Jarkko.Vuori@jyu.fi http://tisu.mit.jyu.fi/~mimic/ InBCT 3.2 Peer-to-Peer communication/computation Cheese Factory -project http://tisu.mit.jyu.fi/cheesefactory.

Esitys aiheesta: "Jarkko.Vuori@jyu.fi http://tisu.mit.jyu.fi/~mimic/ InBCT 3.2 Peer-to-Peer communication/computation Cheese Factory -project http://tisu.mit.jyu.fi/cheesefactory."— Esityksen transkriptio:

1 Jarkko.Vuori@jyu.fi http://tisu.mit.jyu.fi/~mimic/
InBCT 3.2 Peer-to-Peer communication/computation Cheese Factory -project Prof., D.Sc. (EE) Jarkko Vuori Faculty of Information Technology Dept. of Mathematical Information Technology

2 Kännyköiden kehitys Kännyköiden älykkyys kasvaa puolijohdeteknologian kehityksen myötä Mooren ”laki” (pätee seuraavat vuotta): laskentateho kaksinkertaistuu vuosittain, tallennuskapasiteetti kaksinkertaistuu puolessatoista vuodessa Frank, M., P., ”The Physical Limits of Computing”, IEEE Computing in Science & Engineering, May/June 2002 Älykkyyttä jää yli (mitä tarvitaan puhelimen toimintoihin) ylimääräisen kapasiteetin käyttö tarvitsee standardointia Java & näppäimistö-, näyttö- ja tietoliikenne-API (vrt. IBM PC) Tietoliikennekyvyt eri standardeilla kommunikointiin kasvavat GPRS, WLAN, Bluetooth, UMTS kännykästä tulee useita kieliä hallitseva maailmankansalainen Kännykän voi personoida sen älykkyyden avulla kännykkä osaa vain sille ominaisia temppuja kännykällä on ”sielu” 2002

3 Älykkäät laitteet viestivät
Laskennan (keinoälyn) kustannusten pienentyessä älykkyyttä tulee yhä halvempiin laitteisiin Laitteiden tarve viestiä toistensa kanssa lisääntyy älykkäiden laitteiden yhteisö on arvokkaampi kuin osiensa summa kommunikoiva yhteisön jäsen on (yleensä) arvokkaampi kuin tuppisuu M2M-tekniikka (Machine-to-Machine communication) ”kännykkä” sisällytetään yhä useampiin laitteisiin penetraatio > 100% Tuleeko kännykästä kaikkien laitteiden ohjain, taikasauva (multikka)? 2002

4 Älykkäiden laitteiden verkko
Kommunikointikyky tulee yhä yksinkertaisempiin päätelaitteisiin päätelaitteita on paljon ominaisuuksiltaan sekalaisia päätelaitteet ovat liikkuvia Perinteisen keskitetyn verkon muodostaminen vaikeaa Master-solmun valinta hankalaa kun päätelaitteita tulee ja poistuu suuria määriä toiminta-alueella Verkon topologian välittäminen Master-solmulle hankalaa 2002

5 Älykkäiden laitteiden verkko
Tasa-arvoisen verkon (vertaisverkko, Peer-to-Peer, P2P, Network) synty kykyjen (capabilities) ja ominaisuuksien (properties) verkosto Mahdollisuus viestiä suoraan toiseen päätelaitteeseen arvokkaampi kuin itse viesti (vrt. hakukone) hierarkian merkitys pienenee, tiedon löytämisen ja suodattamisen merkitys kasvaa (hakukoneet, -agentit) koska hierarkia toimi ennen suodattimena päätelaitteiden tasa-arvoisuus kasvaa Viestin- välitys- verkko 2002

6 Vertaisverkot (P2P-networks)
Täysin hajautettuja ja tasa-arvoisia verkkoja, ei ns. Master-nodea (Gnutella, Freenet, Napster) Hajauttaa sekä laskennan (kyvyt) että tietokannan (ominaisuudet) Mukautuu nopeasti topologialtaan vaihteleviin verkkoihin Erittäin vikasietoisia koska ei Master-nodea jonka vikaantuminen jumittaisi koko verkon Ei yksittäistä pullonkaulaa suorituskyvyn suhteen skaalautuvuuden suhteen Integroi heterogeeniset siirtotiet yhdeksi verkoksi Yksinkertainen mm. roaming mahdollista ilman verkon apua Kustannustehokas ei vaadi kalliita keskuspalvelininvestointeja 2002

7 Vertaisverkot (P2P-networks)
P2P-verkot käsitteenä Ad Hoc/Semi Ad Hoc -verkkoa käyttävä hajautettu järjestelmä resurssien hajautus ja löytäminen tietoturva ja luottamus resursseissa Tietoliikenteen tehokas järjestäminen ongelmallista ei Master-nodea jolla on keskitetysti näkemys koko verkon tilasta ja joka voi optimoida kokonaisuudet Resurssien löytäminen ja jakaminen vaikeaa koska ei keskitettyä tietokantaa kertomassa mitä on missäkin Adamic et al., ”Search in power-law networks”, Physical Review E, vol. 64, 2001 Synteettisen luottamuksen tuottaminen vaikeaa koska kuka tahansa verkon toimija voi olla epäluotettava (byzantine network problem) 2002

8 Tutkimushankkeita OceanStore ( Berkeley, prof. John Kubiatowicz tavoitteena globaali skaalautuva (miljardeille käyttäjille) hajautettu tehokas ja erittäin vikasietoinen P2P-tyyppinen tietokanta tieto talletettu salattuna ja redundantilla koodauksella useisiin solmupisteisiin resurssointi: 16 hlö 2002

9 Luottamus P2P-verkoissa
Täysin individualistisessa yhteisössä luottamus on syntetisoitava keinotekoisesti (esim. matemaattinen operaatio jota on hankala kenenkään yhteisön jäsenen murtaa) ei voida luottaa yhteisön jäsenen moraaliin koska yhteisöllisyyden tunnetta ei ole Uusia algoritmeja kehitteillä John Canny, ”Collaborative Filtering with Privacy”, Berkeley, 2002 tiedon yhdistely joukosta olioita joiden yksittäistä tietoa (tai arvoa) ei saada selville perustuu homomorfiseen salaukseen (elementtien summaus mahdollista ilman tiedon avaamista) 2002

10 Luotettavuus P2P-verkoissa
Korkean käytettävyyden (HA, High Availability) järjestelmiä ollut jo pitkään HA-järjestelmissä oletettu päätelaitteen joko toimivan tai olevan toimimatta Käytännössä on myös mahdollista että päätelaite toimii tahallisesti väärin, esim. muuttaa vain hiukan informaatiota ns. Bysanttinen vikaongelma, mikä tahansa yhteisön jäsen voi toimia petollisesti Miguel Castro, Practical Byzantine Fault Tolerance, MIT, 2001 korkean käytettävyyden järjestelmä joka toimii asynkronisessa P2P-verkossa hajautetun ja monistetun tilakoneen hallinta autentikoinnilla 2002

11 Käyttökohteita Hajautettu tietokanta kännykkäjoukossa
yhteisön perustavat konseptit (teksti, ääni, kuva) talletettu kännykkäjoukkoon esim. henkilö X on ladannut päivän Ilta-Sanomat päätelaitteelleen, muut kiinnostuneet voivat ladata tältä päätelaitteelta Ilta-Sanomat (ja pyytää keskuspalvelimelta sertifikaatin lukemiseen) Innovaatioiden siirto päätelaitejoukossa keskitetyssä palvelinajattelussa haetaan samanlaisten yksilöiden suosituksia (homophilous diffusion). Jotta ideat virtaisivat läpi koko yhteisön tarvitaan kehittyneempien yksilöiden, jotka ovat erilaisia, suosituksia (heterophilous diffusion) yksittäisen päätelaitteen tiedot ja valinnat eivät paljastu (vrt. serveripohjainen tietojen kerääminen ja talletus) voidaan tuottaa personoituja suosituksia ilman että yksittäisen päätelaitteen mieltymyksiä tunnetaan Tiedon hajautettu (yhteisöllinen) suodatus (kerääminen) automaattisesti halvin bensa-asema, halvin ostos (ruoka, jne.), halvin kiinteä verkkoyhteys Yhteisölliset pelit 2002

12 Tutkimuksen tavoitteet
Kirjallisuustutkimus mitä alueella on tehty Oman testiympäristön luonti kuitenkin olemassaolevia ympäristöjä käyttäen tällä hetkellä Globus ( näyttää hyvältä hajautusalustalta Globus kuitenkin resurssien hallinnan osalta keskitetty oma P2P-pohjainen Chedar-alusta korvaa sen Sunin JXTA perustainen täysin oma toteutus emuloi hakutoiminnoilla varustettua tulevaisuuden kännykkäkäyttöjärjestelmää Sovellus Java Commodity Grid Resource Specification RSL Job submission Chedar P2P GLOBUS Directory service for GLOBUS Distributed computing 2002

13 Tutkimuksen tavoitteet
Oman verkkotestiympäristön luonti (P2P Studio) voidaan monitoroida yksittäisten solmupisteiden toimintaa voidaan monitoroida koko verkon toimintaa graafisen topologianäkymän kautta (WTS NetWrapper) voidaan katkaista yhteyksiä Näin voidaan tutkia verkon reagointi topologian muutoksiin voidaan kerätä tilastotietoa yhteyksien ja solmupisteiden toiminnasta 2002

14 Tutkimuksen tavoitteet
Testiympäristössä tutkitaan P2P-soveltuvia algoritmeja resurssien ja palveluiden löytäminen ja hallinta tietoliikenneyhteyksien hallinta kuormituksen jakaminen tiedostojen jakaminen vikasietoisuus Yleisenä ongelmana haku power-law –verkoissa hakualgoritmien vertailu oppimisen vaikutus algoritmin tehokkuuteen solmuyhteisöjen evoluutio toiminta topologian muuttuessa Luodaan testiongelma jonka avulla P2P-alustan toimivuutta tarkastellaan ongelmana yleinen datafuusio 2002

15 Cheese Factoryn resurssointi
Budjetti vuodelle 2002: 95 k€ FM Mikko Vapa, projektipäällikkö kokonaisarkkitehtuuri DI Matthieu Weber, tutkija Chedar arkkitehtuuri ja toteutus fil.yo. Annemari Auvinen, tutkimusapulainen ohjelmointi fil.yo. Sergiy Nazarko datafuusio-algoritmin implementointi 4 hlö oppilasprojekti: P2P Studion toteuttaminen TkT Jarkko Vuori tieteellinen koordinointi 2002

16 Aikataulu Projektivuosi 2002 1Q2002 Kirjallisuustutkimus 2Q2002
Testiarkkitehtuurin luonnos 3Q2002 Testiarkkitehtuurin toteutus 4Q2002 Testiarkkitehtuurin toteutus ja alustavat testit 2002

17 Yhteenveto Mitä: tasa-arvoinen hajautusalusta
AdHoc-verkot, Zero Configurability, Service Location, Trust Miksi: uusia liiketoimintamahdollisuuksia Operaattorit: lisää liikennettä (sertifikaatit) Päätelaitevalmistajat: kasvavat vaatimukset päätelaitteiden älykkyydelle (muutakin käyttöä kuin puhelimena) Miten: Chedar ensin kiinteässä verkossa PC-ympäristössä, mutta tulevaisuudessa myös mobiililaitteissa Tutkimusfocus: resurssien haku heterogeenisessä P2P-verkossa 2002