P2P кеширование - P2P caching

Одноранговое кэширование (P2P кеширование) это компьютерная сеть технология управления трафиком, используемая Интернет-провайдеры (ISP) для ускорения доставки контента пиринговый (P2P) сети при одновременном снижении затрат на полосу пропускания.

P2P кеширование в принципе аналогичен кэшированию контента, давно используемому интернет-провайдерами для ускорения работы в Интернете (HTTP ) содержание. Кэширование P2P временно сохраняет популярный контент, поступающий в сеть провайдера. Если контент, запрошенный подписчиком, доступен из кеша, кеш удовлетворяет запрос из своего временного хранилища, исключая передачу данных по дорогостоящим транзитным каналам и сокращая перегрузка сети. Такой подход может заставить интернет-провайдеров нарушать законы, поскольку системы P2P обмениваются файлами, которые в значительной степени нарушают авторские права.^[1]

P2P-контент хорошо реагирует на кеширование, потому что у него много шаблонов повторного использования, отражающих Зипфа -подобное распространение.^[2][3][4] P2P-сообщества имеют разные параметры Zipf^[4] которые определяют, какая часть файлов запрашивается несколько раз. Например, одно сообщество P2P может запрашивать 75% контента несколько раз, в то время как другое может запрашивать только 10%.

Некоторые устройства кэширования P2P также могут ускорять поток потокового видео HTTP с YouTube, Facebook, RapidShare, MegaUpload, Google, Видео AOL, Мое пространство и другие сайты обмена видео в Интернете.^[5]

Как работает кэширование P2P

Кэширование P2P включает создание кэша или временного хранилища данных P2P с использованием специализированного коммуникационного оборудования, дискового хранилища и соответствующего программного обеспечения. Этот кэш помещается в сеть провайдера, либо совмещается с транзитными каналами Интернета, либо размещается в ключевых точках агрегации, либо на каждом головном конце кабеля.

Как только кэш P2P установлен, сеть будет прозрачно перенаправлять трафик P2P в кеш, который либо обслуживает файл напрямую, либо передает запрос удаленному пользователю P2P и одновременно кэширует эти данные для следующего пользователя. Насколько полезно кеширование, зависит от того, насколько схожи интересы клиентов интернет-провайдера. Из-за относительно небольшого количества контента, совместно используемого в P2P-системах (по сравнению с Интернетом), а также семантических, географических и организационных интересов пользователей^[4] коэффициент совместного использования в P2P может быть значительно выше, чем HTTP / веб-кеширование^{[нужна цитата ]}.

P2P-кэширование обычно работает с технологией уменьшения сетевого трафика, называемой Глубокая проверка пакетов (DPI). Технология DPI используется поставщиками услуг для понимания того, какой трафик проходит через их сети, а также для его разделения и обработки для наиболее эффективной доставки. Продукты DPI идентифицируют и передают P2P пакеты в систему кэширования P2P, чтобы она могла кэшировать трафик и ускорять его.

Peerapp Ltd. имеет первый патент ^[6] за технологию кэширования P2P, поданную в 2000 году.

Проблема пропускной способности P2P

В 2008, пиринговый По оценкам, трафик составляет 50% всего интернет-трафика, и ожидается, что он увеличится в четыре раза в период с 2008 по 2013 год, достигнув 3,3 эксабайта в месяц, или эквивалент 500 миллионов DVD-дисков в месяц.^[7]. Однако эта тенденция была прекращена, поскольку к 2016 году глобальный P2P-трафик начал снижаться, показывая снижение на 6% в период с 2016 по 2021 год.^[8] Эту статистику можно объяснить популяризацией Видео по запросу сервисы, которые (до настоящего момента) использовали централизованную архитектуру для распределения данных.

Увеличение P2P-трафика создало проблемы для интернет-провайдеров. Сети могут быть насыщены трафиком P2P, создавая перегрузку для других типов использования Интернета. Стоимость P2P-трафика непропорциональна сумме доходов, получаемых интернет-провайдерами от этих клиентов, из-за обычно продаваемых пакетов с фиксированной ставкой полосы пропускания. Чтобы трафик P2P не ухудшал качество обслуживания всех абонентов, провайдеры обычно сталкиваются с тремя вариантами:

• Инвестируйте в дополнительную пропускную способность и оборудование. К сожалению, увеличение пропускной способности часто не решает проблемы, потому что приложения P2P по своей природе имеют тенденцию потреблять столько пропускной способности, сколько доступно.
• Реализуйте более строгие ограничения байтов, политики или P2P формирование трафика, ограничивая скорость P2P-трафика. Сложность в том, что пакеты P2P становится все труднее и труднее идентифицировать, особенно с введением шифрования (например, Шифрование протокола BitTorrent ). Формирование трафика также может вызвать негативную рекламу и реакцию клиентов.
• Реализуйте форму кэширования P2P.

Кэширование снижает потребность в полосе пропускания для критически важных Интернет-соединений и улучшает опыт для всех пользователей - пользователей P2P, чей обмен файлами улучшен за счет использования кеша, и пользователей, не использующих P2P, которые получают лучшую производительность в сетях, не перегруженных трафиком P2P.

Первыми приверженцами кэширования P2P были интернет-провайдеры в Азии, Азиатско-Тихоокеанском регионе, Латинской Америке, Карибском бассейне и на Ближнем Востоке, подписчики которых являются активными пользователями сетей P2P и где предоставление дополнительной полосы пропускания для обработки данных P2P очень дорого из-за за счет международных транзитных связей.

Ожидается, что кэширование P2P станет все более важной технологией для интернет-провайдеров и MSO (операторов нескольких систем) во всем мире, особенно в связи с растущей популярностью контента P2P среди абонентов широкополосного доступа и принятием P2P в качестве стратегии распространения контента основными поставщиками контента, такими как BBC.

Реализации кэширования P2P

• Программное обеспечение для кэширования мультимедиа PeerApp UltraBand [1]
• Корелли ^[9] - это система кэширования P2P на базе сообщества, которая работает децентрализованно между несколькими узлами. Это позволяет реализовать службу кэширования в средах, не имеющих фиксированной инфраструктуры кэширования, например а Беспроводная специальная сеть.
• Community Caching - это ориентированное на интересы сообщества решение распределенного кэширования для структурированных (основанных на DHT) систем P2P. Это снижает накладные расходы из-за изоляции сообществ P2P и потери популярности контента из-за агрегации контента из нескольких сообществ.^[4]

Источники

1. Jacob, Assaf M .; Зои Ардженто (1 сентября 2010 г.). «Кэшировать или не кэшировать - вот в чем вопрос; P2P« Системное кэширование »- дилемма авторских прав». Обзор закона Уиттиера. 31: 421-. SSRN  1670289.
2. Шрипанидкульчай, К. «Популярность запросов Gnutella и ее влияние на масштабируемость». Получено 6 января 2012.
3. Klemm, A .; К. Линдеманн; М. К. Вернон; О. П. Вальдхорст (2004). Описание поведения запросов в одноранговых системах обмена файлами (PDF). 4-я конференция ACM SIGCOMM. по Интернет-измерению.
4. Бандара, Х. М. Н. Дилум; А. П. Джаясумана (июнь 2011 г.). Использование сообществ для повышения производительности поиска в структурированных системах P2P. IEEE Int. Конф. по коммуникациям (ICC '11). Дои:10.1109 / icc.2011.5962882.
5. «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2010-06-09. Получено 2010-05-23.
6. Номер патента США 7203741 B2.
7. Cisco. "Приближаясь к эре зеттабайтов". Cisco. Получено 6 января 2012.
8. Cisco. «Индекс Cisco Visual Networking: прогноз и методология, 2016–2021». Cisco. Получено 17 августа 2018.
9. Гарет Тайсон, Андреас Маут, Себастьян Кауне, Му Му и Томас Плагеманн. Corelli: Одноранговая служба динамической репликации для поддержки содержимого, зависящего от задержки, в сетях сообщества. «Архивная копия» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) на 2015-06-18. Получено 2012-04-26.