Redes overlay peer-to-peer baseadas em SIP

Abstract

As primeiras redes P2P, popularizadas por aplicações como o Napster, caracterizavam-se pelo facto de necessitarem de um servidor central para indexar os recursos disponibilizados pelos peers da rede. A utilização de um servidor central tornava a rede mais permeável a ataques de negação de serviço (DoS), e a problemas de escalabilidade. Com a evolução das redes P2P, surgiram novas formas de indexar os recursos: localmente ou de forma distribuída. Nas redes P2P que utilizam um mecanismo de armazenamento local, cada peer mantém uma lista dos recursos que possui. A localização de recursos é feita recorrendo a mecanismos que inundam a rede com mensagens de localização. Este tipo de mecanismo gera muito tráfego e é pouco eficiente. Actualmente, as redes P2P mais populares armazenam a informação dos seus recursos de uma forma distribuída, recorrendo a Distributed Hash Tables(DHTs). Neste tipo de redes a forma como os peers são posicionados e os recursos pelos quais cada peer é responsável por indexar, é obtido de forma determinística. A localização de recursos é feita de uma forma muito mais rápida e eficiente. A criação deste tipo de redes, baseando-se em soluções abertas como o protocolo SIP, pode facilitar a criação de novos tipos de serviços e permitir uma mais fácil integração de diferentes serviços. Para além disso, a utilização de uma solução madura, implementada em diversos dispositivos e cujo funcionamento é bem conhecido, é por si só uma vantagem. Adicionalmente, o facto de se usar apenas mensagens SIP na construção e utilização da rede P2P, permite ultrapassar as barreiras criadas por firewalls ou NATs, o que representa também uma mais-valia. Neste trabalho foi desenvolvida uma implementação JAVA, capaz de criar redes P2PSIP com um ou dois níveis hierárquicos. A existência de uma hierarquia de dois níveis visa comprovar que em determinadas situações a rede overlay beneficia da existência de uma hierarquia deste tipo. A comunicação entre os nós da rede P2P é feita através de um protocolo totalmente baseado em SIP. Como algoritmos a utilizar pelo overlay P2P, foram implementados o algoritmo Chord e EpiChord. Para comprovar o funcionamento da implementação, foram efectuados testes num ambiente real, recorrendo numa primeira instância a uma topologia de rede emulada com o CORE, e posteriormente a um cluster no qual foram efectuados testes com um maior número de nós.

The first P2P networks, popularized by applications like Napster, required a central server to index the resources provided by peers in the network. The use of a central servers makes the network more susceptible to denial of service (DoS) attacks, and creates scalability issues. With the evolution of P2P networks, two new ways for indexing resources were introduced: locally or distributed. In P2P networks that uses a local storage mechanism, each peer maintains a list of their resources. The location of resources in this kind of network is done with flood based mechanisms. This kind of mechanism floods the network with messages which generates generates a lot of traffic and is very inefficient. Currently, the most popular P2P networks store information of its resources in a distributed manner, using Distributed Hash Tables (DHTs). In this type of networks the way peers are positioned and resources in which each peer is responsible for indexing, is obtained deterministically. The location of resources is done in a much faster and efficient way. The creation of such networks, based on open solutions like SIP, can facilitate the creation of new types of services and allow easier integration of different services. In addition, the use of a mature solution, implemented on multiple devices and whose operation is well known, is itself an advantage. Another advantage is the fact that using only SIP messages on the P2P network, can overcome the barriers created by firewalls or NATs. In this work we developed a Java implementation, which can create P2PSIP networks with one or two hierarchical levels. The existence of a two-level hierarchy is aimed to prove that in certain situations the overlay network benefits from the existence of such a hierarchy. The communication between nodes in the P2P network is done through a protocol based entirely on SIP. As the algorithms used by the P2P overlay, Chord and EpiChord have been implemented. To prove the functioning of our implementation, tests were made in a real environment, using, in a first instance an emulated network topology with CORE, and, later a cluster in which tests were conducted with a larger number of nodes.