Пиринговые сети. Понятие и виды

Глава 4. История пиринговых сетей

Peer-to-peer -- "равный-равному", многовековой идеал самураев и социалистов-утопистов, был в самом конце второго тысячелетия воплощен в жизнь восемнадцатилетним бостонским студентом Шоном Фэннингом.

В январе 1999 года Шон по прозвищу Napster, проучившись всего один семестр, покинул Северо-восточный университет, для того чтобы полностью погрузиться в работу над программным обеспечением для нового проекта. Идея, над воплощением которой трудился мистер Фэннинг, была весьма незамысловатой и родилась в ходе общения с соседями по университетскому общежитию. Подключенным к Интернету меломанам, коих было немало среди друзей изобретателя, предлагалось "расшарить" на своем компьютере (то есть открыть для удаленного доступа других пользователей) директории с музыкальными файлами. А чтобы искать музыкальные композиции было легче, общий их список хранился на специальном центральном сервере, а сам поиск осуществлялся с помощью программы-клиента, которую должен был скачать каждый участник сети.

Недолго музыка играла...

Приведенная выше схема функционирования пиринговой сети является, конечно, сильно упрощенной, не учитывающей многих нюансов (например, временной недоступности отдельных участников сети). Тем не менее Шон Фэннинг, который, по его собственному признанию, учился программированию по ходу дела, успешно справился с возникавшими сложностями, и в начале лета того же года названная в честь своего создателя музыкальная сеть начала работу. Возможность бесплатного и простого (по сравнению, например, с FTP-архивами) получения интересующих композиций быстро обрела популярность, и по мере роста числа пользователей Napster и предлагаемых к обмену MP3-файлов привлекательность сети только возрастала.

Уже в августе 1999-го группа людей (в том числе и дядя Шона) вложили в проект серьезные деньги, которых должно было хватить еще на полгода, и один из инвесторов -- Эйлин Ричардсон -- стала в сентябре исполнительным директором компании Napster.

Хотя создатель Napster и его первые инвесторы были полны радужных надежд на будущее, а популярность проекта среди пользователей росла бешеными темпами, осень 1999-го, как выяснилось впоследствии, стала началом конца этой сети. В течение октября и ноября Napster ведет напряженные переговоры с представителями американской звукозаписывающей индустрии (RIAA). То ли возможность компромисса владельцами лейблов изначально не предполагалась, то ли всему виной была несговорчивость Эйлин Ричардсон, но, как бы там ни было, в начале декабря RIAA предъявила Napster ультиматум, грозя штрафами в сто тысяч долларов за каждый скачанный без ее разрешения музыкальный файл.

Карающая рука закона

Вся последующая история Napster состояла из отступлений и временных перемирий с владельцами авторских прав, что, впрочем, не мешало дальнейшему росту числа пользователей сети. В мае 2000 года по требованию рок-группы Metallica более 300 тысяч пользовательских компьютеров, содержащих ее песни, были исключены из пирингового обмена. Смена руководителя компании (обошедшаяся новому инвестору в 15 миллионов долларов) не спасла ситуации: в июне того же года RIAA сделала попытку наложить судебный запрет на все основные лейблы в коллекциях пользователей этой сети.Napster в ответ нанимает Дэвида Бойеса (адвоката, одержавшего победу над Microsoft в ходе затеянного правительством США антимонопольного разбирательства), Милтона Олина (бывшего топ-менеджера звукозаписывающей компании A&M) и объявляет о достижении договоренностей с компанией Liquid Audio, совместно с которой планировалось защитить музыкальный обмен от претензий поборников авторских прав. И все же 26 июля американский окружной судья Мерилин Пател постановила прекратить пиринговый обмен защищенными авторским правом композициями в течение двух суток. На этой интригующей ноте оставим на некоторое время многострадальный Napster наедине с американским правосудием и обратим свое внимание на его многочисленные аналоги.

Партизанская тактика обмена

После того, как популярность пирингового обмена стала очевидной, последователи Шона Фэннинга принялись писать свои собственные программы, стремясь превзойти прототип в удобстве использования, разнообразии доступных для обмена данных и защищенности от внешнего воздействия. В частности, в середине марта 2000 года в Интернете появилось программное обеспечение p2p-сети Gnutella, основанной на новой идеологии. В отличие от Napster, Gnutella не требовала наличия центрального сервера -- вернее, функции сервера, обслуживающего запросы небольшой группы пользователей, мог выполнять компьютер любого участника пирингового обмена. Таким образом, блокировать работу сети отключением одного-единственного сервера стало невозможно. Любопытно, что авторы Gnutella Джастин Френкель и Том Пеппер являлись сотрудниками компании Nullsoft, принадлежащей крупнейшему провайдеру America-On-Line (AOL). Сама AOL в это же время готовилась к объединению с медиагигантом Time Warner, так что самодеятельность Френкеля и Пеппера была пресечена на корню. Однако джинн уже был выпущен из бутылки, и, несмотря на закрытие сайта http://www.gnutella.com/, копии программного обеспечения расползлись по Интернету. Как это нередко происходило и с компьютерными вирусами, независимые разработчики принялись усовершенствовать исходный код, породив многочисленные клоны Gnutella (из которых самыми популярными являлись Aimster, LimeWire, BearShare и Xolox).

Серьезную конкуренцию платформе Gnutella в скором времени составила технология голландской компании FastTrack. Разработанная почти одновременно с Napster, платформа FastTrack была не столь популярна вплоть до момента его первого официального закрытия. Так же как и Gnutella, основанные на FastTrack пиринговые сети (например, Morpheus, Grokster и KaZaa) не имели центрального сервера. Вместе с тем в качестве локальных серверов в данном случае выступали не любые, но наиболее мощные компьютеры из числа подключенных к p2p-сети, что значительно ускоряло ее работу. Ко всему прочему, программное обеспечение FastTrack позволяло объединять базы разных пиринговых сетей, увеличивая разнообразие доступных для скачивания файлов. Например, пользователи сети Morpheus (известной также под названием MusicCity), обогнавшей осенью 2000 года по популярности Napster, могли использовать ресурсы Grokster и KaZaa.

Мучения "котёнка"

Вернемся, однако, к Napster, апелляция которого была удовлетворена судом за считанные часы до предписанного срока закрытия. Вялотекущее судебное разбирательство продлилось до середины осени того же года, и к этому времени Napster в глазах владельцев авторских прав стал казаться меньшим злом по сравнению с конкурирующими сетями. Потенциальная уязвимость детища Фэннинга -- наличие центрального сервера -- позволяла организовать достаточно эффективную фильтрацию контента. Это обстоятельство, а так же огромная аудитория пиринговой сети (к концу 2000 года данным сервисом пользовались почти 40 млн человек) привлекли внимание немецкой медиакомпании Bertelsmann AG, и в конце октября было объявлено о достижении соглашения, в соответствии с которым на базе Napster планировалось создать платную службу музыкальной дистрибуции. Впрочем, сепаратный мир с Bertelsmann не избавил Napster от исков других звукозаписывающих гигантов, и агония p2p-сети продолжалась в течение всего 2001 года.

Могильщиками Napster стали не только поборники авторских прав, со многими из которых (в том числе и с Metallica) к лету 2001 года были достигнуты полюбовные соглашения, но также доброхоты, создававшие программы для обмана установленных пиринговой сетью фильтров (одна из таких программ была размещена, например, на сайте "напстероподобной" сети Aimster). Использовавшийся алгоритм идентификации MP3-файлов был весьма незамысловат и основывался на анализе их имен. Простая перестановка букв в именах файлов (типа MusicName =>usicNameM), не сильно затрудняющая визуальное опознание музыкальной композиции, оказалась не по зубам автоматическим фильтрам. И 11 июля 2001 года по формальному поводу (в связи с тем, что эффективность фильтрации защищенного авторским правом контента составляла не 100, а "всего" 99%) бесплатный файлообменный сервис Napster был закрыт окончательно.

Король умер, да здравствует король!

Для большинства поклонников бесплатной музыки этот день, видимо, не стал траурным. К моменту клинической смерти Napster количество доступных для скачивания через эту сеть композиций уменьшилось на 80%, тогда как конкурирующие проекты (американские Music City, Limewire, Bearshare и Audiogalaxy, голландская KaZaa, индийский Grokster, израильский iMesh и многие другие) активно расширяли базу пользователей. Впрочем, чувство безнаказанности, основанное в одних случаях на неподсудности европейских или, например, австралийских компаний американским судам, а в других -- на неуязвимости децентрализованных сетей, подвело многих энтузиастов пирингового обмена.

Нерадостная тенденция упадка еще совсем недавно крупнейших файлообменных сетей рождает закономерный вопрос: а есть ли у технологий пирингового обмена будущее? Очевидно, что время, упущенное противниками свободного распространения информации в период рождения "Напстера", теперь играет им на руку. Конечно, полностью искоренить или даже значительно ограничить пиринговый обмен с помощью судебных запретов нереально (в силу уже упомянутых технических причин). Однако отсутствие легального статуса мешает владельцам p2p-сетей получать значительные инвестиции и не позволяет рассчитывать на крупные рекламные доходы. Одновременно с этим рекламный бизнес подрывают многочисленные неофициальные клоны клиентов пиринговых сетей, избавляющие пользователей от "назойливых баннеров". В результате компании банкротятся, и в лучшем случае на их раскрученных сайтах открываются платные музыкальные сервисы, а в худшем -- домены могут достаться порнодельцам (по крайней мере, такое предложение было сделано в сентябре этого года почившему в бозе Napster).

Обмен под контролем

С точки зрения защитников авторских прав, пиринговые технологии могут с успехом использоваться в проектах, не затрагивающих напрямую их интересы и не конкурирующих с платными онлайновыми сервисами (например, для созданий сообществ людей, интересующихся проблемами типа поиска лекарств от рака). Другой интересной возможностью применения данных технологий является создание эффективных поисковых машин (над этой проблемой, в частности, работал покойный Джин Кан).

Заключение

Возникновение пиринговых сетей связано с тремя факторами.

1. Процессор обычной клиентской машины мало загружен. Особенно в офисах, где машины используются преимущественно для подготовки документов, для набора текстов и т.п. То же касается и подавляющего большинства домашних компьютеров.

2. Многие пользователи хранят на своих компьютерах коллекции файлов (тексты статей определенной тематики, художественные фотографии и др.), которые могут быть интересны и другим пользователям. Но при этом владельцы этих коллекций не готовы сделать свой компьютер полноценным сервером в сети из-за его недостаточной мощности, необходимости круглосуточной работы, финансовых и других причин.

3. Определенная часть пользователей хотела бы более активно участвовать в "общественной жизни" сети, не ограничиваясь обсуждением различных вопросов на форумах и в чатах. Они готовы участвовать в каком-либо полезном "общем деле".

Пиринговые сети разнообразны. Основной целью одних является обмен музыкальными и видео файлами. В других реализуются проекты поиска лекарства от рака, третьи тренируются во взломе известных шифров на основе распределенных вычислений, четвертые ищут внеземные цивилизации на основе данных, получаемых с радиотелескопов.

С математической точки зрения пиринговая сеть может быть представлена графом неопределенного вида: нет какой-либо стандартной архитектуры сети (например, звезды или кольца). Более того, этот граф - динамический, так как отдельные пользователи включаются в сеть и выходят из ее состава в произвольные моменты времени. Любой пользователь, играющий роль сервера, в любой момент времени может превратиться в клиента на некоторый отрезок времени. Но может и пребывать одновременно в положении и сервера и клиента.

Исследования в области пиринговых сетей начались в связи с успешным функционированием таких систем как Napster, Gnutella и Freenet.

Napster - гибридная система, поскольку использует централизованный индекс для поиска. Система Gnutella - чистая пиринговая система. Ее архитектура такова, что каждый узел с невысокими скоростями коммутации может иметь до четырех соседей, мощные же узлы могут иметь десятки соседей. Понятно, чем больше соседей, тем быстрее может быть поиск. Но здесь имеются такие же технические ограничения, как и в многопроцессорных компьютерах: слишком накладно соединять каждого с каждым. Соединения в системе не направленные (неориентированный граф). Система Gnutella использует поиск в ширину, просматривая сначала все соседние с инициатором узлы. Каждый узел, получивший запрос, распространяет его своим соседям максимум на d шагов.

Преимущество поиска в ширину состоит в том, что просматривая значительную часть сети, он увеличивает вероятность удовлетворения запроса. Недостатком является перегрузка сети лишними сообщениями.

Большинство существующих систем поддерживают только "булевы" запросы. Каждый файл характеризуется его метаданными (например, набором ключевых слов) и запрос формируется как набор ключевых слов. Вследствие этого результат поиска может быть двухвариантным: "найдено", "не найдено".

Список используемых источников:

1) Карп Д., О'Рейлли Т., Мотт Т. WindowsXP. Справочник. / Д. Карп, Т. О'Рейлли, Т. Мотт. -2-е изд. - СПб.: Питер, 2006. - 784 с.

2) Тихонов В.А., Райх В.В. Информационная безопасность: концептуальные, правовые, организационные и технические аспекты: учеб. пособие / В.А. Тихонов, В.В. Райх. - М.: Гелиос АРВ, 2006. - 528 с

3) Касьянов В.Н., Евстигнеев В.А. Графы в программировании: обработка, визуализация и применение. СПб.: БХВ-Петербург, 2003, 1104 С.

4) Касьянова Е.В. Язык программирования Zonnon для платформы .NET // Программные средства и математические основы информатики. - Новосибирск: ИСИ СО РАН, 2004, С.189-205.

5) Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р. Алгоритмы: построение и анализ, М.: МЦНМО, 1999.

6) Лавров С.С. Программирование. Математические основы, средства, теория. - СПб: БХВ-Петербург, 2001.

7) Просиз Дж. Программирование для .NET. - М.: Русская Редакция, 2003.

8) Уоткинз Д., Хаммонд М., Эйбрамз Б. Программирование на платформе .NET. - М.: Вильямс, 2003.

9) Gutknecht J., Zueff E. Zonnon Language Report. Zurich, Institute of Computer Systems ETH Zentrum, 2004.

10) Торокин, А.А. Инженерно-техническая защита информации: учеб пособие для студентов, обучающихся по специальностям в обл. информ. безопасности / А.А. Торокин. - М.: Гелиос АРВ, 2005. - 960 с

11) Акулов, О.А. Информатика: базовый курс: учеб. для студентов вузов, бакалавров, магистров, обучающихся по направлениям 552800, 654000 «Информатика и вычислительная техника» / О.А. Акулов, Н.В. Медведев. - 4-е изд., стер. - М.: Омега-Л, 2007. - 560 с.

12) Советов Б.Я. Моделирование систем. Практикум: учеб. пособие для вузов / Б.Я. Советов, С.А. Яковлев. - 3-е изд., стер. - М.: Высш. шк., 2005. - 295 с.:

13) Галицкий А.В., Рябко С.Д., Шаньгин В.Ф. Защита информации в сети -анализ технологий и синтез решений / А.В. Галицкий, С.Д. Рябко, В.Ф. Шаньгин. - М. : ДМК Пресс, 2004. - 616 с.

14) Прохода А.Н. Обеспечение интернет-безопасности. Практикум: учеб. пособие для вузов/ А.Н. Прохода. - М.: Горячая линия-Телеком, 2007. - 180 с.

15) ru.wikipedia.org

16) www.allp2p.net.ru

17) www.compulenta.ru

18) p2pinfo.ru

19) www.computery.ru

20) www.compress.ru

21) www.overclockers.ru

22) www.krs-ix.ru

23) experiment.ru