Các giao thức truyền số liệu p2p

HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ HỆ ĐÀO TẠO DÀI HẠN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH THÔNG TIN CÁC GIAO THỨC TRUYỀN SỐ LIỆU P2P NĂM 2016 HỌC VIỆN KỸ THUẬT QUÂN SỰ HỆ ĐÀO TẠO DÀI HẠN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH: ĐIỆN- ĐIỆN TỬ CÁC PHƯƠNG THỨC TRUYỀN SỐ LIỆU P2P Giáo viên hướng dẫn: ĐẠI TÁ TS NGUYỄN VĂN GIÁO NĂM 2016 THUẬT NGỮ VIẾT TẮT Từ viết Tiếng Anh Tiếng Việt ACK Acknowledgment Frame Khung xác nhận tích cực ABM Asynchronous Balanced Mode ARQ Automatic Repeat Request Yêu cầu lặp lại tự động Challenge-Handshake Authentication Giao thức chứng thực bắt Protocol tay DISC Disconect Mất kết nối DHT Distributed Hash Table Bảng băm phân tán ENQ Enquiry Frame Khung thăm dò FRMR Frame Reject Khung từ chối HDLC High-level Data Link Control I-frame Information Frame LCP Link Control Protocol NAK Negative Acknowledgment Frame NCP Network Control Protocol NRM Normal Response Mode PAP Password Authentication Protocol P2P Peer-to-Peer Mạng ngang hàng PPP Point-to-Point Protocol Giao thức điểm-nối-điểm QoS Quality of Service Chất lượng dịch vụ RNR Receive Not Ready Chưa sẵn sàng nhận RR Receive Ready Sẵn sàng nhận tắt CHAP Chế độ cân không đồng Điều khiển liên kết liệu mức cao Khung thông tin Giao thức điều khiển liên kết Khung xác nhận tiêu cực Giao thức điều khiển mạng Chế độ trả lời bình thường Giao thức chứng thực mật REJ Reject Từ chối SABM Set Asynchronous Balanced Mode SREJ Selective Reject SNRM Set Normal Response Mode TCP Transmission Control Protocol UA Unnumbered Acknowledgment Xác nhận không số UDP User Datagram Protocol Giao thức lớp giao vận VoIP Voice over Internet Protocol Thiết lập chế độ cân khơng đồng Từ chối có chọn lọc Thiết lập chế độ trả lời bình thường Giao thức điều khiển truyền dẫn Truyền giọng nói giao thức IP DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 So sánh mơ hình P2P với mơ hình Client/Server Bảng 2.1 Hiệu Stop-and-Wait ARQ trường hợp khơng lỗi 45 Bảng 2.2 Tóm tắt kết thực 47 Bảng 2.3 Kích thước cửa sổ cần thiết kết hợp trễ tốc độ bít 48 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mạng ngang hàng có cấu trúc (Structured) Hình Mạng ngang hàng tập trung hệ thứ (Napster) Hình 1.3 Mạng ngang hàng túy (Gnutella 4.0, FreeNet) Hình 1.4 Các mạng ngang hàng lai Hybrid Hình 1.5 Cơ chế bảng băm phân tán (DHT) 11 Hình 2.1 Thực thể lớp n thực giao thức cung cấp dịch vụ cho lớp n+1 18 Hình 2.2 Giao thức peer-to-peer hoạt động qua hop mạng 20 Hình 2.3 Giao thức peer-to-peer hoạt động qua mạng đầu cuối 21 Hình 2.4 Giao thức peer-to-peer hoạt động qua mạng đầu cuối 21 Hình 2.5 Chức thích ứng 24 Hình 2.6 Bản tin, luồng thứ tự khối 24 Hình 2.7 Hướng tiếp cận End-to-end với Hop-by-hop 27 Hình 2.8 Thành phần ARQ 28 Hình 2.9 Sự truyền khung khơng theo thứ tự 29 Hình 2.10 Sự cố nhầm lẫn tín hiệu ACK 30 Hình 2.11 Thông tin trạng thái hệ thống Stop-and-Wait ARQ 31 Hình 2.12 Khung thăm dò Stop-and-Wait ARQ 32 Hình 2.13 Cơ chế hoạt động giao thức Go-Back-N ARQ 34 Hình 2.14 Sự tương quan Stop-and-Wait ARQ Go-Back-N ARQ 35 Hình 2.15 Go-Back-N ARQ 36 Hình 2.16 Kích thước cửa sổ nên bé 2m 38 Hình 2.17 Khơi phục lỗi cho NAK 38 Hình 2.18 Các thông số hệ thống Go-Back-N ARQ chiều 40 Hình 2.19 Tính tốn giá trị thời gian chờ 40 Hình 2.20 ARQ phát lặp chọn lọc 41 Hình 2.21 Khôi phục lỗi ARQ phát lặp chọn lọc 42 Hình 2.22 Kích thước cửa sổ tối đa ARQ phát lặp chọn lọc 42 Hình 2.23 Các thành phần trễ Stop-and-Wait ARQ 44 Hình 2.24 Hiệu truyền dẫn giao thức ARQ 49 Hình 2.25 Kích thước khung tối ưu 50 Hình 2.26 Điều khiển luồng ON-OFF 53 Hình 2.27 Điều khiển luồng cửa sổ trượt 53 Hình 2.28 Khơi phục thời gian 53 Hình 2.29 Tốc độ đồng hồ ảnh hưởng đường truyền 55 Hình 2.30 Khơi phục đồng hồ thích ứng 55 Hình 2.31 Khơi phục đồng hồ mạng đồng 56 Hình 2.32 Minh họa TCP 57 Hình 3.1 Lớp liên kết liệu 60 Hình 3.2 Cấu hình HDLC 61 Hình 3.3 Định dạng khung HDLC 63 Hình 3.4 Định dạng trường điều khiển 64 Hình 3.5 Mơ tả q trình hoạt động khung HDLC 65 Hình 3.6 Định dạng khung Poin-to-Point 67 Hình 3.7 Giản đồ pha Point-to-Point 68 Hình 3.8 Napster Gnutella 70 Hình 3.9 Leechers Seeders 72 Hình 3.10 Torrent Trackers Trackerless Torrents 72 MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG BIỂU DANH MỤC HÌNH VẼ LỜI NĨI ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ MẠNG NGANG HÀNG P2P 1.1 Giới thiệu 1.2 Định nghĩa P2P 1.3 Phân loại mạng ngang hàng 1.3.1 Hệ thống mạng ngang hàng tập trung (Centralized) 1.3.2Mạng ngang hàng túy (Pure) 1.3.3 Các mạng ngang hàng lai Hybrid 1.3.4 Mạng ngang hàng có cấu trúc Structured 10 1.3.5 Ưu mạng ngang hàng 12 1.3.6 Kết luận chương 13 Chương CÁC GIAO THỨC TRUYỀN SỐ LIỆU P2P 2.1 Tổng quan giao thức 16 2.1.1 Khái niệm giao thức 16 2.1.2 Vai trò giao thức truyền thông 16 2.2 Giao thức P2P 18 2.2.1 Đặt vấn đề 18 2.2.2 Giao thức P2P mơ hình dịch vụ 19 2.2.2.1 Mơ hình dịch vụ 22 2.2.2.2 Các yêu cầu đầu cuối chức thích nghi 23 2.2.2.4 So sánh End-to-End với Hop-by-Hop 26 2.2.3 Giao thức ARQ 27 2.2.3.1 Stop-and-Wait ARQ 29 2.2.3.2 Go-Back-N ARQ 33 2.2.3.3 ARQ phát lặp có chọn lọc 40 2.2.3.4 Hiệu truyền dẫn giao thức ARQ 44 2.2.4 Các chức thích ứng khác 52 2.2.4.1 Điều khiển luồng cho cửa sổ trượt 52 2.2.4.2 Thời gian khôi phục cho dịch vụ đồng 53 2.2.4.3 Dịch vụ truyền đáng tin cậy 57 2.3 Kết luận chương 58 Chương ĐIỀU KHIỂN LIÊN KẾT DỮ LIỆU VÀ MỘT SỐ ỨNG DỤNG PHÁT TRIỂN TRÊN NỀN TẢNG GIAO THỨC P2P 3.1 Điều khiển liên kết liệu 59 3.1.1 Điều khiển liên kết liệu mức cao HDLC 59 3.1.2 Giao thức điểm-nối-điểm (Point-to-Point) 66 3.2 Một số ứng dụng phát triển tảng giao thức mạng P2P 69 3.2.1 Ứng dụng chia sẻ ngang hàng file-sharing 69 3.2.1.1 Hoạt động Napster 69 3.2.1.2 Hoạt động Gnutella 70 3.2.1.3 BitTorrent 71 3.2.2 Điện thoại VoIP 73 3.2.3 P2PTV 74 3.3 Kết luận chương 76 KẾT LUẬN 78 TÀI LIỆU THAM KHẢO 79 LỜI NÓI ĐẦU Ngày với mức độ phổ biến máy tính cá nhân mạng Internet, mạng ngang hàng với nhiều đặc tính phù hợp cho hệ thống phân tán, ngày thu hút nhiều ý người sử dụng giới nghiên cứu phát triển ứng dụng Cùng với xu mơ hình mạng ngang hàng có cấu trúc dành nhiều quan tâm phát triển đặc điểm mạng ngang hàng túy, khơng u cầu có tham gia máy chủ trung tâm Đặc điểm giúp mạng ngang hàng cấu trúc có khả mở rộng tốt nhiên tạo nhiều vấn đề kỹ thuật cần phải giải Rất nhiều ứng dụng phức tạp phát triển tảng mạng ngang hàng có cấu trúc hệ thống truy vấn liệu, hay hệ thống quản trị sở liệu… Các ứng dụng chia sẻ file, hay thoại VoIP, video truyền hình…ngày sử dụng rộng rãi tồn giới Cũng cơng nghệ đời thời gian gần đây, vấn đề giao thức đặc biệt quan trọng Việc nắm giao thức chìa khóa thành cơng việc triển khai cơng nghệ vào thực tế Chính vậy, nội dung đồ án tốt nghiệp này, em xin giới thiệu “Các giao thức truyền số liệu P2P” với nội dung sau: Chương 1: Tổng quan mạng ngang hàng P2P Chương : Các giao thức truyền số liệu P2P Chương : Điều khiển liên kết liệu số ứng dụng phát triển tảng giao thức P2P Trong trình thực đồ án em xin gửi lời cảm ơn đến giảng viên TS.Nguyễn Văn Giáo hướng dẫn bảo tận tình để em hồn thành tốt Đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn Thầy, Cô môn giảng dạy, cung cấp cho em nhiều kiến thức khóa học vừa qua trường Học viện Kỹ thuật quân 65 khung thông tin (I-frame) số khung khơng số (U-frame) Kích thước thay đổi giới hạn tùy theo hệ thống phải số nguyên octet (8 bit) Trường FCS dùng để phát lỗi, tính dựa bit lại khung (ngoại trừ flag) Trường dùng CRC 16 bit CRC 32 bit để kiểm tra phát lỗi Hoạt động HDLC HDLC hoạt động chủ yếu qua việc trao đổi I-frame, S-frame U-frame bên, cụ thể ba giai đoạn: Khởi tạo, trao đổi liệu, ngắt kết nối Hình 3.5 Mơ tả q trình hoạt động khung HDLC [5] Khởi tạo  Gửi U-frame khởi tạo chế độ SNRM/ SNRME : thiết lập chế độ trả lời thông thường mở rộng SARM/ SARME: thiết lập chế độ trả lờikhông đồng mở rộng SABM/ SABME: thiết lập chế độ cân đồng mở rộng  Nếu đồng ý kết nối gửi lại U-frame UA (xác nhận không số)  Nếu không đồng ý kết nối gửi lại U-frame DM (chế độ ngắt kết nối) Trao đổi liệu  Sau kết nối  Cả hai bên gửi I-frame (chỉ số 0) 66  Các S-frame dùng để điều khiển luồng điều khiển lỗi RR : Sẵn sàng nhận, ACK tích cực RNR : Chưa sẵn sàng nhận, bên nhận bận sau phải phát RR để tiếp tục nhận liệu REJ : giống NAK Go-Back-N SREJ : giống NAK phát lặp chọn lọc Ngắt kết nối  Một hai bên ngắt kết nối cách gửi U-frame DISC (mất kết nối)  Bên phải chấp nhận ngắt kết nối, gửi lại U-frame UA (xác nhận không số)  Các khung độ bị (việc phục hồi phải lớp trên) Qúa trình hoạt động HDLC thể cụ thể qua ví dụ sau: 3.1.2 Giao thức điểm-nối-điểm (Point-to-Point) Các giao thức điểm-nối-điểm (PPP) cung cấp phương pháp đóng gói gói tin IP liên kết điểm-nối-điểm PPP sử dụng điều khiển liên kết liệu để kết nối router sử dụng để kết nối máy tính cá nhân cho nhà cung cấp dịch vụ Internet (ISP) sử dụng đường dây điện thoại modem Các giao thức PPP hoạt động hầu hết loại hình liên kết song cơng hồn tồn Nó hoạt động liên kết truyền thông không đồng bộ, liên kết đồng bít hệ thống truyền dẫn ADSL SONET Các giao thức PPP sử dụng HDLC giống đóng gói gói liệu liên kết điểm-nối-điểm, hình 3.6 Khung PPP bắt đầu kết thúc với cờ chuẩn HDLC Không giống HDLC, khung PPP bao gồm số ngun byte Vì lí này, kỹ thuật chèn bít HDLC khơng sử dụng, mà thay vào phương pháp chèn byte làm cho việc sử dụng ký tự dễ dàng Trường hợp thứ hai khung PPP thông thường chứa tất bít trường địa chỉ, cho phép tất trạm chấp nhận khung Trường điều khiển thường thiết lập 00000011 PPP thường chạy chế độ kết nối 67 Chuỗi 00000011 khung HDLC không đánh số Đối với liên kết nhiễu việc lựa chọn đánh số sử dụng chế độ ABM HDLC để cung cấp thông tin truyền dẫn theo thứ tự tin cậy Trong trường hợp cờ đầu khung HDLC theo sau trường địa byte trường điều khiển byte PPP thiết kế để hỗ trợ nhiều giao thức mạng lúc PPP truyền gói liệu từ giao thức mạng khác Các trường giao thức thường có độ dài byte dùng để xác định kiểu gói liệu trường thơng tin Cuối trường CRC sử dụng CCITT 16 CCITT 32 Địa Điều khiển Giao 01111110 1111111 00000011 thức Cờ Thông tin CRC Cờ 01111110 Hình 3.6 Định dạng khung Poin-to-Point Các giao thức PPP cung cấp nhiều hữu ích thơng qua giao thức điều khiển liên kết tập hợp giao thức điều khiển mạng Giao thức điều khiển liên kết LCP (Link Control Protocol) giao thức điều khiển liên kết điều khiển gửi gói tin thơng suốt; giao thức điều khiển mạng NCP (Network Control Protocol) cung cấp thơng tin cấu hình điều khiển lớp mạng việc gán quản lý địa IP, nén hay khơng nén phần header TCP/IP gói liệu IP Để thiết lập kết nối dạng điểm-nối-điểm, trạm liên kết PPP phải gửi gói LCP để thiết lập cấu hình kiểm tra tầng datalink Sau đó, trạm gửi yêu cầu cụ thể Tiếp theo, trạm gửi gói NCP cho phép chọn lựa cấu hình giao thức lớp mạng (IP, IPX, Appletalk) Khi giao thức lớp mạng xác định, ứng dụng thực người dùng giao thức PPP bắt đầu trao đổi dạng gói liệu lớp mạng Kết nối trì LCP, NCP gửi gói yêu cầu kết thúc kết nối.Khi máy tính kết nối với mạng IP, hình 3.7,các NCP đàm phán 68 địa IP động cho PC Trong luồng truyền tốc độ thấp,nó đàm phán phương án nén header TCP IP làm giảm số bit cần truyền Một mạnh đặc biệt PPP bao gồm giao thức xác thực, vấn đề lớn máy tính kết nối vào mạng từ xa.Sau LCP thiết lập liên kết, giao thức sử dụng để xác thực người dùng Giao thức chứng thực mật (PAP: Password Authentication Protocol) yêu cầu người khởi xướng gửi ID mật khẩu.Quá trình đồng đẳng sau trả lời thơng báo việc chứng thực thành công hay thất bại Tùy thuộc vào tình trạng mà hệ thống cho phép vài lần thử lại.Khi PAP định yêu cầu thất bại, thị LCP chấm dứt liên kết.PAP dễ bị đánh cắp ID mật gửi dạng văn bản; PAP dễ bị cơng an ninh mạng Ngồi PPP có ưu điểm sau: dịch vụ thiết lập kết nối động để giảm chi phí truyền liệu thời gian tạm ngưng ; hỗ trợ đường kết nối tốc độ cao; giao thức PPP hoạt động chế độ truyền chiều đồng thời tích hợp phần mềm mạng hỗ trợ cho phần lớn trạm làm việc, định tuyến (router), cầu nối liệu (bridge) Tắt 1.Tách sóng mang 7.Rớt sóng mang Lỗi Đầu cuối Lỗi 6.Thực Thiết lập Mở Các lựa chọn dàn xếp Xác thực 4.Cấu hình NPC 3.Hồn tất xác thực Mạng Hình 3.7 Giản đồ pha Point-to-Point 69 3.2 Một số ứng dụng phát triển tảng giao thức mạng P2P 3.2.1 Ứng dụng chia sẻ ngang hàng file-sharing Ý tưởng ứng dụng chia sẻ file ngang hàng lần đưa chàng sinh viên 18 tuổi Shawn Fanning Fanning muốn tạo ứng dụng kết hợp chức máy tìm kiếm (search engine) với khả chia sẻ file hội thoại qua mạng Không đầy nột năm, Napster trở thành site phát triển nhanh chóng lịch sử ứng dụng phổ biến Internet Nó cho phép người dùng tìm kiếm tải file nhạc cách nhanh chóng tiện lợi Tuy nhiên phát triển bùng nổ Napster dẫn đến tranh cãi vấn đề bảo vệ quyền ngành âm nhạc Những tranh cãi dẫn đến việc kiện tụng Cuối cùng, Napster bị buộc phải đóng cửa ngừng cung cấp dịch vụ Bước tiên phong Napster dẫn tới đời loạt chương trình chia sẻ file ngang hàng khác mạng Gnutella hay Freenet Tuy nhiên, ứng dụng không sử dụng server tập trung Napster Do khơng có điểm trung gian cố định mạng nên khó kết tội ứng dụng tiếp tay cho nạn vi phạm quyền Ở tồn máy chủ tìm kiếm tập trung điểm khác biệt hai loại ứng dụng chia sẻ file ngang hàng 3.2.1.1 Hoạt động Napster Máy chủ tìm kiếm hệ thống Napster có trách nhiệm lưu trữ danh sách điểm nút tham gia vào mạng danh sách file chúng chia sẻ Trong thông điệp khởi tạo kết nối, điểm nút truyền cho máy chủ tìm kiếm tên đăng nhập, mật khẩu, tốc độ kết nối Internet địa cổng tiến trình chia sẻ file Khi tìm kiếm hát, điểm nút gửi đến cho máy chủ tìm kiếm từ khóa cụm từ khóa số lượng kết tối đa mà muốn nhận Máy chủ làm nhiệm vụ tìm kiếm điểm nút kết nối vào mạng có khả đáp ứng yêu cầu Thơng tin điểm nút gửi cho điểm nút đưa yêu cầu Các thông tin gửi bao gồm 70 địa IP, số cổng dịch vụ tốc độ kết nối Internet điểm nút danh sách kết Sau người dùng lựa chọn số điểm nút, thực kết nối trực tiếp tiến hành tải file Có hai lý chủ yếu giải thích Fanning sử dụng mạng ngang hàng thay lưu trữ tất file server Thứ khả lưu trữ server hữu hạn, đủ chỗ cho hàng tỉ file nhạc mà người dùng mạng quan tâm Nguyên nhân thứ hai băng thông hạn hẹp server khó đáp ứng hàng ngàn yêu cầu download giây 3.2.1.2 Hoạt động Gnutella Gnutella thiết kế dựa ý tưởng che giấu định danh điểm nút tham gia hay gọi chế nặc danh (anonymous) Các điểm nút phải tự nhận diện lấy cách gửi thông điệp ping để hỏi gửi trả thông điệp pong để xác nhận lại Nội dung thông điệp pong bao gồm địa IP danh sách file chia sẻ điểm nút hỏi Hình 3.8 Napster Gnutella Để tìm kiếm điểm nút chia sẻ file cho trước, thông điệp truy vấn phát mạng theo cách thức mô tả hình vẽ Từ điểm nút đưa yêu cầu tìm kiếm, thơng điệp chuyển tới số điểm nút lận cận lựa chọn Tới điểm nút, truy vấn tìm kiếm đối sánh với danh sách file chia sẻ kèm tiêu chí xác định trước Nếu tiêu chí khơng thỏa mãn thơng điệp truy vấn tiếp tục chuyển đến cho điểm nút lân cận Quá trình dừng lại cho 71 đến tiêu chí tìm kiếm thỏa mãn sau số lần chuyển tiếp thông điệp định Khi thu thập danh sách kết hồn chỉnh, người dùng kết nối trực tiếp đến tải file từ điểm nút lựa chọn 3.2.1.3 BitTorrent BitTorrent ứng dụng chia sẻ file ứng dụng dựa nguyên tắc hoạt động mơ hình giao thức peer-to-peer, đồng nghĩa với máy tính tham gia mạng lưới BitTorrent đảm nhận việc download lẫn upload liệu mà khơng cần có có mặt server trung tâm Thường máy tính tham gia vào mạng lưới BitTorrent cách sử dụng thông tin chứa file torrent Các phần mềm BitTorrent client, ví dụ uTorrent hay BitComet sử dụng thông tin từ file để liên lạc với máy đảm nhiệm vai trò “tracker” mạng lưới Tracker dạng máy chủ, không trực tiếp cung cấp liệu cho máy khác mạng lưới BitTorrent mà chịu trách nhiệm giám sát theo dõi tình trạng máy tính tham gia vào mạng lưới Thông qua giao tiếp sử dụng thơng tin mà Tracker cung cấp, máy tính bạn lúc thực kết nối trực tiếp đến máy khác mạng lưới để bắt đầu gửi/nhận liệu Khi kết nối vào mạng lưới, máy tính người dùng bắt đầu thực tải liệu theo phần nhỏ Dữ liệu máy khác mạng lưới cung cấp Và dĩ nhiên, phần liệu tải lại tiếp tục máy người dùng chia sẻ sang cho máy chưa có phần Với chế này, cho dù 10000 máy download file thời điểm không gây tải cho máy chủ hết Thay vào gánh nặng băng thơng upload chia sẻ cho máy mạng lưới Quan trọng cả, máy mạng lưới clients không thực tải file liệu từ máy chủ tracker Nhiệm vụ tracker mạng lưới gói gọn việc theo dõi thơng tin máy tính khác Các máy tham gia tải liệu từ mạng lưới BitTorrent thường gọi “leecher” “peers” Các máy hoàn thành việc tải liệu 72 tiếp tục tham gia mạng lưới đóng góp băng thơng upload liệu cho người dùng khác “seeder” Một mạng lưới BitTorrent thực có ý nghĩa có seeder – máy có chứa đầy đủ, hồn chỉnh liệu – mạng để chia sẻ phiên đầy đủ cho máy khác Nếu mạng lưới bao gồm leechers hay peers, tức máy có chứa phần khơng hồn chỉnh liệu, người dùng tải phiên đầy đủ Hình 3.9 Leechers Seeders [7] Hình 3.10 Torrent Trackers Trackerless Torrents [7] 73 Một số BitTorrent clientcó chế lựa chọn máy “tích cực” mạng lưới để giao tiếp Lúc máy tính người dùng ưu tiên gửi liệu cho máy có tốc độ upload tốt, đóng góp nhiều liệu cho mạng lưới thay máy upload với tốc độ chậm Nói cách ngắn gọn chế “làm nhiều, hưởng nhiều” giúp tăng hiệu tổng quát mạng lứoi, ưu tiên giao tiếp máycó đường truyền tốt Ngồi khơng thể không kể đến 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 thơng 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 3.2.2 Điện thoại VoIP Các máy trạm để bàn VoIP bắt đầu xuất vào năm 1990 cung cấp miễn phí gọi điện thoại gọi video từ PC đến PC Các ứng dụng này, có lợi kinh tế áp dụng kỹ thuật không thu hút lượng lớn người dùng yếu tố chất lượng âm số người sử dụng truy nhập băng thông rộng hạn chế Ngồi ra, cộng đồng người sử dụng ban đầu nhỏ nên hạn chế khả 74 ứng dụng thay điện thoại thông thường Đây tiếp tục vấn đề thực tế mà ứng dụng P2P sau phải đối mặt – làm để tạo cộng đồng người sử dụng lớn để cung cấp dịch vụ giá trị gia tăng kèm Bắt đầu từ năm 1996 với mắt chương trình ICQ, số lượng lớn ứng dụng tin nhắn trở thành phổ biến rộng rãi Các hệ thống Microsoft Messenger, Yahoo Messenger Jabber, tất dùng kiến trúc máy trạm/máy Mặc dù số hệ thống sau bổ sung thêm tính thoại, nhiên khơng thu hút cộng đồng người sử dụng Ứng dụng Skype VoP2P mắt năm 2003 đạt 10 triệu người dùng đồng thời So với ứng dụng VoIP trước đó, Skype cung cấp gọi từ PC đến PC miễn phí gọi từ PC đến mạng cố định với chi phí thấp, bao gồm gọi quốc tế Chất lượng gọi Skype cao mã hóa Skype phát triển mạng truy nhập băng rộng Ngoài ra, Skype bao gồm đầy đủ tính danh sách bạn, nhắn tin Không hệ thống chia sẻ file, Skype cam kết khơng có sách gián điệp 3.2.3 P2PTV Sự thành công chia sẻ file P2P VoP2P thúc đẩy việc ứng dụng P2P cho ứng dụng video trực tuyến (video streaming) Phân phối P2PTV thường theo tổ chức kênh nội dung tổ chức truy cập theo thư mục chương trình tên phim Khơng giống hệ thống chia sẻ file trước tiên tập tin tải máy tính người dùng nội dung lưu lại xem máy đầu cuối, ứng dụng video streaming phải cung cấp tốc độ truyền tải dòng thời gian thức đến hàng (peer) tốc độ phát video Vì vậy, file nội dung mã hóa tốc độ 1,5 Mbps có hàng peer đóng vai trò nguồn nội dung video streaming này, đường truyền từ hàng nguồn (source peer) đến đầu cuối xem nội dung phải có tốc độ truyền liệu trung bình 1,5 Mbps Để giải vấn đề có thay đổi tốc độ đường truyền, người ta sử dụng đệm để có đủ số lượng khung hình video Sau đó, tốc độ truyền tải tạm thời bị rớt, nội dung đệm 75 sử dụng để người xem video streaming không bị ảnh hưởng chất lượng nội dung Một tính hấp dẫn kiến trúc peer to peer cung cấp dịch vụ video streaming đặc tính tự mở rộng quy mơ Mỗi hàng bổ sung thêm cho hệ thống P2P cho biết dung lượng thêm cho nguồn lực tổng thể Trong mạng P2P, hàng (peer) nhận dòng video gửi cho hàng khác Nếu D>1 hàng kết nối trực tiếp đến đồng đẳng nguồn hàng hỗ trợ D hàng, có đến (D2 + D) hàng nhận luồng video phải qua hop để đến nguồn Tương tự vậy, D hàng lớp thứ hai hỗ trợ D hàng, có đến (D3 +D2 +D) hàng nhận luồng video phải qua hop để đến nguồn Lưu ý hop thêm vào bổ sung thêm độ trễ chuyển tiếp nhỏ, nhiên vấn đề lớn ứng dụng video streaming chiều Mơ hình đơn giản tối ưu tất hàng xem video streaming vị trí gần lúc, tương tự với phát sóng kênh truyền hình quảng bá Tuy nhiên, ứng dụng loại video theo yêu cầu, hàng bắt đầu xem nội dung video khoảng tùy ý, nhứng hàng mà bắt đầu xem luồng video hành vi người sử dụng tạm dừng tua lại nên đoạn video xem hàng khác Để giải vấn đề truyền đầy đủ nội dung video người dùng xem lại (playback) nội dung, phương pháp đưa hàng xác định đoạn video lịch playback từ số hàng khác mạng P2P Cũng giống ứng dụng P2P khác, ứng dụng P2PTV biến động hàng tạo khoảng gián đoạn playback lại luồng video hàng (peer) có nội dung đoạn video rời khỏi hệ thống P2P Tuy nhiên hầu hết mạng P2P có giao thức cụ thể để nhận vấn đề liên tục xác định vị trí hàng tham gia vào hệ thống P2P Với ứng dụng video streaming, việc giảm thiểu ảnh hưởng 76 hàng nguồn rời mạng thực cách định kỳ tìm kiếm nguồn dự phòng cung cấp đệm đủ lớn để giảm tác động đến trải nghiệm xem người dùng có nguồn rời khỏi hệ thống P2P Ngồi ứng dụng P2P video, nhiều nghiên cứu triển khai để giải vấn đề cung cấp mạng đủ tin cậy cho ứng dụng video thời gian thực Khi mạng bị lỗi có nghẽn mạng xảy dẫn đến gói tin Mạng P2P phụ thuộc vào mạng vật lý phía Vì kỹ thuật phát triển để cung cấp mạng đáng tin cậy cho dòng video streaming áp dụng mạng P2P Kỹ thuật bao gồm phân phối video thích ứng (adaptive video), video đa phân dải (multiresolution video) video khả mở rộng (scalable video) 3.3 Kết luận chương Chương giới thiệu điều khiển liên kết liệu, xem xét công việc tương đối đơn giản giao thức điều khiển liên kết liệu, cung cấp việc chuyển hướng kết nối không kết nôi khối thông tin qua liên kết liệu Chúng ta giới thiệu khung, chức chèn bít để phân biệt khung liên kết liệu PDU; kiểm tra cấu trúc khung liên kết liệu, tập trung vào thông tin điều khiển header đạo hoạt động giao thức Chúng ta thấy HDLC không cung cấp điều khiển liên kết liệu thay cung cấp cơng cụ khung điều khiển chế giao thức sử dụng để cung cấp loạt giao thức liên kết liệu, tín hiệu NAK, chuyển hướng kết nối, độ tin cậy, thứ tự truyền Xây dựng PPP dựa cấu trúc HDLC để cung cấp giao thức liên kết liệu linh hoạt với tăng cường kiểm tra liên kết, với khả xác thực khả hỗ trợ đồng thời nhiều giao thức lớp mạng Phần giới thiệu vài ứng dụng quan trọng làm bật vài năm gần cách sử dụng kiến trúc quy mô Internet phân cấp, kết nối hàng triệu người sử dụng để chia sẻ nội dung Những ứng dụng phân cấp ngang hàng việc loại bỏ máy chủ trung gian hệ thống cuối mà ứng dụng chạy đó, cách xử lý 77 mạng mơ tả giao thức đồng đẳng (peer-to-peer) hình thành mạng ảo mạng vật lý Việc áp dụng giao thức peer-to-peer tạo hàng loạt ứng dụng tiện ích mà ngày hàng triệu người giới sử dụng Các ứng dụng P2P hàng đầu, Skype, cung cấp điện thoại P2P miễn phí, nhận doanh thu từ dịch vụ tiện ích thêm vào, thoại, gọi từ peer đến PSTN Các ứng dụng việc chia sẻ tập tin hệ thống P2P tiền tệ hóa nhà khai thác mạng việc bán phần mềm khách hàng P2P gắn phần mềm gián điệp vào ứng dụng Chính mà vấn đề bảo mật an tồn thơng tin mạng sử dụng giao thức peer-to-peer vấn đề cấp bách nghiêm trọng cho người sử dụng 78 KẾT LUẬN Trên giới, giao thức mạng nói chung phát triển giao thức mạng peer-to-peer nói riêng nghiên cứu, phát triển cách mạnh mẽ Mơ hình mạng ngang hàng dần thay mơ hình mạng truyền thống mơ hình máy khách-chủ Trong đồ án em trình bày nhứng kiến thức chung mạng ngang hàng, hiểu mạng ngang hàng mô hình lai ghép Trọng tâm chủ yếu tìm hiểu giao thức ngang hàng peer-to-peer để làm rõ chế sử dụng, cách thức hoạt động ứng dụng phát triển giao thức đồng đẳng Giới thiệu khái quát ứng dụng dịch vụ sử dụng P2P phát triển mạnh mẽ giới Từ việc nghiên cứu giao thức P2P , em xin đề hướng phát triển đồ án là: “Nghiên cứu phát triển kiến trúc mạng ngang hàng (P2P peer-to-peer) ứng dụng phát triển ứng dụng dịch vụ viễn thông hệ mới” để thấy rõ tiềm phát triển mạng ngang hàng P2P hệ 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt [1] Vũ Thanh Hải Nguyễn Văn Giáo, Thông tin Dữ liệu, NXB QĐND, 2003 [2] Nguyễn Hồng Sơn, Kỹ thuật Truyền Số liệu, NXB Văn hóa-Thơng tin Tiếng Anh [3] Alberto Leon-Garcia and Indra Widjaja, Communications Network, 2nd edition, McGraw Hills, 2004 [4] William Stallings, Data and Computer Communications, 8th edition, Prentice Hall, 2007 [5] Curt M.White, Data communication and computer networks, 2010 Nguồn từ internet: [6] www.vi.wikipedia.org [7] www.luanvan.net.vn [8] www.tailieu.vn [9] www.vntelecom.org ... tập tin PC 16 Chương CÁC GIAO THỨC TRUYỀN SỐ LIỆU P2P 2.1 Tổng quan giao thức 2.1.1 Khái niệm giao thức Giao thức (protocol) tập hợp quy tắc chuẩn dành cho việc biểu diễn liệu, phát tín hiệu,... Chương 1: Tổng quan mạng ngang hàng P2P Chương : Các giao thức truyền số liệu P2P Chương : Điều khiển liên kết liệu số ứng dụng phát triển tảng giao thức P2P Trong trình thực đồ án em xin gửi... Chương CÁC GIAO THỨC TRUYỀN SỐ LIỆU P2P 2.1 Tổng quan giao thức 16 2.1.1 Khái niệm giao thức 16 2.1.2 Vai trò giao thức truyền thông 16 2.2 Giao thức P2P 18 2.2.1