượng upload/dung lượng download Muốn có ratio cao điều tương đối khó bạn cần phải up nhiều down lượng lớn 2.2.6 Swarm Một nhóm máy tính kết nối với thơng qua file torrent Ví dụ, trình BitTorrent bạn báo bạn nối với 10 peer seed, điều nghĩa swarm có 13 người (ko kể bạn ) 2.2.7 Reseed Với file torrent mà số seed số tròn trĩnh (hoặc ko có đủ số peer để tạo thành copy hồn hảo), dù muốn hay ko tất peer nhận file ko hoàn chỉnh, ko swarm có phần thiếu Khi điều xảy ra, với file hoàn chỉnh (seed) phải đứng kết nối với swarm để tiến hành việc truyền tải phần thiếu Nó gọi reseed Thường yêu cầu reseed đưa chấp thuận, người yêu cầu phải đảm bảo để trình 11 BitTorrent mở thời gian định, tạo điều kiện cho file torrent nhiều người down Chương 3:Phương pháp hoạt đơng BitTorrent Nói dân kỹ thuật BitTorrent giao thức tạo phục vụ cho trình truyền tải file Dưới hình thức kết nối peer-to-peer, người sử dụng kết nối trực tiếp với để gửi nhận phần file Một server trung tâm, tên gọi tracker, lập để xác định vị trí người dùng Tracker mang nhiệm vụ quản lý kết nối, ko cần biết nội dung file truyền tải, tracker có băng thơng cực nhỏ, số lượng người dùng cực lớn vẫn tham gia vào việc truyền tải file Điểm BitTorrent việc người dùng thực việc up down lúc băng thông tổ chức cho tối ưu BitTorrent thiết kế để số người dùng tăng cao làm việc hiệu - điều trái ngược hẳn với giao thức truyền tải file khác Một ví dụ để dễ hình dung trình này hình ảnh nhóm người gồm người A,B,C,D,E ngồi quanh bàn Hiển nhiên nói nghe người khác nói Giờ tưởng tượng họ cố lấy copy sách gồm 50 trang Người A cho biết anh 12 ta có trang 1-10, 42-50 Người C, D, E thiếu số trang số trang người A có, họ cần xếp để lấy copy trang mà thiếu Đến người B, anh cho biết có trang 11-22 Người A, D E bảo B họ muốn vài trang số đó, B cần đưa cho họ copy trang Quá trình tiếp tục, người trao đổi cho phần có người khác cần Sau lát, dù tất có copy hầu hết trang sách, song ko số họ có đủ Giờ ý đến người khác ngồi bên bàn mà ta tạm gọi S Người có copy sách, ko cần nhận trang Anh ta có nhiệm vụ phân phát trang mà ko nhóm có Còn người nhận ko lấy trang mà người khác nhóm có Như vậy, người S chia sẻ sách cho người khác mà ko cần phải gửi copy cho người Anh ta việc đưa copy trang khác cho người khác nhau, tự họ chia sẻ cho Người S gọi seed BitTorrent Vậy, download với chương trình BitTorrent, ví dụ để hình dung áp dụng nào? Để bắt đầu download tập tin torrent, bạn cần truy cập vào trang web chuyên torrent thepiratebay.org, demonoid,… tải file có torrent liên quan đến tập tin cần download Các file torrent phim, hát, tập tin thực tế mà bạn cần tải mà file giúp máy bạn kết nối với máy khác mạng thông qua server theo dõi gọi tracker, sau địa máy tracker gửi máy bạn địa bạn gửi cho máy khác mạng để q trình download diễn 13 Chương trình BitTorrent bạn dùng thông tin ghi nhận file torrent để kết nối với tracker Tracker server mang thông tin danh sách peer kết nối với file bạn muốn down Giả sử tập tin chia thành khối tương ứng với màu, máy có đầy đủ tập tin (những máy gọi seeder) gửi cho máy mạng phần tập tin Seeder chứa đầy đủ phần file Trình BitTorrent bạn gửi request tới peer kết nối với file (swarm) bắt đầu down phần nhỏ file từ peer 14 Ngay máy nhận phần tập tin, bắt đầu chia sẻ phần với máy khác chưa có phần Việc phần file gửi cho máy tracker đảm nhiệm điều phối 15 Quá trình tiếp diễn cho người swarm tiến hành down phần file cần Sau down xong file bạn cần, trình BitTorrent chuyển máy bạn thành seed cho file cho phép người tiếp tục down bạn khỏi chương trình Để file torrent truyền tại, cần seed Chương 4: Ưu nhược điểm BitTorrent Theo thống kê, lưu lượng liệu qua BitTorrent chiếm tới 3.35% lượng bandwidth tồn cầu, thơi bạn thấy lớn mạnh BitTorrent nào, chắn số lớn tương lai Tất thứ có ưu nhược điểm giao thức BitTorrent ngoại lệ Trước tiên xem BitTorrent mang lại lợi ích so với phương thức download client-server truyền thống Tắt, bật tạm dừng chương trình download lúc mà không ảnh hưởng đến tập tin cần tải: Lợi lớn so với việc download trực tiếp từ server, trình tải tập tin bị gián đoạn lý điện chẳng hạn thay việc phải download lại từ đầu bạn cần restart lại client file lại tiếp tục tải Download file dung lượng lớn với click: phim HD game thường có dung lượng lớn nên upload lên server phải chia nhỏ số lượng có lên tới vài chục phần (part) So với việc add đống link vào hàng đợi download việc tải phim torrent tỏ thuận tiện nhiều 16 Download file cũ: Đối với phim hay chương trình cũ việc download trực tiếp khó khăn mà tồn file vài part thời hạn cho phép host bị xóa khiến cho bạn không tải Tuy nhiên torrent bạn vẫn tìm tracker phù hợp để download tập tin cũ, tốc độ chậm chút lượng máy seed khơng nhiều “méo mó có khơng” Bên cạnh ưu điểm nêu trên, BitTorrent mắc phải môt số hạn chế sau: Tốc độ tải phụ thuộc vào số lượng seeder: đề cập chất torrent chia sẻ phần file máy tính số lượng máy nhiều tốc độ download nhanh Đối với phim hay phần mềm hot lượng người download nhiều nên vấn đề không đáng quan tâm, nhiên bạn tìm kiếm tập tin cũ với vài seeder khiến cho bạn vài ngày download xong tập tin cỡ 3GB Thường bị lợi dụng để chia sẻ liệu có nội dung bất hợp pháp Nguy lây nhiễm virus tải "nhầm" liệu bất hợp pháp 17 ... 1.5 So sánh khác ba phương thức truyền tin Chương 2: Tổng quan giao thức BitTorrent .7 2.1 Khái niệm BitTorrent 2.2 Các thuật ngữ sử dụng BitTorrent 2.2.1... qua BitTorrent chiếm tới 3.35% lượng bandwidth tồn cầu, thơi bạn thấy lớn mạnh BitTorrent nào, chắn số lớn tương lai Tất thứ có ưu nhược điểm giao thức BitTorrent ngoại lệ Trước tiên xem BitTorrent. .. đảm bảo để trình 11 BitTorrent mở thời gian định, tạo điều kiện cho file torrent nhiều người down Chương 3:Phương pháp hoạt đơng BitTorrent Nói dân kỹ thuật BitTorrent giao thức tạo phục vụ cho