ארכיטקטורת P2P
Download
Report
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 ,