مقدمه‌اي بر شبكه‌هاي  نظير به نظير (peer to peer network)

نظير به نظير چيست؟

نظير به نظير به هر ارتباط چندگانه، خودگردان [۱] دستگاه‌ها كه به صورت يكسان عمل مي‌كنند اطلاق مي‌شود. يك شبكه نظير به نظير نوعي شبكه است كه در آن ايستگاه‌هاي كاري هم به صورت يك مشتري (تقاضا كننده داده) ، هم به صورت سرور (عرضه كننده داده) و هم به صورت يك خدمتگزار [۲] (عرضه كننده و تقاضا كننده داده) مي‌توانند عمل كنند. در شبكه‌هاي نظير به نظير كامپيوترهاي موجود در شبكه داراي وظايف و مسئوليتهاي معادل و مشابه هستند. به طور مثال كامپيوتر A مي‌تواند درخواست يك فايل را از كامپيوتر B نمايد. در اين وضعيت، كامپيوتر A به عنوان يك سرويس گيرنده ايفاي وظيفه نموده و كامپيوتر B به عنوان يك سرويس دهنده رفتار مي‌نمايد. در ادامه فعاليت، كامپيوترهاي A,B مي‌توانند داراي وظايف معكوسي نسبت به وضعيت قبل داشته باشند.

(تاريخچه نرم‌افزارهاي نظير به نظير معمولاً با ارجاع به Napster آغاز مي‌شود. Napster مثال معروفي از يك ارتباط يك به يك و يك به چند قدرتمند است كه مي‌تواند انتظار را ازتكنولوژي كامپيوتري  تحقق بخشد. اگر چه ، اگر كمي به عقب باز گرديم، پيامهاي فوري (instant message) تجسم ابتدايي نظير به نظير بودند. اين پيامها نوع متفاوتي از ارتباط را نشان مي‌دهند كه تلفيقي از نامه دست‌نويس و تلفن است با افزايش ضرورت تماسهاي سريع تلفن و گسترش استفاده از پست الكترونيكي، پيامهاي فوري چشم‌انداز اينترنت را تغيير دادند.

عضويت درشبكه نظير به نظير ، به صورتadhoc و پويا است و تنها نياز به ايجاد يك مكانيسم و ساختار براي مديريت و سازماندهي نظيرها است تا در اين شبكه‌ها بتوان يك تعاون و همكاري مفيد را بين كاربران به وجود آورد.

تكنولوژي نظير به نظير، توانايي اشتراك منابع و سرويسهاي كامپيوتر شامل اطلاعات ، فايلها، سيكلهاي پردازش و ذخاير، باتبادل مستقيم بين سيستمها (بدون استفاده از سرورهاي مركزي) را دارد. تكنولوژي نظير به نظير به كاربرانشان اجازه استخراج منابع كم‌مصرف و بيهوده كه در هر يك از ايستگاه‌هاي كاري نگهداري مي‌شوند رامي‌دهد. در اين نوع شبكه، هر يك از كاربران كنترل منابع خود رابر عهده داشته و مي‌توانند به منظوربه اشتراك گذاشتن فايلهاي خاص با ساير كاربران، خود رأساً تصميم‌گيري نمايند. همچنين ممكن است كاربران به منظور دستيابي به منابع اشتراكي، ساير كاربران را ملزم به درج رمز عبور نمايند. با توجه به اينكه تمامي تصميمات فوق توسط هر يك از كاربران و به صورت جداگانه اتخاذ مي‌گردد، عملاً يك نقطه مركزي براي كنترل  و يا مديريت شبكه وجود نخواهد داشت.

از طرفي شبكه نظير به نظير، استفاده از كامپيوترهاي نسبتاً قدرتمند در اينترنت است كه از آنها تنها براي كارهاي بر پايه مشتري [۳]استفاده نمي‌شود. نوعاً عمليات انجام شده توسط كامپيوترها از نوع مشتري خدمتگزار است. يك كامپيوتر سرور نوعاً منابع بزرگي دارد و به تقاضاي ارسالي براي استفاده از منابع و اطلاعات از سوي كامپيوتر مشتري پاسخ مي‌دهد. مشتريان نيز تقاضاهايي رابه استفاده از منابع و اطلاعات براي سرور وارد مي‌كنند بهترين مثال براي مدل مشتري / خدمتگزار جستجو در وب [۴]است. سرورهاي وب در اينترنت معمولاً كامپيوترهايي با اهداف خاص [۵] با پروسسورهاي بسيار سريع يا حتي چند پروسسور و آرايه‌هاي بزرگ هارد ديسك هستند. سرورهاي وب همه جزئيات و محتويات وابسته به يك وب سايت مانند فايلهاي Html ، فايلهاي گرافيكي و فايلهاي صوتي و تصويري و .. را ذخيره مي‌كند و به درخواستهاي وارده رسيدگي كرده تا اطلاعات يك صفحه وب خاص را نشان دهند. وقتي يك صفحه درخواست مي‌شود، سرور وب صفحه وفايلهاي اختصاصي آن رابراي مشتري مي‌فرستد.

شبكه نظير به نظير، فوايد زير را علاوه بر شبكه‌هاي مشتري و / خدمتگزار دارد:

• محتويات و منابع مي‌توانند ميان مركز و نودهاي شبكه به اشتراك گذاشته شوند، در حاليكه در شبكه‌هاي مشتري / خدمتگزار اطلاعات تنها در مركز قرار دارد و هنگام درخواست به كامپيوترهاي مشتري ارسال مي‌شود.
• يك شبكه از نظيرها به راحتي توسعه‌پذير[۶] مي‌باشد و قابل اعتمادتر از يك سرور تنها است چون يك سرور تنها مي‌تواند يك نقطه خطرساز باشد و يا حتي به يك گلوگاه در هنگام استفاده از شبكه تبديل شود.
• يك شبكه از نظيرها مي‌تواند با تقويت منابع كامپيوتري براي كارهاي توزيع شده كامپيوتري ، پروسسورهاي خود را به اشتراك گذاشته‌، بطوريكه سريع‌تر از يك شبكه كه به يك سوپر كامپيوتر تكيه دارد عمل خواهد كرد.
• منابع اشتراكي در كامپيوترهاي نظير مي‌توانند مستقيماً در دسترس قرار گيرند. سريعتر از آنچه كه در فايلهاي ذخيره شده در كامپيوتر مركزي وجود دارد، يك نظير مي‌تواند فايلهايش رابه صورت ذخيره محلي در اشتراك ديگران قرار دهد.

همچنين شبكه نظير به نظير مي‌تواند مشكلات زير را حل كند:

• به منابع محلي اجازه مي‌دهد كه مستقيماً به اشتراك گذاشته شوند بدون اينكه نياز به يك سرور واسط باشد.
• ارتباط چندين باره موثر بدون تكيه بر بنيانIP multicast

پيش از Napster سيستمهاي اشتراك فايل و اطلاعات بين كامپيوترها بيش از حد به وب گسترده [۷]، شبكه‌هاي محلي LAN و تبادل فايلها تحت پروتكل FTP محدود شده بود. زمانيكه سرعت و شيوع [۸] كامپيوترهاي شخصي (PC) به اندازه سرعت و شيوع ارتباطات اينترنت افزايش يافت، نياز عمومي به سوي تكنولوژي اشتراك فايل گرايش يافت. Napster اشتراك فايل را شهرت بخشيد و آن رابه عنوان يك مولفه چيره و مسلط پهناي باند مشتركان خانگي امروزي اينترنت ساخت.

همچنين لغت نظير به نظير به شكبه‌اي از نظيرها (يكسانها) كه از اطلاعات و سيستمهاي ارتباطي خاص استفاده مي كنند اشاره دارد. تعداد دو يا بيشتر از اين نظيرها مي‌توانند بدون هماهنگ كننده مركزي با يكديگر همكاري داشته باشند . در مقابل شبكه‌هاي مشتري /خدمتگزار، شبكه‌هاي نظير به نظير داراي هزينه كم، خود تنظيم و بدون هماهنگي مركزي در استفاده از منابع ، تحمل‌پذيري بالا در برابر خطا و پشتيباني بهتر از ساختمان شبكه‌هاي adhoc مي باشند.

اشتراك منابع كامپيوتري و سرويسها با تبادل مستقيم بين سيستمها دو مشخصه اصلي و كليدي را درباره سيستمهاي نظير به نظير مي‌دهد:

• مقياس‌پذيري:[۹] هيچ محدوديت تكنيكي و يا الگوريتمي در اندازه سيستم وجود ندارد به طور مثال پيچيدگي سيستم مقداري ثابت ، صرفنظر از تعداد نودها در سيستم است.
• قابليت اعتماد: سوء عمل هر نود در تمام سيستم تاثير نگذارد (ياحتي روي هر نود ديگر) شبكه‌هاي اشتراك فايل مانند Gnutella مثال خوبي براي مقياس‌پذيري و قابليت اعتماد هستند. در Gnutella ، نظيرها ابتدا به شبكه پوششي زمينه متصل مي‌شوند كه تمام نظيرها در آن با هم مساوي و برابر هستند. نظيرها مستقيماً و بدون نياز به نظم و ترتيب خاصي به سرور اصلي متصل مي‌شوند. و سوء عمل يك نود سبب سوء عمل نود ديگري مي‌شود.

براي ارزيابي يك سيستم نظير به نظير پيشنهادي، مشخصات نظيرهايي كه شركت كنندگان در سيستم را انتخاب مي‌كنند بايد درك و محاسبه شود. براي مثال ، اگر بعضي از نظيرها در سيستم اشتراك فايل، پهناي باند و كم، تاخير زياد در ارتباطات گلوگاههاي شبكه در اينترنت داشته باشند، سيستم بايد در جلوگيري از نمايندگي بخشهاي بزرگ انديسهاي توزيع شده به اين نظيرها مراقب باشد چون ترس از فشار كاري و ايجاد بخش انديس غير قابل دسترس براي بقيه نظيرها ممكن است به وجود آيد. به طور مشابه، مدت زمان لازم براي نگهداري ارتباط به بنيان شبكه براي نگهداري داده‌ها يا متاداده‌هاي انديس در دسترس بايد مورد توجه قرار گيرد. خلاصه، سيستم بايد ميزان شايستگي يك نظير منتخب براي كارهاي خاص را قبل از نمايندگي صريح يا ضمني آن كار به نظير تعيين كند. به طور شگفت‌آوري تا كنون تعداد ساختارهاي كمي كه با محدوديتهاي بالا مطابقت دارند ارزيابي و توسعه يافته اند.

انواع شبكه‌هاي نظير به نظير

سه نوع اصلي اشتراك فايل نظير به نظير وجود دارد:

۱)ارتباط يك به يك كه نوعاً فايلها از يك PC به يك PC ديگر انتقال مي‌يابد.

۲)ارتباط پيشرفته يك به چند مانند Naspster كه در آن يك ميزبان مي‌تواند با چندين گره ارتباط داشته وفايلهايش را با آنها به اشتراك بگذارد.

• ارتباط چند به چند كه از پروتكل Gnutella استفاده مي‌كند مانند Morpheus و Bearshare كه مي‌توانند به صورت خودكار و گسترده منابع را بين چندين كاربر به اشتراك بگذارند.

چارچوب‌هاي شبكه‌هاي نظير به نظير:

• چارچوب مركزي: اولين نسل نظير به نظير يعني Napster از ساختار شبكه اي مشتري/ خدمتگزار استفاده مي‌كرد. سرور مركزي مانند يك عمل ايستگاه ترافيكي مي‌كرد همانطوريكه در شكل ۱ نشان داده شده است. سرور مركزي دايركتوري فايلهاي اشتراكي ذخيره شده در هر نود را نگهداري مي‌كند . هر گاه يك مشتري به شبكه وصل و يا از آن خارج مي‌شود دايركتوري بروز خواهد شد . در اين مدل تمام پيغامهاي كنترل و جستجو به سرور مركزي فرستاده مي شود. سپس سرور مركزي درخواست جستجوي مشتري رابه وسيله دايركتوري پايگاه داده‌اش به مرجع آن ارجاع مي‌دهد و فايل درخواستي را دانلود مي‌كند . فايلهاي حقيقي هيچگاه در سرور مركزي نگهداري نمي‌شوند.اين نوع چارچوب كارايي بالايي را فراهم مي‌كند.
• چارچوب غير مركزي: نسخه دوم نظير به نظير يعني پروتكل Gnutella   يك مدل توزيع شده را به كار مي‌برد كه در آن هيچ سرور مركزي وجود ندارد و هر نود موقعيت يكساني در آن دارد. هر نود به صورت يك خدمتگزار (يعني به صورت يك نظير) در شبكه عمل مي‌كند. همانطوريكه در شكل ۲ بديهي است، هر نود در چارچوب مي‌كوشد كه برخي از ارتباطات به ساير نودها (نوعاً بين ۴ تا ۸ ارتباط) را در هر لحظه نگهداري كند. اين مجموعه از ارتباطات ترافيك شبكه را حمل مي‌كند كه اساساً شامل درخواستها، پاسخ درخواستها و پيامهاي كنترلي مختلفي كه به كشف ساير نودها كمك مي‌كند است.

براي اشتراك فايلهايي كه از پروتكل Gnutella استفاده مي‌كنند، كاربر به يك كامپيوتر شبكه‌اي كه به نرم‌افزار Gnutella مجهز شده است نياز دارد (nodex)  . نود x يك درخواست را براي كامپيوتر ديگري كه متصل به شبكه Gnutella است مي‌فرستد (nodey) . سپس نود y اين درخواست را براي هر كس كه به آن متصل است مي‌فرستد. اگر چه محدوده اين شبكه صورت بالقوه نامحدود است اما اين نامحدودي با محدوديت زمان زندگي [۱۰]TTL محدود شده است. زمان زندگي به لايه‌هاي نودهايي كه پيغام درخواست به آنها رسيده است اشاره دارد. پيامهاي درخواست با فيلد زمان زندگي فرستاده مي‌شوند. ( با اندازه ۴ تا ۶ ) كه توسط نودها ابتدا كاهش مي‌يابد و سپس براي نودهاي مرتبط ديگر فرستاده مي‌شود. اگر پس از كاهش، فيلد TTL به صفر رسيد، پيغام به ارتباط ديگري فرستاده نمي‌شود. هر نودي كه پيام را دريافت كرده است بايد آن را پاسخ گويد (پاسخ شامل نام فايل، اندازه و … است) و تمام پاسخ‌ها به سرچشمه و منبع درخواست يعني نود x  به وسيله نود y بازگردانده مي‌شود. نود x اكنون مي‌تواند يك ارتباط مستقيم را به نودهاي پاسخ‌دهنده (نود z )ايجاد كند و فايل را دانلود نمايد . فايل به صورت مستقيم منتقل مي‌شود، بدون مداخله نودهاي مياني (دانلود توسط پروتكل‌هايي مانند HTTP انجام مي‌شود). اين سيستم توسط برنامه‌هاي پروتكل Gnutella مانند Bearshare و Gnuxleus و Morpheus مورد استفاده قرار مي‌گيرد.

۳) چارچوب غير مركزي كنترل  شده: نسخه دوم نظير به نظير يعني Groove., Grokster, kazaa , fast Track و مشتريان فعلي Gnutella از يك سرور مركزي و چارچوب‌هاي غيرمركزي كه به هم پيوند خورده‌اند استفاده مي‌كنند. در اين مدل پيوندي، نودهاي مشخصي در شبكه به عنوان سوپر نود يا فرا نظير انتخاب شده‌اندو نقش يك پاسبان ترافيكي را براي ساير نودها بازي مي‌كنند.

۱۰۵ صفحه ورد