Peer-to-Peer-Netzwerke: Algorithmen und Methoden

Tracker-Host. Ein Tracker-Host sammelt die Socket-Paare (IP-Adressen and Port-Nummer) der Peers, die sich fur eine Datei interessieren. Diese werden dann bei einer Anfrage eines Peers zuruckgeliefert. Darauthin kann der Peer dann mit diesen Peers Kontakt aufnehmen. AuBerdem werden der Hash-Wert der Datei and andere Kontrollinformationen mitgeliefert. Man beachte, dass TrackerHosts selbst keine Dateien bereitstellen. Trotzdem kann das Anlegen and Verwalten einer Tracker-Datei rechtliche Implikationen hinsichtlich des Urheberschutzes haben.
    Die zu verteilende Datei wird in kleinere Teile unterteilt. Auch these Information wird in der Tracker-Datei festgehalten. Sobald ein Teil vollstandig heruntergeladen ist, kann er von diesem Peer wieder weiter verteilt werden. Betrachtet man nun jedes Teil fur sich, so wird implizit ein Multicast-Baum erstellt.
    Die Peers erhalten also die Informationen uber andere teilnehmende Peers vom Tracker-Host. Daraufhin nehmen sie immer wieder Kontakt mit anderen Interessenten auf. Bei diesem Kontakt tauschen sie Informationen uber ihre vorhandenen Teile aus. Somit erhalt jeder Peer eine Statistik Uber die vorhandenen Teile einer Datei. GemaB der Verteilungsstrategie von Bittorrent werden bestimmte Teile bevorzugt.
    Das Hauptproblem bei der Verteilung ist das so genannte Coupon-CollectorProblem: Wird jeder der in Teile einer Datei zufallig verteilt and erhalt jeder Peer nur einen Teil, so mUssen Q(m In m) Peers teilnehmen, damit mit konstanter Wahrscheinlichkeit jeder Teil wenigstens einmal vorhanden ist. Verteilt man die m Teile zufallig auf m Peers, so wird im Erwartungswert ein konstanter Teil (der gegen 1/c konvergiert) keinen einzigen Teil besitzen, wahrend einige O(log 7n) Teile besitzen.
    Bittorrent versucht dieses Ungleichgewicht zwischen seltenen Teilen and haufigen Teilen durch die folgenden MaBnahmen zu verringern:
Auswahl der Teile
    Jeder Peer versucht die fehlenden Teile der Datei durch Anfragen bei anderen Peers zu erganzen. Hierzu kontaktiert er einen Peer aus seiner Gruppe and fragt nach dessen Teileliste. Aus der gesammelten Information dieser Teile erhalt der Peer einen Uberblick uber die Verfugbarkeit verschiedener Teile and kann so insbesondere beurteilen, ob es im Moment uberhaupt moglich ist, die Datei herunterzuladen. Das ist dann nicht moglich, wenn die ursprungliche Quelle nicht mehr vorhanden ist and ein Teil auf den anderen Peers nicht existiert.
    Die Auswahl des zu ladenden Teils wird wie folgt getroffen:
    • Rarest First - Das Seltenste zuerst
    Jeder Peer versucht die seltensten Teile zuerst zu laden. Die Haufigkeit aller Teile im Gesamtnetzwerk erschlieBt sich aus der Kommunikation mit anderen Peers. Diese Strategie verringert das Risiko, dass eine Datei nicht mehr verteilt werden kann, wenn die Quelle nicht mehr vorhanden ist.
    Die Hoffnung ist hierbei, dass die Quelle, wenn sie jedes Teil einmal verteilt hat, obsolet wird. Diese Hoffnung trugt jedoch. Zwar verbessert sich die Situation gegenuber einem vollig unkoordinierten Download, was unweigerlich zum Coupon-Collector-Problem and seinen eben diskutierten Folgen fuhrt. Es entstehen aber neue Probleme: So konnen gerade beim Download der seltenen Teile Engpcsse entstehen. Denn these werden von vielen Peers nachgefragt. Dadurch wird die Bandbreite weiter verringert and die Zeit, his die Datei wieder weiter verteilt werden kann, nimmt zu.

    • Random First - Ein Zufalliges zuerst (Ausnahme fur neue Peers)
    Insbesondere besteht die Gefahr, dass neue Peers, die eventuell nur ,hinein- schnuppern" wollen, das Herunterladen seltener Teile behindern and Bich dann wieder verabschieden, ohne die Dateien weiter zu verteilen. Daher gibt es eine Ausnahme fur neue Peers. Diese fragen nach einem zufalligen Teil der Datei an and balancieren so die Last.
    • Endgame Mode - Endspielmodus
    Eine weitere Ausnahme greift, wenn ein Peer fast alle Teile geladen hat. Zumeist wird der Prozess dann von den Peers aufgehalten, die nur langsam iibertragen. Dadurch kann sich der Download erheblich in die Lange ziehen. Da die Benutzer ungeduldig sind and vermuten, dass ein Prozess, der bei 99% zum Halten kommt, fehlerhaft ist, wird der so genannte Endspielmodus angewendet.
    Der Peer fragt zum Schluss also bei allen verbundenen Peers nach allen fehlenden Teilen. Das fuhrt in der Regel zu einem schnellen Abschluss and es kann vermieden werden, dass ein langsamer Peer mit einem bestimmtem fehlenden Teil den Download am Ende noch