Progetto SETI@home protocollo p2p
Seminario di Carlo Capuani per il corso di “Reti di calcolatori e sicurezza” del prof. Bistarelli
Università degli Studi “G. D’Annunzio”
Chieti – Pescara
Corso di Laurea Specialistica in Economia
Informatica
Sommario
Descrizione del progetto SETI@home (Search for ExtraTerrestrial
Intelligence at Home)
Descrizione del protocollo p2p (peer
to peer)
SETI@home, cos è?
è un progetto dell'università di Berkley il cui obiettivo è rilevare tracce di vita
intelligente extraterrestri.
Un radiotelescopio cattura i segnali radio provenienti dallo spazio
milioni di PC connessi in un network p2p
analizzano tali dati, un “pezzetto” ciascuno
SETI@home, fasi del progetto
Raccolta dei dati
Distribuzione dei dati
Analisi dei dati sui singoli PC
Verifica dell’integrità dei dati
Ricerca di possibili segnali
extraterrestri
Raccolta dei dati
Il radiotelescopio di
Arecibo (Puerto Rico, il più sensibile del mondo) registra su nastro i
segnali radio che capta dal cosmo
Nel laboratorio del progetto SETI (a
Berkley) i dati vengono suddivisi in “work unit” di 350kb ciascuno,
memorizzati su disco e indicizzati nel database
Data tape DLT 35 GB
Work unit storage
Splitter
Database
Radiotelescopio di Arecibo
Distribuzione dei dati
I “work unit” vengono distribuiti ai PC con un fattore di ridondanza di 2-3
Garbage collector
Data – Result server
Work unit storage
Database Client
Client Client
Analisi dei dati su ciascun PC
Ogni utente scarica ed installa un client che preleva un
“work unit” per volta
L’analisi di ogni
“work unit” ha bisogno di 3.9
trilioni di calcoli in virgola mobile (≈10 ore su un Pentium II 500 MHz)
I segnali la cui potenza e qualità superano certe
soglie diventano “segnali candidati” e sono restituiti al
server a Berkley
Verifica dell’integrità dei dati
Il server a Berkley memorizza i “segnali candidati” e li verifica, controllando la corrispondenza tra i risultati (ridondanti) dello stesso “work unit”,
SETI@home usa un protocollo proprietario e non un protocollo open source
David Anderson: “la parte più difficile è quando i dati tornano al nostro server, come sappiamo che sono stati generati realmente dal nostro client? Non ci sentivamo sicuri con un protocollo open source, e nonostante ciò alcuni utenti hanno modificato il
nostro client per inviarci dati errati o gonfiati”
Verifica dell’integrità dei dati
I nuovi dati vengono catalogati sia per l’analisi
scientifica che per le statistiche degli utenti, viene
aggiornato quindi il database.
Ricerca di segnali extraterrestri
Si cercano i segnali con frequenza e coordinate celesti simili rilevate in tempi differenti.
Questi “segnali ripetuti” sono studiati più a fondo,
potenzialmente pronti ad un controllo incrociato con
altri progetti di ricerca extraterrestre
Diamo i numeri! (luglio 2002)
più di 3.83 milioni in di partecipanti in 226 Stati nel mondo
221 milioni di “work unit” elaborate (per un totale di 77,35 TeraBytes)
le CPU hanno realizzato 1.7x10^21 operazioni in virgola mobile in un tempo totale di 752202 anni
rendimento medio di 27.36 TeraFLOP/S (due volte la velocità dell IBM ASCII White, il più veloce
supercomputer al mondo)
…e tutto ciò gestito da uno staff di al più 5 persone!
Elaborazione distribuita
Condivisione, Selezione e Aggregazione di risorse
autonome e geograficamente distribuite a seconda della loro disponibilità, capacità, performance, costo.
Il calcolo distribuito è una popolare applicazione per le reti P2P, in questo caso si ha la condivisione di risorse hardware.
si basa sul presupposto che, durante le normali
operazioni, il 90% dei cicli CPU dei PC domestici resta inutilizzato. Una stima suggerisce che i PC connessi a Internet offrono in aggregato 10 billioni di MHz e 1000 TB di spazio su disco. Le reti P2P permettono alle
organizzazioni di usare queste risorse globalmente
distribuite.
Suddivisione del lavoro in
“work unit”
modello Farmer-Worker
Adatto quando è necessario eseguire una stessa sequenza di operazioni su di un enorme insieme di dati che possono essere ripartiti in sottoinsiemi
processabili in modo separato. Una applicazione viene decomposta in tasks tra loro indipendenti,
l’indipendenza dei tasks garantisce l’assenza di
comunicazione tra i nodi che eseguono le operazioni.
Come avviene la distribuzione dei “work unit” ?
modello peer-to-peer (p2p)
Una rete peer-to-peer è un tipo di rete che permette a un gruppo di computer di connettersi fra loro e di
condividere le risorse in loro possesso. In tali reti,
ciascun nodo (peer) ha capacità e responsabilità
equivalenti. Questa è la principale differenza dalle
architetture di tipo client/server
Terminologia
Nodo: un PC connesso ad una rete
Network p2p: un insieme di nodi con un protocollo p2p comune
Peer: un nodo quando l'informazione è mutualmente diretta
Client: un nodo che inizia la comunicazione
Server: un nodo che non dirige lo scambio di
informazioni, restando in attesa di richieste di
connessione
Sistemi decentralizzati
Nei sistemi decentralizzati (ad esempio Gnutella, Kazaa, WinMx), non esiste un server centrale, ma tanti servant.
Servant indica un programma in grado di funzionare da server e da client (il nodo su cui esso si trova è quindi
peer). Per entrare nel network bisogna conoscere l'indirizzo di un servant già attivo al quale si comunica di essere
“alive”, il servant a sua volta lo comunica agli altri nodi al quale è connesso e lo stesso faranno questi ultimi e via così per un numero massimo di passaggi (TTL: time to live), dopo il quale i nodi smettono di propagare la nostra esistenza.
Inseriti nel network è possibile effettuare delle ricerche
presso i nodi che abbiamo attraversato e quindi scambiarsi
risorse direttamente con essi.
Sistemi decentralizzati
Primitive di comunicazione
ALIVE – comunicazione della propria presenza.
FORWARD – Propagazione della nostra presenza, ad ogni salto viene decrementato il TTL (time to live).
QUERY - L'utente 1 esegue una ricerca (anche questo pacchetto ha un TTL che si decrementa progressivamente).
QUERY HIT - Quando un nodo trova una
corrispondenza, risponde comunicando il suo indirizzo ip e la porta
PUSH - L'utente 1 sceglie un host da cui scaricare la
risorsa e manda la richiesta direttamente.
Sistemi centralizzati
Molte reti e applicazioni (tra cui SETI@home) che si descrivono come peer-to-peer fanno però
affidamento anche su alcuni elementi “non-peer”, come per esempio il concetto di client e server:
Un server centrale mantiene un elenco di utenti e di risorse che questi ultimi mettono a disposizione.
Quando si effettua una ricerca ci si rivolge al server centrale, il quale consulta i propri archivi e ci fornisce dei risultati con gli indirizzi di chi mette a disposizione una certa risorsa. Lo scambio della risorsa avviene direttamente tra i due utenti interessati, e non
coinvolge in nessuna maniera il server.
Sistemi centralizzati
Primitive di comunicazione
LOG - L'utente 1 si autentica sul server centrale, trasmettendogli una lista delle risorse che intende condividere.
QUERY - L'utente 2 esegue una ricerca di una risorsa detenuta anche dall’utente 1
RESPONSE - Il server invia all'utente 2 una lista di indirizzi degli host che detengono la risorsa da lui richiesta, insieme alla porta ed altre informazioni.
PUSH - L'utente 2 sceglie un host da cui scaricare la risorsa e manda la richiesta direttamente.
PULL - L'utente 1 manda la risorsa direttamente
all’utente 2.
Applicazioni p2p
Rete eDonkey:
eDonkey2000
eMule
Shareaza
Protocollo FastTrack
Kazaa, Kazaa lite, K++
Grokster
iMesh
Rete Gnutella-Gnutella2
Morpheus
Shareaza
MLDonkey
Rete Napster:
WinMX
Napigator
Rete WPNP
WinMX
Rete SETI@home
SETI@home client
Riferimenti
SETI@home
http://setiathome.ssl.berkeley.edu/cacm/cacm.html
http://www.linuxvalley.it/columns/columns.php?IdCol=118&ts=1 p2p
http://www.networkmagazineindia.com/200204/200204focus3.s html
http://genni.ing.uniroma1.it/tesi/fdl/tesiHTML2.html
http://www.dis.uniroma1.it/~laura/didattica/tesi/supptesi/buhnik.
http://online.infomedia.it/riviste/login/28/pdf/articolo05.pdf queste slides
