Peer-to-Peer-Netzwerke: Algorithmen und Methoden

Vorwort
    Grundlage dieses Buches sind die Vorlesungen „Algorithmen fur Peer-to-Peer-Netzwerke" aus dem Jahr 2004 an der Universitat Paderborn and „Peer-to-Peer-Netzwerke" an der Albert-Ludwigs-Universitat Freiburg. Beide Vorlesungen wurden durch Publikationen einer Reihe namhafter Wissenschaftler aus dem Bereich der Algorithmen inspiriert. Als das Buch konzipiert wurde, war der Begriff der Peer-toPeer-Netzwerke erst fUnf Jahre alt.
    In dieser kurzen Zeit hatten sich die Peer-to-Peer-Netzwerke schon grundlegend gewandelt. Der 19-jahrige Shawn ,Napster" Fanning entwarf ein einfaches Netzwerk namens Napster, das den Zugriff auf Dateien anderer Teilnehmer direkt uber das Internet zulieB. Dieser Zugriff zwischen gleichen Teilnehmern wird Peer-to-Peer genannt. Das Zugreifen auf Dateien uber das Internet war schon lange zuvor mit dem File Transfer Protocol (FTP) moglich. Nur musste man hierfUr die Dateien auf einem FTP-Server ablegen, bevor sie jemand anders dort wieder abholen konnte. Napster machte diesen Umweg uberflussig, so dass die Dateien direkt von Client zu Client - also von Peer zu Peer - verteilt werden werden konnen.
    Napster bestand aus einer Client-Server-Komponente and einer Peer-to-PeerKomponente. Wenig spater folgte mit Gnutella das erste echte Peer-to-Peer-Netzwerk, das vollstandig ohne zentrale Steuerungsmechanismen arbeitet. Aber Gnutella ist langsam and unzuverlassig.
    Die Ineffizienz von Gnutella motivierte viele Informatiker, bessere Netzwerke zu entwerfen. 2001 gab es mit CAN and Chord die ersten Peer-to-Peer-Netzwerke mit effizienter Suche and bald sollten weitere folgen. Wahrend sich Wissenschaftler mit immer besseren Netzwerkstrukturen ubertrumpften, veroffentlichten Program- mierer immer bessere Software, die ihre Ideen umsetzen. Die Schattenseite dieser Entwicklung ist, dass die meisten Peer-to-Peer-Netzwerke von den Benutzern dazu missbraucht werden, massenhaft das Urheberrecht zu verletzen: Nutzer tauschen uneingeschrankt Musik and Filme aus. Schatzungen zufolge sollen mittlerweile mehr als 50% des gesamten Transportvolumens im Internet diesem Zweck dienen. Dadurch entstand ein bis heute ungelostes Spannungsfeld zwischen massenhafter illegaler Nutzung von Peer-to-Peer-Netzwerken and den Leidtragenden dieser Entwicklung, den Kunstlern and deren Vertretern in Musik- and Filmindustrie. Diese gesellschaftlichen Probleme wurden andernorts schon ausftihrlich and fachkundig besprochen.

    Ziel dieses Buches ist es, dem Leser ein grundlegendes Verstandnis der Techniken hinter den aktuellen Peer-to-Peer-Netzwerken aufzuzeigen and Algorithmen zu vermitteln, die vielleicht erst in einigen Jahren umgesetzt werden. Das Buch richtet sick in erster Linie an Studenten der Informatik ab dem fiinften Semester. Daher werden allgemeine Kenntnisse der Grundlagen der Informatik and Mathematik vorausgesetzt. Aber auch der interessierte Nichtinfomatiker soil von diesem Buch profitieren konnen. Ohne Kenntnisse aus dem Bereich der Mathematik and Informatik wird sich diesem Leser das Buch wohl nicht ganz erschlieBen. Jedoch sollten die Ziele, Kernaussagen and Ergebnisse jedem Leser auch ohne akademischen Hintergrund klar werden.
    Dieses Buch beschaftigt sich allgemeiner mit Algorithmen and Methoden and will einen Einblick in die aktuelle Forschung geben. Dieses Forschungsgebiet ist immer noch sehr lebhaft, and daher kann in diesem Buch nur eine kleine Auswahl des Zwischenstandes dargestellt werden, die naturgemaB den Interessen der Autoren folgt.
    Konkrete Programmbeispiele oder exakte Protokollspezifikationen kann man in diesem Buch nicht finden, dafur aber viele Ideen, Analysen, mathematische Werk- zeuge and verteilte Algorithmen. Wir haben versucht, these so verstandlich wie moglich darzustellen, so dass der erfahrene Softwaredesigner hieraus eine Fulle von Anregungen and Techniken aus der aktuellen Forschung gewinnen kann.

Danksagung
    Wir mochten uns bei unseren Familien far die aufgebrachte Geduld and UnterstUtzung bedanken. Des Weiteren bedanken wir uns bei alien Buchlektoren, insbesondere bei Kerstin Pfeiffer, Barbara Schindelhauer, Thomas Janson, Arne Vater and Mario Vodisek. Dank gebUhrt auch einer Reihe von Studenten, mit denen in Vorlesungen, Seminaren and Diplomarbeiten anregende Diskussionen gefuhrt wurden. Stellvertretend seien hier Peter Bleckmann, Christian Ortolf, Markus Scherschanski and Markus Werner genannt.
    Nicht unerwahnt bleiben sollen auch die vielen wissenschaftlichen Diskussionen, die in