Transcript ארכיטקטורת P2P

‫מבוא למערכות מידע‬
‫הרצאה ‪:7‬‬
‫תשתיות מידע ‪- 3‬‬
‫רשתות תקשורת מחשבים‬
‫נערך ע"י דיצה ביימל‬
‫‪1‬‬
‫‪Spring 2005‬‬
‫‪Specification and Analysis of Information Systems‬‬
‫איפה אנחנו בציר הזמן‬
‫תשתיות מידע‪:‬‬
‫חומרה ותוכנה‬
‫תשתיות‬
‫מידע‬
‫תשתיות‬
‫מידע‬
‫תשתיות‬
‫מידע‬
‫פיתוח‬
‫ויישום‬
‫מעבדה‬
‫מעבדה‬
‫מבוא‬
‫פיתוח‬
‫ויישום‬
‫מעבדה‬
‫אינטרנט‬
‫‪14‬‬
‫‪2‬‬
‫‪13‬‬
‫‪12‬‬
‫‪11‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫‪10‬‬
‫‪9‬‬
‫‪8‬‬
‫‪7‬‬
‫‪6‬‬
‫‪5‬‬
‫‪4‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪1‬‬
‫תוכן ענינים‬
‫• התפתחות מערכות לתקשורת מחשבים‬
‫• מושגים בסיסיים‬
‫• רשתות תקשורת מחשבים‬
‫– רשתות תקשורת מקומיות‬
‫– מרחביות בין לאומיות‬
‫• ארכיטקטורת רשתות‬
‫‪3‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫התפתחות מערכות לתקשורת מחשבים (‪)1‬‬
‫• בשנות הששים החלו להתפתח מערכות לעיבוד ‪On Line‬‬
‫– מסופים מופעלים ע"י המשתמשים (מסופים מקומיים ומרוחקים)‬
‫– חיבור המסופים למחשב המרכזי‬
‫– עיבוד אינטראקטיבי‬
‫• עיקר עומס העיבוד והתקשורת מוטל על המחשב המרכזי‬
‫• פותחו בקרי תקשורת המשמשים כמחשב תקשורת קדמי‬
‫מסוף מרוחק‬
‫מסוף מקומי‬
‫מודם‬
‫ענן‬
‫מודם‬
‫מסוף מרוחק‬
‫‪4‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫מודם‬
‫מחשב‬
‫מרכזי‬
‫מסוף מקומי‬
‫התפתחות מערכות לתקשורת מחשבים (‪)2‬‬
‫• מחשב מרכזי בארגון ‪ -‬חסרונות‬
‫– עומס הנובע מהגדלת המשימות‬
‫– ירידה בביצועים‬
‫– נקודת כשל אחת לכל הארגון‬
‫• בשנות ה‪ 70-‬החלו להתפתח מערכות לעיבוד נתונים מבוזר‪.‬‬
‫• מהפכת המחשב האישי בשנות ה‪ 80-‬משמשת ציון דרך‬
‫בהתפתחות המהירה של רשתות לתקשורת המחשבים‪.‬‬
‫‪5‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫תוכן ענינים‬
‫• התפתחות מערכות לתקשורת מחשבים‬
‫• מושגים בסיסיים‬
‫• רשתות תקשורת מחשבים‬
‫– רשתות תקשורת מקומיות‬
‫– מרחביות בין לאומיות‬
‫• ארכיטקטורת רשתות‬
‫‪6‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫מושגים בסיסיים בתקשורת נתונים‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫תקשורת נתונים ‪ -‬העברת מידע בין שני גורמים או יותר‪.‬‬
‫אות ‪ -‬המידע (הנתונים) מתורגמים לאותות‬
‫חשמליים‪/‬אופטיים‪.‬‬
‫תווך ‪“ -‬החוט” בו מתפשטים האותות (מועברים‬
‫חשמלית‪/‬אופטית)‪.‬‬
‫מהירות התקשורת ‪ - BPS -‬מספר הביטים שעוברים בקו‬
‫בשנייה‪.‬‬
‫אמצעים להעברת נתונים‬
‫– כבלים שזורים‪ ,‬כבל קואקסיאלי‪ ,‬סיבים אופטיים‪ ,‬קשר אלחוטי‪ ,‬מיקרו גל‬
‫ותקשורת לוויינים‬
‫‪7‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫תוכן ענינים‬
‫• התפתחות מערכות לתקשורת מחשבים‬
‫• מושגים בסיסיים‬
‫• רשתות תקשורת מחשבים‬
‫– רשתות תקשורת מקומיות‬
‫– מרחביות בין לאומיות‬
‫• ארכיטקטורת רשתות‬
‫‪8‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫הגדרה ושימושים‬
‫הגדרה‪ :‬אוסף של תחנות עבודה המקושרות‬
‫באמצעות טכנולוגיה‬
‫• שימושים‬
‫– שיתוף משאבים‬
‫(מדפסת המשותפת למספר תחנות עבודה)‬
‫– גישה למידע מרוחק‬
‫(גישה למסד נתונים הנמצא בקצה אחר של העולם‪ ,‬גלישה באינטרנט)‬
‫– תקשורת בין אנשים‬
‫(דואר אלקטרוני‪)VOIP ,Skype ,videoconferencing ,‬‬
‫– בידור אינטראקטיבי‬
‫(‪)instant messaging, chat rooms‬‬
‫– מסחר אלקטרוני (‪)e-commerce‬‬
‫(ביצוע עסקים עם לקוחות דרך האינטרנט‪ ,‬מכירות פומביות‪ ,‬קניות)‬
‫‪9‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫סוגי רשתות‬
‫• רשתות מקומיות ‪LAN‬‬
‫– חומרה‪ :‬תחנות עבודה‪ ,‬כרטיסי תקשורת‪ ,‬ערוץ תקשורת‪ ,‬ציוד היקפי‬
‫לתגבור אותות‪ ,‬משחזרים‪ ,‬נתבים‪ ,‬צומתי מיתוג‪.‬‬
‫– תוכנה‪ :‬מערכת הפעלה‪ ,‬שירותי טיפול בקבצים‪ ,‬שירותי הדפסה‪ ,‬שירותי‬
‫הודעות‪ ,‬שירותי יישומים‪ ,‬שירותי ניהול רשת‪.‬‬
‫• רשתות מרחביות ‪WAN‬‬
‫– משמשות לקישור בין רשתות המרוחקות גיאוגרפית אלו מאלו‬
‫‪10‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫רשתות תקשורת מקומיות –‬
‫טופולוגיה‬
‫• הצגת החיבור בין מחשבים ליצירת רשת תקשורת ע"י תאור איורי‬
‫של אופן חיבור המחשבים ברשת‬
‫• הטופולוגיות הנפוצות ביותר ברשתות הפצה‪:‬‬
‫– פס ‪ -‬כל מחשבי הרשת מחוברים לערוץ הפצה תקשורתי אחד‪.‬‬
‫– טבעת ‪ -‬כל מחשבי הרשת מחוברים “במעגל” כאשר המידע נע במחזוריות‬
‫בתוך המעגל‬
‫– כוכב – רכיב מרכזי ( ‪ )Hub‬אליו מחוברות כל התחנות‬
‫מחשב קצה‬
‫פס‬
‫מחשב קצה‬
‫‪11‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫טבעת‬
‫רשתות תקשורת מקומיות –‬
‫טופולוגית פס‬
‫התחנות מחוברות לערוץ תקשורת משותף‪ ,‬כל התחנות שוות‬
‫וכולן מסוגלות לצפות בכל הנתונים הזורמים בערוץ המשותף‬
‫• כל תחנה יכולה לשדר מתי שהיא רוצה‬
‫– חסרון‪ :‬אם יש עומס על הרשת ‪ -‬שידור חופף של שתי תחנות או יותר בנקודת‬
‫זמן אחת יוצר התנגשות בין הודעות (שגיאה)‬
‫– יתרון‪ )1( :‬אם אין עומס על הרשת – תעבורה מהירה מאד של הודעות‬
‫(‪? )2‬‬
‫תחנה ‪4‬‬
‫תחנה ‪3‬‬
‫תחנה ‪2‬‬
‫ערוץ תקשורת משותף‬
‫‪12‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫תחנה ‪1‬‬
‫רשתות תקשורת מקומיות –‬
‫טופולוגית כוכב‬
‫התחנות מחוברות לרכיב מרכזי שדואג להפצת התשדורות בין‬
‫התחנות‬
‫• דומה לטופולוגיה של מרכזיות טלפון‬
‫• יתרון‪:‬‬
‫– גישה נוחה לחיבור מנויים וניתוקם‬
‫– איתור תקלות ובקרת רשת‬
‫• חסרון‪? :‬‬
‫‪13‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫תוכן ענינים‬
‫• התפתחות מערכות לתקשורת מחשבים‬
‫• מושגים בסיסיים‬
‫• רשתות תקשורת מחשבים‬
‫– רשתות תקשורת מקומיות‬
‫– מרחביות בין לאומיות‬
‫• ארכיטקטורת רשתות‬
‫‪14‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫סוגי ארכיטקטורה‬
‫סניף חיפה‬
‫• מערכת מרוכזת ‪-‬‬
‫‪Centralized‬‬
‫• מערכת מפוזרת‬
‫– ‪Decentralized‬‬
‫• מערכת מבוזרת –‬
‫‪distributed‬‬
‫‪15‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫סניף מרכזי‬
‫סניף חדרה‬
‫יתרונות הריכוזיות‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪16‬‬
‫מקטינות את הצורך בריבוי חומרה‪ ,‬תוכנה‪ ,‬מסדי נתונים‬
‫בקרה נוחה של המערכת‬
‫אבטחת נתונים ותוכנות‬
‫גיבוי ושחזור במקום אחד‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫יתרונות המפוזרות‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫•‬
‫‪17‬‬
‫מעורבות גבוהה של המשתמשים‬
‫בקרה טובה של המשתמשים‬
‫עלויות נמוכות הנפחים קטנים של העברה פיזית של נתונים‬
‫בתקשורת‬
‫זמני תגובה מהירים למשתמשים‬
‫אמינות גבוהה של מערכות מקומיות בשל מורכבות נמוכה‬
‫נוחיות בהתקנת שינויים במערכת מקומית‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫מערכות מבוזרות – ‪Distributed Systems‬‬
‫ארכיטקטורת שרת‪-‬לקוח‬
‫‪Client-Server‬‬
‫ארכיטקטורת ‪P2P‬‬
‫‪18‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫ארכיטקטורת שרת – לקוח (‪)1‬‬
‫• כוללת‪:‬‬
‫– יחידות "לקוח" ששולחות בקשות‬
‫לשירות‬
‫– יחידות "שרת" שמבצעות את‬
‫העיבוד הנדרש‬
‫• חומרה‪:‬‬
‫– הלקוח‪ -‬תחנה עבודה‬
‫או מחשב אישי‬
‫– השרת –‬
‫• מחשב בעל עוצמה גבוהה‬
‫• משמש כשרת נתונים‪ ,‬קבצים‪,‬‬
‫הדפסות וכ"ו‪.‬‬
‫‪19‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫ארכיטקטורת שרת – לקוח (‪)2‬‬
‫‪ 4‬שקלים‬
‫מה המחיר של‬
‫לחם אחיד?‬
‫‪20‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫ארכיטקטורת ‪P2P‬‬
‫•‬
‫ארכיטקטורה מבוזרת ללא נקודת בקרה מרכזית‬
‫•‬
‫‪ P2P‬טהור – כל המחשבים המשתתפים ברשת‬
‫זהים במעמדם ובתפקידם‪.‬‬
‫•‬
‫כל מחשב משמש גם כשרת וגם כלקוח‬
‫•‬
‫חיפוש אחר משאב ברשת שונה‬
‫לחלוטין מארכיטקטורת שרת – לקוח‬
‫•‬
‫המידע ה"מאוחסן" ברשת מתפרס על פני כל המחשבים‬
‫המשתתפים‬
‫•‬
‫רשתות אלו משמשות בעיקר לשיתוף משאבים (תוכן‪,‬‬
‫אחסון‪ ,‬מעבדים וכ"ו‪).‬‬
‫•‬
‫אין חוק ישיר ‪" -‬הצלחנו להוכיח שמה שהם עושים זו‬
‫הפרה גסה ובוטה של זכויות יוצרים"‬
‫‪http://www.ynet.co.il/articles/0,7340,L-3143779,00.html‬‬
‫‪21‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫בעיית החיפוש ברשתות ‪P2P‬‬
‫רותי מפרסמת את השיר "האור בחיי"‬
‫נעמי מחפשת את השיר "האור בחיי"‬
‫איך נעמי תמצא את השיר?‬
‫‪22‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫שאילתא ברשת ‪P2P‬‬
‫‪3‬‬
‫‪4‬‬
‫מפרסם‬
‫‪2‬‬
‫לקוח‬
‫‪1‬‬
‫חיפוש ("האור בחיי")‬
‫‪5‬‬
‫‪8‬‬
‫‪7‬‬
‫‪9‬‬
‫‪6‬‬
‫‪23‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫מפתח‪":‬האור בחיי"‬
‫קובץ‪ :‬השיר עצמו‬
‫‪KAZAA / E-mule‬‬
‫ארכיטקטורת ‪P2P‬‬
‫עם ‪SuperNodes‬‬
‫‪24‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫‪P2P in Kazaa‬‬
‫• ‪ Kazaa‬משתמשת בתשתית של ‪P2P‬‬
‫• כל משתמש מתקין תוכנת לקוח (ניתן להורדה מהאתר) אשר יודעת לקשר‬
‫את המשתמש החדש למשתמשים אחרים ברשת ה ‪Kazaa‬‬
‫• לדוגמא‪:‬‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫–‬
‫פיטר מתקין את תוכנת הלקוח של ‪Kazaa‬‬
‫דרך ממשק התוכנה הוא מחפש קובץ מסוים‪.‬‬
‫התוכנה מחפשת את הקובץ ומוצאת אותו במחשב של מרי‬
‫התוכנה מורידה את הקובץ מהמחשב של מרי למחשב של פיטר‬
‫כעת משתמשים אחרים יכולים להוריד את הקובץ אליהם מהמחשב של פיטר‬
‫• החיפוש מתבצע דרך משתמשים בעלי מחשבים חזקים במיוחד עם קו‬
‫תקשורת מהיר – אלו נקראים ‪ P2P( super nodes‬היברידי)‬
‫• ברגע שהקובץ התגלה‪ ,‬ההורדה מתבצעת ישירות מהמחשב שמכיל את‬
‫הקובץ המבוקש למחשב המשתמש‬
‫‪25‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫שאילתא ברשת ‪Kazaa‬‬
‫‪4‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫מוריד את "האור בחיי)‬
‫‪1‬‬
‫לקוח‬
‫מפרסם‬
‫חיפוש ("האור בחיי)‬
‫‪5‬‬
‫‪8‬‬
‫‪9‬‬
‫‪7‬‬
‫‪6‬‬
‫‪26‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬
‫מפתח‪":‬האור בחיי"‬
‫קובץ‪ :‬השיר עצמו‬
‫סיכום‬
‫• רשתות מחשבים נוצרו בשנות ה‪ 80‬לאחר חדירת המחשב‬
‫האישי לעולם העסקי‪ ,‬דבר שיצר מהפכה בעולם המחשוב‬
‫• מערכות מידע יכולות להיות בתצורות שונות בטווח שבין‬
‫מערכת מרוכזת לחלוטין למערת מפוזרת לחלוטין‬
‫• מערכות שרת‪ -‬לקוח הן הפופולאריות היום עם נטייה ללקוח‬
‫"רזה"‬
‫‪27‬‬
‫מבוא למערכות מידע‪2009 ,‬‬