P2P Simulation Workshop 2005

Workshop

Simulation von P2P Netzwerken und Applikationen

Würzburg,20. Juli 2005

Ziel des Workshop:

Die Algorithmen und Methoden aus dem Bereich P2P werden häufig in Zusammenhang mit Skalierbarkeit von Netzen und Diensten eingesetzt. Im Gegensatz zu herkömmlichen Client/Server Architekturen können eine beliebig große Anzahl von Nutzern einen Dienst in Anspruch nehmen, ohne dass die Performance darunter leidet. Um solche P2P Dienste und die entsprechenden P2P Netzwerke qualitativ und quantitativ bewerten zu können, gibt es verschiedene Möglichkeiten, wie analytische Verfahren oder simulative Ansätze.

Leider stößt man bei der analytischen Beschreibung der meist komplexen Netze sehr schnell an seine Grenzen, da sehr viele Interaktionen und Parameter berücksichtigt werden müssen. Eine Simulation kann all dies berücksichtigen und so genau wie nötig die Wirklichkeit widerspiegeln. Allerdings stößt man hierbei sehr schnell an die Grenzen der Berechungskapazität von Computern. Bei P2P Netzen mit einer großen Anzahl von Teilnehmern ist auch sehr schnell die Leistung des Arbeitsspeichers erschöpft und man bekommt ernsthafte Probleme, alleine die Zustände der Nutzer im Speicher des Rechners zu halten.

Das Ziel dieses Workshops ist es, den Teilnehmern einen Überblick zu verschaffen, welche Methoden und Möglichkeiten es gibt, diese Probleme zu umgehen. Ferner sollen verschiedene Abstraktionsgrade von Simulationen aufgezeigt werden, die unterschiedliche Ausrichtungen und Leistungskenngrößen fokussieren. Ein Beispiel ist z.B. wie genau man die Bandbreite simuliert, die ein Nutzer in einem Content Distribution Network beansprucht. Unterschiedliche Szenarien, wie Festnetz oder mobile Netze, verlangen dabei unterschiedliche Abstraktionsgrade, um die wesentlichen Merkmale und Charakteristiken zu berücksichtigen.

Die Teilnehmer dieses Workshops werden eingeladen, weil sie bereits selbst im Bereich Simulation von P2P Netzwerken tätig sind. Der Erfahrungsschatz der Teilnehmer soll dabei ausgetauscht werden, damit man häufige Fehler vermeidet bzw. Ideen und Anregungen bekommt, wie man ein P2P Netzwerk unter verschiedensten Aspekten effizient simuliert. Sowohl eingesetzte Tools in der Praxis wie auch theoretische Fragestellungen werden angesprochen.

Programm des Workshop und Themen:

• Andreas Binzenhöfer: Universität Würzburg

  Calendar Queue
  
  Aufgrund der großen Anzahl an zu simulierenden Peers entsteht schon bei wenigen Aktionen pro Peer eine extrem große Menge an Events pro Zeiteinheit. Wir diskutieren mit der Calendar Queue eine Event-Queue, die sowohl das Einf&uum;gen eines Events, als auch das Herausgreifen des zeitlich nächsten Elements in O(1) Schritten bewältigt. Neben den Vorteilen gehen wir auch auf die Nachteile ein und zeigen Lösungen für daraus entstehende, sowie für weitere typische Probleme von Overlay-Simulationen.



• Jens Oberender: Universität Passau

  Simulation von Warteschlangen in Peer-to-Peer Filesharing Systemen mit Desmo-J
  
  P2P Systeme verwenden priorisierte Warteschlangen um eingehende Verbindungsanfragen zu sortieren. Aus verschiedenen Einflussfaktoren wird ein Score berechnet, der dann für das Ranking herangezogen wird. Unser Experiment untersuchte dynamische Effekte mit Einfluss auf den Score und damit auch ein verändertes Ranking. Für eine skalierbare Simulation musste damit eine passende Verwaltung der Rankings gefunden werden. Der Vortrag skizziert die Methodik und unsere Lösung. Demonstriert werden auch die Kernfeatures von Desmo-J, einem ereignis- und prozessorientierten Simulationsframework in Java.



• Kolja Eger: TU Hamburg-Harburg

  Simulation von P2P-Netzen für die schnelle Dateiausbreitung (z.B. BitTorrent)
  
  Die Simulation mit ns2 auf Paket-Ebene berücksichtigt neben der Anwendungsschich auch die darunterliegenden Schichten (z.B. Transport-Schicht) und ermöglicht damit eine genaue Abbildung realer Netze. Diese Genauigkeit erhöht jedoch den Rechenaufwand und den Speicherbedarf. Wir versuchen die folgenden Fragen zu beantworten: Wo liegen die Grenzen der Paket-basierten Simulation? Welche Möglichkeiten gibt es um die Simulationen zu beschleunigen?



• Gerald Kunzmann: TU München

  Simulation von P2P-Netzen für die Signalisierung in Voice/Video over I Systeme
  
  P2P Protokolle zur Nutzung in Systemen wie Telefonie über IP erfordern ein hohes Maß an Quality of Service (QoS). Wichtige Eigenschaften sind vor allem eine möglichst schnelle Suche von Daten, z.B. die aktuelle IP Adresse eines Teilnehmers, und ein hohes Maß an Zuverlässigkeit und Korrektheit der zurückgelieferten Werte. Um möglichst schnelle Routen für die Suche zu wählen sind Eigenschaften wie die RTT zwischen zwei Teilnehmern entscheidend. Zudem soll das System auch für große Teilnehmerzahlen simuliert werden, was jedoch mit allen OSI-Schichten (z.B. im ns2), nicht möglich ist. Wir gehen daher einen Mittelweg und modellieren die Paketebene mit ihren wichtigsten Eigenschaften, um den benötigten Speicherbedarf und die Rechenzeit in einem realisierbaren Rahmen zu halten. Für alle Knoten (Teilnehmer) werden zum Beispiel Koordinaten in einem mehrdimensionalen Raum berechnet, so dass der geometrische Abstand zwischen zwei Knoten proportional zu der RTT zwischen diesen Knoten ist.



• Daniel Schlosser, Tobias Hoßfeld: Universität Würzburg

  Periodische und Markt-basierte Bandbreiten-Zuteilung in eDonkey-Netzen
  
  Ausgehend von der tatsächlichen Zuteilung der Bandbreite der eMule-Applikation zeigen wir zwei verschiedene Modelle, wie man die Bandbreitenzuteilung effizient für eDonkey-Netze simulieren kann. Statt eines paket-orientierten Ansatzes benutzen wir einen stream-orientierten Ansatz, zeigen die Voraussetzungen zur Anwendbarkeit und machen die Vor- und Nachteile beider Modelle deutlich.



• Ivan Dedinksi: Universität Passau

  Leistungsfähige parallele, diskrete Paketsimulation für P2P
  
  Eine große Schwierigkeit bei parallelen Eventsimulationen ist die effiziente Synchronisierung von physikalischen Rechnern. Da die Zeit im Netzwerksimulator nicht an der realen Zeit gebunden ist, können zwischen zwei parallelen physikalischen Instanzen große Zeitdifferenzen entstehen. Ohne Synchronisation würden Simulationsfehler auftreten, wie "Nachrichten aus der Zukunft". Eine korrekte Simulation verlangt Synchronisation bei jeder ausgetauschten Nachricht, was bei großer Anzahl an ausgetauschten Nachrichten sehr aufwendig wird. Dieser Beitrag stellt eine Lösung des Problems dar, die speziell für die Simulation von P2P Overlays geeignet ist.