P2P-кэширование

Одноранговое кэширование ( P2P-кэширование ) — это технология управления трафиком компьютерной сети , используемая интернет-провайдерами (ISP) для ускорения доставки контента по одноранговым (P2P) сетям при одновременном снижении связанных с этим затрат на полосу пропускания.

P2P Кэширование по принципу похоже на кэширование контента, давно используемое интернет-провайдерами для ускорения веб-контента ( HTTP ). Кэширование P2P временно хранит популярный контент, поступающий в сеть интернет-провайдера. Если запрошенный подписчиком контент доступен из кэша, кэш удовлетворяет запрос из своего временного хранилища, исключая передачу данных через дорогостоящие транзитные каналы и уменьшая перегрузку сети . Такой подход может привести к тому, что интернет-провайдеры нарушат законы, поскольку P2P-системы обмениваются файлами, значительная часть которых нарушает авторские права. ^[1]

P2P-контент хорошо реагирует на кэширование, поскольку имеет высокий уровень повторного использования, что отражает распространение, подобное распространению Zipf . ^[2]^[3]^[4] P2P-сообщества имеют разные параметры Zipf. ^[4] которые определяют, какая часть файлов запрашивается несколько раз. Например, одно P2P-сообщество может запрашивать 75% контента несколько раз, а другое — только 10%.

Некоторые устройства кэширования P2P также могут ускорять трафик потокового видео HTTP с YouTube , Facebook , RapidShare , MegaUpload , Google , AOL Video , MySpace и других веб-сайтов обмена видео. ^[5]

Как работает P2P-кеширование

Кэширование P2P предполагает создание кэша или места временного хранения данных P2P с использованием специализированного коммуникационного оборудования, дискового хранилища и соответствующего программного обеспечения. Этот кэш размещается в сети интернет-провайдера либо рядом с транзитными каналами Интернета, либо в ключевых точках агрегации, либо на каждом головном узле кабеля.

Как только P2P-кэш установлен, сеть прозрачно перенаправляет P2P-трафик в кеш, который либо обслуживает файл напрямую, либо передает запрос удаленному P2P-пользователю и одновременно кэширует эти данные для следующего пользователя. Насколько выгодно кэширование, зависит от того, насколько схожим контентом являются 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 при кэшировании HTTP/Web. ^{[ нужна ссылка ]}.

Кэширование P2P обычно работает с технологией уменьшения сетевого трафика, называемой Deep Packet Inspection (DPI). Технология DPI используется поставщиками услуг для понимания того, какой трафик проходит по их сетям, а также для его разделения и обработки для наиболее эффективной доставки. Продукты DPI идентифицируют и передают пакеты P2P в систему кэширования P2P, чтобы она могла кэшировать трафик и ускорять его.

Компания Peerapp Ltd. получила первый патент ^[6] для технологии кэширования P2P, которая была подана в 2000 году.

Проблема с пропускной способностью P2P

По оценкам , в 2008 году одноранговый трафик составлял 50% всего интернет-трафика, и ожидалось, что в период с 2008 по 2013 год он увеличится в четыре раза, достигнув 3,3 экзабайта в месяц, что эквивалентно 500 миллионам DVD каждый месяц. ^[7] Однако эта тенденция прекратилась, поскольку к 2016 году глобальный P2P-трафик начал снижаться, показав снижение на 6% в период с 2016 по 2021 год. ^[8] Эту статистику можно объяснить популяризацией сервисов «Видео по запросу» , которые (до сих пор) использовали централизованную архитектуру распространения данных.

Увеличение P2P-трафика создало проблемы для интернет-провайдеров. Сети могут перенасыщаться P2P-трафиком, создавая перегрузку для других видов использования Интернета. Стоимость P2P-трафика непропорциональна сумме доходов, которые интернет-провайдеры получают от этих клиентов, поскольку обычно продаются пакеты пропускной способности с фиксированной ставкой. Чтобы предотвратить ухудшение качества обслуживания всех абонентов P2P-трафиком, интернет-провайдеры обычно сталкиваются с тремя вариантами:

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

Кэширование снижает потребность в пропускной способности критически важных интернет-каналов и улучшает работу всех пользователей – пользователей P2P, чей обмен файлами улучшен за счет использования кэша, и пользователей, не использующих P2P, которые получают более высокую производительность в сетях, не перегруженных P2P-трафиком.

Первыми, кто внедрил кэширование P2P, были интернет-провайдеры в Азии, Азиатско-Тихоокеанском регионе, Латинской Америке, странах Карибского бассейна и на Ближнем Востоке, чьи абоненты являются активными пользователями сетей P2P и где предоставление дополнительной полосы пропускания для обработки данных P2P обходится очень дорого из-за за счет международного транзитного сообщения.

Ожидается, что P2P-кэширование станет все более важной технологией для интернет-провайдеров и MSO (множественных системных операторов) во всем мире, особенно с учетом растущей популярности P2P-контента среди абонентов широкополосной связи и принятия P2P в качестве стратегии распространения контента основными поставщиками контента, такими как Би-би-си .

Реализации P2P-кеширования

Программное обеспечение для кэширования мультимедиа PeerApp UltraBand
Корелли ^[9] — это основанная на сообществе система кэширования P2P, которая работает децентрализованно между несколькими узлами. Это позволяет реализовать услугу кэширования в средах, которые не обладают фиксированной инфраструктурой кэширования, например, в беспроводной одноранговой сети .
Community Caching — это решение распределенного кэширования, учитывающее интересы P2P-сообщества, для структурированных (на основе DHT) P2P-систем. Это снижает накладные расходы из-за изоляции P2P-сообществ и потери популярности контента из-за агрегирования контента из нескольких сообществ. ^[4]

Источники

^ Джейкоб, Ассаф М.; Зои Ардженто (1 сентября 2010 г.). «Кэшировать или не кэшировать – вот в чем вопрос; «Системное кэширование» P2P – дилемма авторского права». Обзор закона Уиттиера . 31 : 421–. ССНН 1670289 .
^ Срипанидкулчай, К. «Популярность запросов Gnutella и их влияние на масштабируемость» . Проверено 6 января 2012 года .
^ Клемм, А.; К. Линдеманн; МК Вернон ; ОП Вальдхорст (2004). Характеристика поведения запросов в одноранговых системах обмена файлами (PDF) . 4-я конференция ACM SIGCOMM. по Интернет-измерениям. Архивировано из оригинала (PDF) 21 сентября 2017 г. Проверено 20 сентября 2019 г.
^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Бандара, HMN Dilum; А. П. Джаясумана (июнь 2011 г.). Использование сообществ для повышения производительности поиска в структурированных P2P-системах . IEEE Международный. Конф. по коммуникациям (ICC '11). дои : 10.1109/icc.2011.5962882 .
^ «PeerApp: Кэширование видео» . Архивировано из оригинала 9 июня 2010 г. Проверено 23 мая 2010 г.
^ Патент США № 7 203 741 B2.
^ Циско. «Приближаясь к эре зеттабайтов» . Циско . Проверено 6 января 2012 года .
^ Циско. «Индекс Cisco Visual Networking: прогноз и методология, 2016–2021 гг.» . Циско . Проверено 17 августа 2018 г.
^ Гарет Тайсон, Андреас Маут, Себастьян Кауне, Му Му и Томас Плагеманн. Corelli: одноранговая служба динамической репликации для поддержки контента, зависящего от задержки, в сетях сообщества. «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 18 июня 2015 г. Проверено 26 апреля 2012 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[1] Джейкоб, Ассаф М.; Зои Ардженто (1 сентября 2010 г.). «Кэшировать или не кэшировать – вот в чем вопрос; «Системное кэширование» P2P – дилемма авторского права». Обзор закона Уиттиера . 31 : 421–. ССНН 1670289 .

[2] Срипанидкулчай, К. «Популярность запросов Gnutella и их влияние на масштабируемость» . Проверено 6 января 2012 года .

[3] Клемм, А.; К. Линдеманн; МК Вернон ; ОП Вальдхорст (2004). Характеристика поведения запросов в одноранговых системах обмена файлами (PDF) . 4-я конференция ACM SIGCOMM. по Интернет-измерениям. Архивировано из оригинала (PDF) 21 сентября 2017 г. Проверено 20 сентября 2019 г.

[bandara&jayasumana-4] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Бандара, HMN Dilum; А. П. Джаясумана (июнь 2011 г.). Использование сообществ для повышения производительности поиска в структурированных P2P-системах . IEEE Международный. Конф. по коммуникациям (ICC '11). дои : 10.1109/icc.2011.5962882 .

[5] «PeerApp: Кэширование видео» . Архивировано из оригинала 9 июня 2010 г. Проверено 23 мая 2010 г.

[6] Патент США № 7 203 741 B2.

[Cisco_2008-7] Циско. «Приближаясь к эре зеттабайтов» . Циско . Проверено 6 января 2012 года .

[Cisco-8] Циско. «Индекс Cisco Visual Networking: прогноз и методология, 2016–2021 гг.» . Циско . Проверено 17 августа 2018 г.

[9] Гарет Тайсон, Андреас Маут, Себастьян Кауне, Му Му и Томас Плагеманн. Corelli: одноранговая служба динамической репликации для поддержки контента, зависящего от задержки, в сетях сообщества. «Архивная копия» (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 18 июня 2015 г. Проверено 26 апреля 2012 г. {{cite web}}: CS1 maint: архивная копия в заголовке ( ссылка )

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]