• Tutorial

Abstract: Рассказ про устройство Интернета, как «сети сетей» в виде текста для чтения, без двоичной системы счисления и нюансов BGP. Большая часть расказа будет не про процесс общения ноутбука с точкой доступа, а о том, что происходит после того, как данные пройдут «шлюз по умолчанию». Предупреждаю, букв много.

Вступление

Маленький провокативный вброс: ни один из читателей этой статьи к Интернету не подключен. Все подключены к сети своего провайдера, и не более. Подключение к Интернету дорогое, его сложно делать, вам потребуется очень крутое оборудование, несколько договоров с несколькими операторами связи и квалифицированные сотрудники. Простому домашнему пользователю это никак и никогда не светит. Не говоря уже о том, что в Интернете может быть не больше 4 миллиардов подключившихся (а до недавнего времени было даже «не более 65536») . Даже если весь Интернет перейдёт на ipv6, это число не поменяется.

Вот число подключившихся к Интернету :

По оси Y - число в штуках. Штуках, штуках. И вас в этом числе не посчитали.

Дело в том, что Internet - это, если переводить буквально, «межсетье». Сеть Сетей. И участниками Интернета являются не пользователи (их компьютеры, планшеты, микроволновки с wifi и т.д.), а сети. Сети и только сети участвуют в работе Интернета. Интернет - это то, что связывает разные сети между друг другом.

А вот отдельные узлы этих сетей - они уже могут посредством своей сети, подключенной к Интернету, связываться с другими узлами других сетей.

Впрочем, обо всём по порядку.

Что есть сеть?

Я пропущу всю драматичную и покрытую пылью историю первых десятилетий компьютеров. В какой-то момент возникло желание передавать информацию с компьютера на компьютер иначе, чем дырявя тысячи перфокарт. После долгих мучений и миллиардных инвестиций в сдохшие-таки протоколы, которые так и не стали стандартами (а некоторые стали, но всё равно сдохли), возникло понятие «локальной сети» (или «локалки»). Локальная сеть позволяет компьютерам, которые расположены рядом связываться друг с другом по адресу в этой сети. Понятие «рядом» очень растяжимое, и может растягиваться на несколько зданий, а если сильно напрячься, то и на пару городов.

Почему «сеть»?

Мы все привыкли к тому, что это самое, компьютерное, называется «сеть». Но мы ещё помним, что сетью называется то, чем ловят рыбу и прочие ячеистые структуры.

Так что если компьютерная, но сеть, то она тоже должна быть из ячеек. В то же самое время наш бытовой опыт говорит о том, что это никак не сеть, а настоящее компьютерное дерево. Листья (компьютеры, смартфоны, планшеты и т.д.) подключаются к веткам (маршрутизаторы, коммутаторы, точки доступа), которые снова подключаются к маршрутизаторам/коммутаторам, и так до тех пор, пока не образуется Главный Маршрутизатор, от которого линк обычно уходит к провайдеру Интернета. Или, в случае совсем локальной сети - никуда не уходит, ибо Маршрутизатор - он Главный.

Где же тут сеть?

Ответ: в такой конфигурации нет сети. Это не сеть. То есть это всё ещё компьютерная сеть, но очень частный, «порванный» её вариант. Настоящая компьютерная сеть подразумевает, что у нас в сети более чем один маршрутизатор, и они связаны друг с другом несколькими линками.

Ниже схема средней по размеру локальной сети. Круглые объекты - маршрутизаторы, квадратные - коммутаторы, за вычетом исходной точки и целевой точки все коммутаторы удалены для упрощения. Зелёным показан предпочительный путь, красным - дорогой отрезок.

Уже больше похоже на сеть?

Именно в избыточных связях и состоит главная идея Интернета. Создавали его американские военные (ARPANET) с простой целью - если любой из промежуточных узлов на этой схеме произойдёт повреждение (на войне бывает, знаете ли, копали окоп, порвали кабели), то связь должна сохраниться.

На самом деле я немного лукавлю - множество локальных сетей (было) построено не на протоколе IP, а на других протоколах (ATM, IPX/SPX).

Но мы говорим про победителя - про протокол IP (который так и расшифровывается - Internet Protocol).Сети, построенные на базе IP-протокола, и Интернет в частности работают на принципе hop-by-hop.

Hop by hop

Для того, чтобы исключить существование «центрального маршрутизатора всея Интернет» каждый маршрутизатор, решающий куда дальше послать принятый пакет, принимает это решение самостоятельно. И только в пределах своих соседей (directly connected). Этот принцип называется «шаг за шагом» (hop by hop). Альтернативой подобному подходу мог бы быть либо центральный координирующий узел, говорящий как передавать пакеты, либо указание маршрута в самом пакете.

Идея центрального координирующего узла натыкается на одну простую проблему - как донести информацию о новом маршруте до маршрутизатора, если использующийся для связи с маршрутизатором маршрут повреждён? Упс…

Идея «заранее проложенного маршрута» использовалась в UUCP (предшественник обычной электронной почты), но в условиях войны (одновременно: землетрясение, цунами, и авария на атомной электростанции) надеяться, что отправитель в курсе, какие узлы работают, какие нет, мягко говоря, наивно.

Таким образом, принцип hop-by-hop перекладывает всю ответственность за маршрут на данном участке на маршрутизатор, отвечающий за данный участок (в такой формулировке звучит как банальность).

Маршрутизатор обычно может довольно хорошо сказать, кто из его соседей живой, а кто нет. Плюс, он может общаться с соседями соседей и узнавать информацию о том, какие у них линки живые, а какие нет.

Второе (общение с соседями) называется «протокол маршрутизации». Он описывает то, каким образом маршрутизатор должен общаться с соседями и как именно это общение должно влиять на таблицу маршрутизации. Сами протоколы бывают двух типов - для работы «внутри сети», и для работы между сетями.

Таблица маршрутизации - это святая святых любого маршрутизатора. Её структура простая: весь трафик сети такой-то пересылается на адрес такой-то через сетевой интерфейс такой-то, плюс предпочтительность каждого маршрута. Чем точнее маршрут, тем он предпочтительней, а при прочих равных используется приоритет данного маршрута. Финальный (самый плохой) маршрут называется «на деревню дедушке», то есть «весь трафик». Это так называемый «шлюз по умолчанию». Его используют только если нет более точных маршрутов, и, что самое интересное, у обычных компьютеров (телефонов, планшетов, пылесосов, видеокамер, зубочисток с wifi и т.д.) очень часто бывает только он - маршрут по умолчанию, то есть ничего хорошего в их жизни нет.

Но это была присказка. Сказка будет впереди.

А что там, за аплинком?

Аплинком (uplink) называют того, от кого получают доступ к Интернету.

Как мы уже обсудили, настоящий Интернет объединяет сети. Такие сети называются «автономные системы», и называются они так потому, что ни от кого не зависят - они сами по себе. Автономные системы соединяются друг с другом (и сейчас мы обсудим как), передают свой трафик соседям, и даже передают трафик от одного соседа другому транзитом.

Важно понимать, что это личное право автономной системы принимать трафик от соседа и отправлять его соседу. Хотят - отправляют. Хотят - не отправляют, или отправляют не ближайшему соседу, а совсем другому, который пропускает трафик третьему, третий пятому, пятый в Автралию, а потом обратно. Кто кому какой трафик передаёт определяется межоператорскими соглашениями (или договорами попроще, если у вас маленькая, но горденькая автономненькая системка на два аплинка).

Итак, настоящий Интернет состоит из автономных систем и связей между ними.

Кто-то вообразил, что связь между автономной системой в Китае и, например, в Москве - это тысячи километров. Нет-нет. Размер (физический) линка между автономными системами обычно очень маленький - иногда это десятки сантиметров, иногда метры, в крайнем случае десятки метров.

Почему? Потому что если бы линк между ними был 10 000 километров, да ещё и висел бы на столбах, кто бы за этими столбами ухаживал, поливал их, подпирал и привязывал к проводам? Так что чаще всего все эти тысячи и тысячи километров оптики (медь умерла на таких дистанциях), которые и есть автономная система. Заметим, это целый отдельный мир, называемый «магистральные операторы». Их бизнес как раз в том и состоит, что они берут трафик с одной точки и доносят до другой через тысячи километров сквозь стужу, тракторы и медведей.

А вот соединения между автономными системами (их называют «стыки») обычно находятся в уютных холодных, сухих и тщательно охраняемых помещениях. Это могут быть серверные (например, у Селектела в серверной есть некотрое количество так называемых «операторских стоек» - как раз для того, чтобы операторы, которые там разместились, могли стыковаться друг с другом в комфортных условиях), или, если говорить про действительно крупные специализированные узлы, то используются отдельные помещения (чаще всего образующиеся стихийно из-за большой концетрации готовых трасс) - Internet Exchange (IX). Так что MSK-IX - это не «Москва-9», это «Мoscow Internet Exchange»). Туда приходят операторы (со своими проводами или арендованными) и коммутаторами (целыми, или маленьким кусочком посредством аренды VLAN/порта). А дальше трудолюбивые паучки начинают вязать всемирную паутину инженеры начинают заниматься тысячами кроссировок (соединением проводом одного коммутатора с другим). На этих кроссировках весь интернет и держится.

Как же все эти люди умудряются договориться друг с другом? А главное, как эти договорённости сохраняют главное свойство - переживать смерть (в том числе и смерть линка с соседями)?

BGP

Главным протоколом Интернета (не по трафику, а по важности) является BGP (border gateway protocol). Этот протокол используется для общения между маршрутизаторами провайдеров/операторов на стыках автономных систем, то есть за пределами их сетей.

Каждая автономая система, участвующая в работе Интернета, анонсирует какие маршруты она принимает и через какого аплинка. А ведь автономных систем много. Тысячи их! Полный список всех анонсов называется Full View, и он описывает существование всего Интернета на планете Земля (насколько я знаю, автономных систем за пределами планеты нет, есть только отдельные узлы, которые маршрутизируют трафик через наземные машрутизаторы). Full View довольно большой (под 400 000 записей для ipv4, от 200Мб до 2Гб в размере в зависимости от железа и софта).

Заметим, что маршрутизатору с Full View не нужно иметь шлюза по умолчанию - перед ним карта всего Интернета.

Так как оператор сам решает какие префиксы (фрагменты сети того или иного размера) анонсировать и через кого, то он может указывать через кого принимать трафик. Например, выбирая между «хорошо и дорого» и «дешево» оператор может предпочесть дешево. А «дорого» оставить как резерв.

При этом очень важно, что «откуда оператор принимает трафик» не равно «куда он его отсылает». Это так называемые нессимметричные маршруты. Их появление - результат экономической политики и жадности.

Вот пример скромного несимметричного маршрута (фрагмент карты взят с сайта , маршрут своего собственного изобретения). Допустим, мы, сидя в Киеве решили попросить фотографию котика с сервера в Вильнюсе. Маршрутизатор нашего провайдера знает, что ближайший линк до Вильнюса - через Варшаву (зелёная стрелка). Сервер в Вильнюсе пошуршал, нашёл котика и отправляет его нам. Но оператор сети в Вильнюсе знает, что за трафик в кабеле до Варшавы с него срубят много-много денег. А в Москву он не отправляет трафик по политическим причинам. И вот, он отправляет его через другого оператора. В Риге. Который опять его отправлят в Стокгольм, тот отправляет дальше, трафик снова пересылают… И так пока картинка не доползёт до скучающего котофила в Киеве.

Заметим, анонсируя свои сети, оператор может творить чудеса (или ужасы). Оператор может анонсировать свои сети через нескольких аплинков - и в этом случае трафик к нему пойдёт через всех, причём выбор аплинка в том или ином случае пойдёт через наиболее удобный путь (который или ближе, или дешевле, тут уж как настроят). Это, кстати, лежит в основе большинства CDN (content distribution network) - оператор хранит копию раздаваемого содержимого на куче серверов по всему миру, имеет кучу стыков с местными операторами и всюду анонсирует свои (одни и те же) адреса. Получается, что в каждом регионе пользователю запросы принимают на ближайшем к нему (по маршруту) сервере, и оттуда же ему и отвечают, что получается сильно быстрее, чем через всю планету переспрашивать.

Так же оператор, может, например, не анонсировать часть адресов. В этом случает трафик умирает на первом же маршрутизаторе, который осознал, что дальше пути нет.

Вот пример вывода, который мне удалось получить во время недавних кратковременных работ на сетевом оборудовании. По мере того, как информация о завершении BGP-сессий между маршрутизатором и его аплинками расходилась по Интернету, трафик отправляли всё дальше и дальше, на маршрутизаторы, которые пока что считали, что они знают, куда отправлять трафик. В результате, после 255 хопов (т.е. передач между 255 маршрутизаторами) пакет умирал от старости, так и не достигнув назначения.

PING selectel.ru (188.93.16.26) 56(84) bytes of data. From ae0-0.par-gar-score-2-re1.interoute.net (212.23.42.26) icmp_seq=51 Time to live exceeded From ae-3-80.edge5.Frankfurt1.Level3.net (4.69.154.137) icmp_seq=54 Time to live exceeded From xe-0-2-1.par72.ip4.tinet.net (89.149.181.138) icmp_seq=68 Time to live exceeded From 94.79.28.33 icmp_seq=72 Time to live exceeded From so-0-0-0.IL2.NYC12.ALTER.NET (146.188.15.254) icmp_seq=92 Time to live exceeded 64 bytes from 188.93.16.26: icmp_seq=326 ttl=58 time=0.732 ms

Аплинки аплинков: Tier 1

Простыми логическими рассуждениями легко понять, что если у аплинка есть аплинк, то либо аплинков бесконечное количество, либо они замкнуты в кольцо, либо есть такие аплинки, у которых нет аплинков.

И такие есть. Их называют Tier 1 . Их отличие от всех остальных не в том, что они не имеют аплинков (всё-таки у нас сеть, верха/низа в формальном смысле нет), а в том, что они не платят никому за Интернет. Представьте себе компанию, которая получает сотни гигабит/с (терабиты?) трафика, столько же отправляет - и всё это на халяву. Чтобы получить на халяву интернет надо подойти к ближайшему макдональдсу/старбаксу поближе, найти их wifi… К сожалению, Tier 1 это вас не сделает. Чтобы быть Tier 1 нужно ещё одно условие - чтобы вам за интернет платили. Таким образом, они никому не платят, а им за связность платят.

Происходит это из-за очень хорошей связности (количества стыков) этих операторов. Очевидно, что местечко это очень уютненькое и соблазнительное, так что многие туда метят. Подробнее про то, как «дружат» между друг другом Tier 1 хорошо написано на nag.ru .

Пиры, пиринг и пиррова победа

Как мы выяснили, Tier 1 со всех деньги получают и никому не дают. Если есть два оператора, между которыми большой трафик (допустим, это очередной убийца ютуба с миллионами роликов про котят и новый мегателеком с миллионами жаждущих посмотреть на котят), то идеальная (с точки зрения Tier 1 оператора) картинка выглядит так: оба оператора подключаются к Tier 1 и платят за трафик. Убийца ютуба за исходящий, получатель котят - за входящий. Tier 1 доволен, убийца ютуба не может найти адекватную модель монетизации котят, а мега-телеком просит дотацию из бюджета.

Решение? Дотащить/арендовать кабель до уютной коммутационной и настроить локальный обмен. От ютубоубийцы к мегателекому. Итог: гигабайты котят ходят напрямую, расходы сокращаются. Tier 1 не очень доволен, но его бизнес вообще не котят гонять, а «самую крутую связность» делать, так что без своего куска хлеба он не останется.

Такое соединение называется пирингом (от peer). Его главное условие - участники пиринга друг другу не платят, или платят, но смешную сумму за аренду порта/кусочка физического линка.

Одно время любимым направлением пиринга были «контенто-генераторы» и «провайдеры Интернет». Но тут началось… Напстер, шареаза, едонкей, DC, и, под трубный глас копирайтных фанфар… торренты. Внезапно, объём трафика «между пользователями» стал в разы больше, чем между поставщиками контента и потребителями. И если ютуб и его клоны вполне могут потягаться, то какой-нибудь сайт с «много букв, мало картинок» (например, Хабрахабр) очевидно не может угнаться за пользователями, которые решили скачать всю Футураму и Симпсонов одним паком, да ещё и раздать обратно с рейтом 2.

Так что особую популярность приобрели стыки между провайдерами. В силу того, что многие провайдеры делают nat и серые адреса внутри сети, доходило до пиринга серыми адресами, причём провайдеры резали полосу по тарифу только в Интернет, а «пиринг локалками» шёл на скорости среды.

В результате у операторов в руках оказался гигантский трафик терабайтных масштабов.

Таким образом, пиринг должен быть выгоден обоим операторам. Оба оплачивают только порт для стыка и сколько-то за обслуживание этого стыка. И оба экономят… Когда бизнес экономит - это хорошо. Когда конкурент бизнеса экономит - это плохо. Так что в дело вступает большая корпоративная политика.

Если у нас есть провайдер А с трафиком в 10 Гб/с и провайдер Б с трафиком в 1Гб/с, а примерный объём пиринга между ними 500Мб/с, то…

… Надо ещё сказать, чаще всего магистралы деньги берут за полосу, по 95% персентилю, и по тому, какого было больше - исходящего или входящего.

Так вот, если будет пиринг между А и Б, то А экономит на пиринге 5% трафика, а Б - 50%. Очевидно, если А и Б конкуренты, то отказавшись от пиринга А почти ничего не потеряет, а вот Б будет сильно много платить аплинку, чтобы тот донёс трафик до А.

Ещё хуже, когда операторов три: А, Б, В. А и В большие, между ними стык в 10Гб/с, почти забитый. Б - маленький, и у него всего 500Мб/с. А и В пирятся, а Б не пускают. Б идёт к аплинку и платит кровные. За трафик до А и до В. А так как большинство пользователей у А и В, то у Б большая часть пользователей хочет получить/отправить трафик А или В. Для альянса А и В всё отлично - большая часть трафика локальная, а к конкурентам уходят сущие крохи. А для Б это означает, что большая часть трафика - платная и дорогая.

Таким образом, два больших дружат, а у Б всё плохо (дорого). А бывает так, что объединяются несколько больших операторов и решают устроить «бизнес». Получается ОПГ. Как любая ОПГ, она начинает «доить» тех, кого крышует и давить тех, кто сопротивляется. Ну, вы понимаете, кушать всем хочется.

… Ах да, ОПГ расшифровывается весьма невинно - Объединённая Пиринговая Группа. Чуть подробнее про это есть в блоге Кипчатова .

Войны вокруг пиринга существуют и будут существовать, увы. Mesh network хорош пользователям, но не тем, кто на Интернете зарабатывает.

В силу того, что пиринг очень востребованная услуга, существуют целые компании, которые строят свой бизнес только на предоставлении пиринга. В этом случае существует несколько методов:

• Прямая коммутация. Оператор А втыкается в оператора Б физически
• Общение через коммутатор пиринг-оператора. Прелесть метода в том, что можно иметь один порт, и общаться с несколькими операторами, которые присутствуют в том же самом коммутаторе
• Роут-сервер. Это самый тонкий и изящный ход: каждый оператор в пиринге устанавливает соединения с роут-сервером пиринг-оператора, получает от него все маршруты, которые анонсировали все подключенные к пирингу операторы. При этом для сторонних наблюдателей автономная система пиринг-оператора в маршруте не появляется. В этом случае пиринг-оператор обычно берёт деньги за трафик, но меньшие, чем «настоящий» провайдер, работающий в качестве аплинка.

Чёрные дыры в Интернете

В силу своей примитивности, DoS атаки (обычно любят добавлять DDoS, но distributed - это отдельный разговор) очень легко реализуемы. Десяток строчек на Си, одна строчка в шелле - и вот, очередной компьютер изо всех сил тужится, стараясь загадить Весь Интернет бессмысленным трафиком. Если таких компьютеров собрать несколько - можно получить поток хлама в гигабайты, десятки гигабайт, сотни гигабайт.

Если весь этот мусор направляется на один адрес, то получается беда. Входящий канал забивается в «потолок» и добросовестные пользователи просто не могут прислать свои запросы.

Проблема состоит в том, что могут забить не только канал конкретного сервера, но и входящий канал оператора (да, такое бывает). С учётом, как оплачиваются каналы между операторами (95% персентиль), большой поток мусорного трафика длительное время - это очевидные непродуктивные затраты.

Простейшее бытовое решение - прописать источник в drop на ближайшем маршрутизаторе, а то и коммутаторе. Но при этом оказывается, что во-первых, входящий канал всё равно перегружен, во-вторых его надо оплачивать, а в третьих мы сталкиваемся с проблемой «кого банить». Если весь трафик идёт с одного-двух адресов, задача простая. Но сделать флуд с поддельным адресом отправителя - легче лёгкого. Так что в совсем аварийных ситуациях блокируют адрес получателя (да-да, «добровольно умирают» для того, чтобы сохранить соседей), и переносят эту задачу на blackhole в BGP. В нормальной конфигурации в него должны добавляться свои адреса, а не чужие, но если аплинк по договорённости или по невнимательности разрешит анонсировать и чужие адреса, то это тоже можно сделать.

Рассказ про техническую часть blackhole BGP есть на хабре .

Как это выглядит? Для black hole выделен специальное комьюнити (условно говоря, ещё один, специальный, маленький full view), куда провайдер может анонсировать свои адреса с префиксом /32 (для ipv4). Выдали ему романтичный номер 666. Граничные маршрутизаторы обмениваются этой информацией по BGP, так что чёрная дыра расползется, медленно поглощая весь трафик, адресованный забаненному адресу на всех маршрутизаторах, которые эти анонсы видят (и поддерживают). В результате трафик на «жертву» начинает роняться на аплинках, аплинках аплинков - и так до ближайшего к источникам атаки «понимающих» маршрутизаторов. Они плохой трафик и дропнут, так что Интернет атаки не заметит. Адрес, впрочем, из интернета доступен не будет, так как «хороший» или «плохой» трафик машрутизатор разобрать не может.

Ссылки

• До недавнего времени номер AS (автономной системы) был 16-битным, потом его заменили на 32-битный.
• Рисунок из

Что ни говори, но мы все привыкли делиться определенной информацией самыми различными способами. В современной глобальной сети существуют различные варианты для получения необходимых данных, но сами эти данные бывают разными. Это может быть обычный текст, музыкальная композиция, программа, видеоролик, целый фильм или что-то иное.

Для разных типов данных применяются разные способы их передачи. К одному из таких способов можно отнести пиринговые сети (P2P), с помощью которых можно обмениваться файлами практически любого размера - от совсем небольших, до тех, которые достигают нескольких десятков гигабайт. Конечно, это не единственная сфера применения одноранговых сетей (это исходное название сетей такого типа). Например, с помощью них можно производить распределенные вычисления, позволяющие задействовать удаленные компьютеры пользователей для выполнения сложной обработки данных. Но в рамках нашего материала мы будем рассматривать эту технологию, именно как удобный инструмент для файлообмена в сети между пользователями.

Пиринговые сети имеют свои правила обмена данными между пользователями, а для осуществления самого обмена требуется использование определённых программ. Наверняка многие из вас слышали такие названия, как µTorrent, eMule, Shareaza, KaZaAи прочие, которые упоминаются, как правило, когда речь заходит о получении какой-либо информацией из сети. Но давайте обо все по порядку. В этом материале мы разберемся, что же такое пиринговые сети, а так же обратим внимание на их самые важные и ключевые моменты работы, дабы принцип их существования стал более понятным.

ЧТО ТАКОЕ ПИРИНГОВЫЕ СЕТИ

Для возможности получения доступа к определенной информации, находящейся у разных пользователей, придумали компьютеры объединять в локальные сети, с помощью которых, у людей появилась возможность удаленно обмениваться данными, хранящимися на их устройствах. При этом сами способы организации сетей могут быть разными и иметь свои достоинства и недостатки.

Одним из таковых является вариант, когда все объединённые между собой компьютеры имеют равнозначные функции, то есть, могут, как принимать информацию, выступая в роли сервера, так ее и отдавать, выступая в роли клиента. Такие сети получили название одноранговых или пиринговых (P2P), от английского «peer-to-peer», что дословно можно перевести как, «равный к равному». Еще такие сетевые объединения называют децентрализованными.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ПИРИНГОВЫХ СЕТЕЙ

По своей сути пиринговая сеть представляет собой объединение компьютеров, которое базируется исключительно на равноправии всех участников, называемых в таких системах пирами. От клиент-серверной архитектуры, легшую в основу построения Интернета, такие сети отличаются непосредственно тем, что подобная организация способна сохранить работоспособность совершенно всей пиринговой сети при любом количестве доступных узлов (пиров), а также при любом их сочетании. То есть, при работе с обычными сетями все зависит от пропускной способности самого сервера, а в случае пиринговых сетей такого существенного недостатка нет.

Что бы более наглядно понять разницу между клиент-серверной и пиринговой архитектурой, давайте рассмотрим пример передачи файла по сети в каждой из них. Любая информация в сети передается небольшими кусочками, так называемыми пакетами. Чтобы передать файл от одного компьютера другому, его тоже необходимо разделить на множество частей (пакетов), которые после скачивания собираются в единое целое на машине пользователя, который этот файл запросил.

В случае, когда используется клиент-серверная модель, вам необходимо найти в сети какой-то определенный сервер с нужным вам файлом и скачать его оттуда. При этом, скорость отдачи файла сервером, будет напрямую зависеть от его пропускной способности и загруженности в этот момент времени. То есть, если будут тысячи желающих получить единовременно какие-то данные с этого узла, то скорость отдачи в этот момент может быть очень низкой, так как возможности сервера будут поделены между всеми запросами. Так же стоит отметить, что в случае какого-либо сбоя в работе сервера, вся информация на нем станет недоступна и вам придется заняться поиском нового источника нужного файла.

С пиринговой моделью передачи данных по сети дела обстоят несколько по-другому. Здесь не нужно находить конкретный сервер (узел), содержащий необходимый вам файл. С помощью специальных каталогов достаточно просто убедиться, что он где-то присутствует в сети. Если объект найден, то вы легко его можете скачать с помощью специальной программы. Основное отличие от вышеописанного способа заключается в том, что кусочки файла будут приниматься одновременно от нескольких источников. Помните, о чем мы говорили ранее? В одноранговых сетях все компьютеры пользователей являются серверами, а это значит, что закачка файла может вестись одновременно с многих машин, на которых он имеется. Именно поэтому, если каких-то пользователей имеющих нужный вам объект в определенное время не будет в сети, то выручат другие, а скорость получения информации, будет зависеть от количества людей, имеющих ее и конечно, возможностей вашего пропускного канала.

Как уже было сказано ранее, одной из основных сфер применения P2P-сетей является обмен файлами. Описанная выше модель «чистой» одноранговой сети в современной сфере файлообмена практически не встречается. Несмотря на некоторые преимущества такого варианта, например высокую скорость распространения запросов и надежность самой системы, при такой организации обмена данными, существуют и недостатки. Одним из таковых можно назвать сложность поиска именно тех пользователей, у которых имеется нужный в данный момент времени файл и в тоже время находящихся в сети в активном состоянии. Разрешить эту трудность, удалось с помощью использования гибридных сетей, где все же существуют выделенные серверы, на которые возложены функции координации работы, поиска существующих машин в сети, а так же определения их текущего статуса («в сети» или «не в сети»). Именно такая гибридная модель и была положена в основу большинства современных пиринговых файлообменных сетей.

Для того, что бы пользователь смог стать полноправным участником, той или иной файлообменной сети, необходимо установить на свой компьютер специальную программу-клиент, с помощью которой и будет осуществляться обмен файлами. Причем для разных сетей используется разное программное обеспечение.

ПОПУЛЯРНЫЕ ФАЙЛООБМЕННЫЕ P2P-СЕТИ

В глобальной сети существует несколько десятков крупных файлообменных сетей и огромное количество небольших, например, действующих в рамках одного провайдера. Несмотря на то, что все эти системы являются одноранговыми (децентрализованными) или гибридными (частично децентрализованными) и используют общую концепцию передачи данных, характерную для этих сетей, у каждой из них могут быть свои уникальные принципы и критерии существования, протоколы передачи данных, а так же собственное клиентское программное обеспечение.

К наиболее крупным и популярным файлообменным сетям можно отнести:

• ED2K (eDonkey2000). Для обмена файлами по протоколу MFTP используется клиент eMule или более устаревший Edonkey. Поддержка этого проекта была прекращена разработчиками в 2005 году, правда сама сеть продолжает функционировать.
• BitTorrent - самая популярная файлообменная сеть, с высокой скоростью передачи данных. К основным клиентам можно отнести uTorrent, BitComet, BitSpirit, Azureusи прочие.
• Direct Connect - связанные между собой небольшие хабы (сервера), используемые для поиска информации на компьютерах участников этих сетей. Используется для организации файлового обмена в крупных районных или городских локальных сетях. Основной клиент - DC++.
• Gnutella и Gnutella2 - одноранговые сети в чистом виде, использующие для передачи данных свой собственный протокол, разработанный фирмой Nullsoft. Основные клиенты: Shareaza, LimeWire, Phex, Morpheusи прочие.
• FastTrack. Использует классическую версию протокола P2P, правда в передаче информации участвуют только те источники, которые имеют полные версии файлов. Основные клиенты - KaZaA, giFT(KCeasy) и mlDonkey.

ПРАВИЛА ФАЙЛОВОГО ОБМЕНА В ПИРИНГОВЫХ СЕТЯХ

Как и во множестве иных сообществ, в пиринговых сетях имеется определенный набор своих собственных правил, которых стоит придерживаться и стараться не нарушать. Они, вполне просты и очевидны, однако многие не всегда их выполняют, забывая, что грубые нарушения могут привести к исключению вашего компьютера из системы обмена или как минимум к отказу других пользователей делиться с вами информацией.

Как уже было сказано выше, в основе P2P-сетей лежит принцип равноправия, из которого следует, что файлы нужно не только скачивать, но и обязательно ими делиться. Это самое основное правило, нарушать которое нельзя. Если вы желаете только получать информацию, то в таком случае к вашим услугам множественные файлообменные серверы, типа DepositFiles, Rapidshare, Letitbit, Vip-Files и прочих, использующих клиент-серверную архитектуру. Правда, бесплатно скачивать данные с таких серверов получиться только после просмотра кучи рекламы и на низкой скорости.

Участвуя в обмене файлов в пиринговых сетях желательно больше отдавать информации, чем получать или как минимум делать это в равных частях. Если объем скачиваемой информации будет превышать количество отдаваемой в несколько раз, скорее всего к такому участнику будут применены штрафные санкции, не позволяющие получать данные до тех пор, пока пользователь не начнет ими делиться с другими.

Чтобы не попадать в неприятные ситуации, следует придерживаться нескольких элементарных правил:

• После того, как закончилось скачивание файла, не нужно его сразу удалять. Пока есть возможность, продолжайте держать его на вашем компьютере, чтобы дать возможность другим скачивать его.
• Не перемещайте скаченные файлы сразу же после их загрузки, иначе они станут недоступными для других пользователей.
• Без особой необходимости не стоит занижать скорость исходящего соединения. Естественно, это является определенной нагрузкой на компьютер, однако при низкой скорости отдачи и объемы информации, получаемые от вас другими пользователями, будут малы.
• Помните, что ваши интересы могут не совпадать с интересами других пользователей, так что на всякий случай, держите всегда на своем компьютере несколько популярных файлов, которые будут интересны многим.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На сегодняшний день, в пиринговых сетях можно найти практически любую информацию: музыка, видеоклипы, фильмы любого качества, игры, программное обеспечение и многое другое. При этом получить все это можно абсолютно бесплатно. Конечно, все это способствует активному развитию файлообмена через P2P-сети, а количество данных, кочующих в таких системах, с каждым годом растет в геометрической прогрессии.

Правда, в последнее время над некоторыми пиринговыми сетями стали сгущаться тучи. А всему виной - распространение через них огромного количества пиратского контента. Вопрос о защите авторских прав при использовании таких сетей сейчас стоит очень остро, ведь распространение таким способом некоторых материалов, безусловно, нарушает авторские права владельцев. Некоторые правообладатели, пытаясь запретить бесплатное распространение контента, с переменным успехом добиваются запрета или ограничения на функционирование некоторых популярных серверов (трекеров) пиринговых сетей. Дискуссии на эту тему уже давно ведутся, только к какому-то конкретному выводу, равно как и действию, на данный момент, прийти, еще пока не удалось. Как следствие - защищенные копирайтом файлы как распространялись, так все еще и распространяются.

В современном мире все мы привыкли иметь возможность делиться интересными сведениями и материалами с друзьями и прочими людьми. Особенно в этом отношении важен интернет, так как именно и предоставляет нам кучу возможностей для осуществления такого рода обмена.

Разные типы информации и передавать можно различными способами. К примеру, сегодня весьма популярна пиринговая сеть (P2P), уникальность которой в способности к передаче практически любого объема данных. Но, разумеется, это далеко не единственная сфера, где эта технология действительно востребована. К примеру, именно на ее основе созданы многочисленные кластеры для распределенных вычислений, использующие мощности удаленных компьютеров.

«Этическая» сторона вопроса

Вообще, в последние годы активно «демонизируется» пиринговая сеть. Что это «опасно» с точки зрения получения вирусов и нелицензионного контента, говорят практически во всех СМИ.

Вот только журналисты отчего-то стыдливо умалчивают, что не менее 70% трафика от протокола Р2Р приходятся на абсолютно законопослушных пользователей и даже целые компании, которые просто разгружают свои серверы, вовлекая в обмен данными рядовые компьютеры. Простой пример: уже давно «Метелица», она же компания Blizzard, использует эти сети для обновления клиентов того же «Варкрафта» и прочих своих игр. Не стоит и упоминать, какое от игроков со всего мира там генерируется!

Но в этой статье пиринговая сеть нами будет рассмотрена именно с позиций приема и передачи файлов, так как рядовым пользователям эта сторона вопроса ближе всего.

Наиболее распространенные программы

Наверняка каждый пользователь хотя бы слышал о некоторых утилитах, посредством которых и осуществляется файловый обмен. У всех на слуху µTorrent и eMule, Shareaza, KaZaA и и другие, которые постоянно упоминаются в связи с передачей той или иной информации в сети интернет. Впрочем, постараемся рассказать о них более упорядочено. Итак, что такое пиринговая сеть? Какова научная расшифровка этого понятия?

Определение

Можно сказать, что сразу после создания компьютеров люди озадачились тем, как можно связывать их в единую систему. Вскоре была придумана технология локальных сетей, активно используемая и по сей день. Но у такого способа связывания компьютеров в единый «организм» есть и свои недостатки. К примеру, в большинстве случаев отдельные машины имеют повышенные привилегии, что допустимо далеко не всегда.

Именно для устранения такой «дискриминации» и была придумана пиринговая сеть, каждый компьютер в которой может не только принимать, но и передавать информацию, работая одновременно в качестве сервера и клиента. Чаще встречается аббревиатура P2P (peer-to-peer), что с английского можно перевести как «от равного к равному». Такие сети еще называют децентрализованными.

Основные принципы работы

Каждый участник — пир. Они и объединяются в глобальную систему, внутри которой осуществляется передача какой-либо информации. От в которой есть сервер и клиент, пиринговые отличаются своей повышенной живучестью: вне зависимости от количества функционирующих пиров, они сохраняют полную работоспособность. Кроме того, нет явной зависимости от сервера.

Давайте приведем «наглядный» пример передачи небольшого файла в такой сети. Данные передаются небольшими кусками, которые называются пакетами. Каждый файл разбивается на множество таких пакетов, которые и скачиваются пользовательской машиной. Порядок их получения особого значения не имеет.

Отличия от стандартной сети

В случае же обычной сети есть сервер, а есть файл, который оттуда можно скачать. Скорость получения данных будет находиться в прямой зависимости как от пропускной способности сервера, так и от его загруженности в каждый конкретный момент. Проще говоря, при наличии огромного количества пользователей, каждый из которых что-то «тянет» с сервера, скорость отдачи может вообще упасть до нуля.

Если же с сервером и вовсе что-то случится, то вся информация сразу станет вам недоступна. И придется заниматься поисками другого источника, с которого можно будет скачивать данную информацию.

Преимущества пиринговой модели передачи данных

Куда совершеннее работает пиринговая сеть. Что это значит? Во-первых, вам не потребуется искать конкретный сервер, с которого идет передача требующегося файла. Достаточно на специальном сайте отыскать файл или магнет-ссылку, которые указывают на его существование. Скачать его можно будет при помощи специальной программы, о некоторых из которых мы уже говорили выше. И основное отличие будет в том, что скачивание может идти одновременно с сотен и тысяч однотипных источников.

Мы уже отмечали, что в этих сетях каждый отдельный компьютер может выполнять одновременно еще и функцию сервера, а потому каждый сегмент является универсальным. Проще говоря, если какие-то пиры вдруг окажутся недоступными, всегда могут выручить компьютеры других людей, на жестких дисках которых наверняка окажется требуемая информация.

Некоторые недостатки пиринговой модели

Мы неоднократно подчеркивали, что основной сферой использования такого рода сетей является обмен данными. Как ни странно, но в мире практически не встречается описанная нами выше пиринговая сеть. Что это означает? Дело в том, что классическая модель имеет не только многие достоинства, но и некоторые критические недостатки.

Наиболее спорным обстоятельством является необходимость поиска в сети пиров, у которых есть тот же самый файл и которые находятся в сети в то же самое время. Именно поэтому была создана гибридная модель. В ней есть своего рода серверы, но отвечают они не столько за передачу данных, сколько за поиск активных пользователей, у которых имеется искомая вами информация. Практически все современные пиринговые сети работают именно за счет использования этой гибридной модели.

Чтобы стать полноправным и полноценным участником такой системы, понадобится инсталлировать на свой компьютер особую программу-клиент, которая будет отвечать за поиск свободных пиров с нужными данными. Заметим, что существует далеко не одна пиринговая сеть. Что это подразумевает?

Наиболее крупные и популярные сети для обмена файлами

Следует помнить, что в интернете существуют сотни и тысячи более мелких, локальных сетей, многие из которых поддерживаются даже региональными провайдерами. Прекрасным примером может служить пиринговая сеть МТС. Конечно, все они используют классическую или гибридную модель работы, подчиняются одним и тем же принципам, но могут использовать совершенно различные протоколы передачи данных, а уж о специфическом программном обеспечении и говорить не стоит.

Наиболее крупными, известными во всем мире, являются следующие Р2Р сети:

ED2K. Передача данных осуществляется по протоколу MFTP. Клиент — известная программа eMule. Уже с 2005 года проект находится в состоянии «хронической смерти», но пока что сеть продолжает стабильно функционировать, пусть даже и скорость передачи данных быстрой никак не назвать.

BitTorrent. Пожалуй, наиболее популярный сегмент пиринговой системы, отличающийся громадным количеством пользователей и высокой скоростью. Имеет огромное количество клиентов, к числу которых относится «эпический» uTorrent, BitComet, а также десятки иных.

Direct Connect. Более специфический вариант, когда хабы, образованные некими группами людей, используются ограниченным (сравнительно) кругом пользователей. Чрезвычайно популярна эта модель в качестве локальной сети провайдера. Основной клиент - DC++.

Gnutella. Вот это самая настоящая, чистая пиринговая система. Используется особый протокол передачи данных, который был создан компанией Nullsoft, разработчиком общеизвестного (хотя и умершего) «Винампа». Какие в этом случае используются клиенты пиринговых сетей? Известна программа Shareaza, LimeWire и прочие.

FastTrack. Также характеризуется «чистой» моделью P2P, но в обмене файлами могут участвовать только те компьютеры, которые имеют их полную версию. Программы - KaZaA, mlDonkey.

Каковы основные преимущества всех этих сервисов? Все просто — никакая настройка пиринговой сети совершенно не требуется. Ставите программу, переходите по «магнитной» ссылке и... вуаля, файл начал качаться!

Основные правила обмена файлами

Учитывая специфику работы этих сетей, не приходится удивляться наличию довольно-таки жестких правил, которые крайне желательно соблюдать. Многие из них просты и логичны. При их невыполнении вам грозит полное исключение из обменного процесса, что влечет за собой невозможность получения нужной информации.

Мы уже не раз говорили, что в основе такой модели лежит принцип равноправия всех участников. Из этого следует, что вам нужно не только скачивать, но и отдавать информацию. В принципе, это едва ли не единственное обязательное условие. Вас это не устраивает? Что ж, тогда к вашим услугам — многочисленные сервисы обмена информацией, построенные по стандартной архитектуре сервер-клиент.

Вот только ни одна программа для пиринговых сетей (со всеми ее преимуществами) в них не работает, а к скачиванию файла можно будет приступать только после оплаты или просмотра гигантского количества рекламы, да и скорость при этом будет отвратительной.

Что желательно делать при обмене?

Очень желательно, скачав какой-то файл, раздать с него же равный объем информации. Как правило, если пользователь только скачивает, но ничего не раздает, системой могут быть введены «штрафные санкции», предусматривающие полное исключение возможности получения новых файлов. Может использоваться даже блокировка по IP или МАС-адресу. В частности, этим отличается пиринговая сеть "Билайн".

Ни в коем случае не удаляйте файл, только-только завершив его скачивание. Если есть такая возможность, как можно дольше сохраняйте его на своем жестком диске.

Нельзя также перемещать или переименовывать полученные файлы, так как в этом случае другие пользователи также не смогут получить к ним доступ.

Ни в коем случае не занижайте искусственно скорость исходящего канала. Разумеется, такая передача в какой-то степени нагружает ваш жесткий диск и саму систему, однако не стоит так отмахиваться от нужд других людей.

Не помешает держать на компьютере десяток-другой популярных файлов, чтобы поддерживать систему.

Правообладателям: мы вовсе не советуем распространять пиратский софт или что-то подобное. Всегда можно только поприветствовать, если пользователь участвует в обмене дистрибутивами того же «Линукса», так как это значительно разгружает серверы компаний, которые и без того зачастую живут на одни пожертвования и работают исключительно на добровольческой основе!

О защите авторских прав

Мы уже отмечали, что пиринговые сети в последние годы ассоциируются исключительно с пиратством. И чаще всего такое отношение довольно-таки оправдано, так как пользователи массово скачивают не то... Вот только в большинстве случаев пиратскому контенту есть вполне адекватная и бесплатная замена. Всегда помните об этом!

peering - соседство) - соглашение интернет-операторов об обмене трафиком между своими сетями, а также техническое взаимодействие, реализующее данное соглашение: соединение сетей и обмен информацией о сетевых маршрутах по протоколу BGP .

О пиринговом договоре

Договор обмена Интернет -трафиком между двумя и более сетями Интернет-провайдеров состоит из трёх элементов:

• физическое соединение сетей;
• техническое взаимодействие между сетями, обмен маршрутами;
• коммерческие и договорные пиринговые соглашения.

Интернет-провайдеры часто организуют точки обмена трафиком , то есть помещения, в которых происходит физическое соединение сетей многих операторов.

Типы пиринговых соглашений

Пиринг может осуществляться через:

• частное соединение по схеме «точка-точка » между двумя сетями;
• точку обмена трафиком, возможно, не зависящую ни от одного провайдера, где множество провайдеров обмениваются трафиком.

С коммерческой точки зрения различают платный и бесплатный пиринг. Обычно крупные провайдеры обмениваются трафиком между собой бесплатно, и взимают оплату за пиринг с мелких провайдеров. Мелкие провайдеры обмениваются между собой на точках обмена трафиком бесплатно.

Эффективность пиринга

Пиринг позволяет сократить маршруты передачи пакетов между сетями и снизить затраты на трафик. Создание городских или национальных узлов обмена трафиком помогает избежать использования междугородных и международных каналов связи при передаче информации между разными Интернет-провайдерами одного города или страны . Пиринг позволяет Интернет-провайдерам предлагать бесплатный местный трафик.

См. также

Напишите отзыв о статье "Пиринг"

Примечания

Отрывок, характеризующий Пиринг

– Сделай это для нее, mon cher; всё таки она много пострадала от покойника, – сказал ему князь Василий, давая подписать какую то бумагу в пользу княжны.
Князь Василий решил, что эту кость, вексель в 30 т., надо было всё таки бросить бедной княжне с тем, чтобы ей не могло притти в голову толковать об участии князя Василия в деле мозаикового портфеля. Пьер подписал вексель, и с тех пор княжна стала еще добрее. Младшие сестры стали также ласковы к нему, в особенности самая младшая, хорошенькая, с родинкой, часто смущала Пьера своими улыбками и смущением при виде его.
Пьеру так естественно казалось, что все его любят, так казалось бы неестественно, ежели бы кто нибудь не полюбил его, что он не мог не верить в искренность людей, окружавших его. Притом ему не было времени спрашивать себя об искренности или неискренности этих людей. Ему постоянно было некогда, он постоянно чувствовал себя в состоянии кроткого и веселого опьянения. Он чувствовал себя центром какого то важного общего движения; чувствовал, что от него что то постоянно ожидается; что, не сделай он того, он огорчит многих и лишит их ожидаемого, а сделай то то и то то, всё будет хорошо, – и он делал то, что требовали от него, но это что то хорошее всё оставалось впереди.