Os protocolos de roteamento nas redes P2P são os principais elementos para manter a conectividade entre os nodos. Assim como nas redse TCP/IP, a tarefa dos protocolos consiste principalmente no recebimento e encaminhamento de pacotes e busca de nodos. Porém os protocolos P2P são mais complexos, pois são inúmeras vezes mais abstratos e dinâmicos. Como as redes P2P consistem, na maioria das vezes, de protocolos localizados na camada de aplicação, segundo o modelo de referência OSI, muito de suas características são no momento desconhecidas da maioria dos profissionais da área.

Nesse post, estarei falando sobre o básico do básico de alguns protocolos, que considero os mais interessantes, para que possam ser implementados nas redes P2P.

Chord

O protocolo Chord é baseado no mecanismo de DHT – Distributed Hash Table. Esse protocolo consiste na utilização de chaves para mapear, localizar e remover nodos em uma rede P2P.

Seu funcionamento consiste em mapear os peers conectados a rede através de um código hash que identifica cada elemento. Com esse código, cada peer pode localizar e identificar seus vizinhos através de um emaranhado de peers conectados. A maneira como isso é feita consiste de uma única operação (lookup) que mapeio o endereço IP com o hash gerado.

Os DHTs diferenciam das tabelas tradicionais tabelas hash nos seguintes aspectos;

• Devem suportar a inserção e remoção de nós, pois será necessário atualizar o novo mapeamento dos nós.
• Outra questão é a necessidade de um protocolo de roteamento para que o mapeamento possa ser feito constantemente.

No caso do Chord, o protocolo de roteamento seria descartado para dar lugar ao consistent hashing.

Esse mecanismo mantem o mapeamento das chaves e nodos responsáveis por essas chaves. Com isso, torna-se desnecessário o conhecimento de todos os nós da rede por cada peer. Com isso, a escalabilidade da rede aumenta consideravelmente.

Pastry

O protocolo pastry atribui um identificador de 128 bits, também gerado através de uma função hash, baseada no endereço IP ou em uma chave publica do peer. Esse identificador é utilizado para localizar um nodeIp no universo P2P que consiste no universo de chaves. Com isso, podemos rotear uma mensagem, em uma rede de N nós, em O(log2bN).

O protocolo tem uma característica interessante. Ele roteia mensagens de um nó cujo nodeId esteja mais próximo da chave autorizada. Isto é feito da seguinte forma: a cada etapa do roteamento, um nó normalmente encaminha as mensagens para outro nó cujo nodeId compartilhe com a chave pelo menos um digito (ou b bits) a mais do que é  compartilhado com o nó atual. Se nenhum nó é conhecido, a mensagem é encaminhada para um nó cujo nodeId compartilha um prefixo com a chave e está numericamente mais próximo da chave do que o presente nó. Para suportar este procedimento deroteamento, cada nó mantém uma tabela de roteamento, um conjunto de vizinhanças e um conjunto de folhas.

Tapestry

O tapestry tem uma certa semelhança com o pastry. Entre essas semelhanças estão a utilização do sufixo/prefixo no roteamento. Com isso, quando a tabela de roteamento de um nó não possui não possui uma referência para um nó que não compartilhe o sufixo com a chave a mensagem é encaminhada para um nó numericamente mais próximo da chave do nó em questão.

CAN (Content Addressable Network)

O CAN possui uma abstração maior, podendo ser melhor compreendida, pois é baseada em um plano cartesiano de N dimensões. Esse plano é dinamicamente dividido entre todos os nós de maneira que cada nó possua sua própria zona, como abaixo:

O espaço virtual é usado para armazenar todos os pares (chave, valor) entre os nós participantes da rede. As chaves são mapeadas para um determinado ponto no espaço utilizando a nossa função hash. O par(chave,valor) é então armazenado no nó responsável pela zona onde o ponto se encontra. Quando um nó deseja encontrar o valor correspondente de uma chave, ele deve aplicar a mesma função hash para encontrar o valor correspondente a chave e então encontrar o nó que está procurando. Caso a pesquisa não tenha êxito, a busca é passada a seus vizinhos para que seja feita a busca até encontrar o nó na zona da rede.

Em minha opinião, esse é um protocolo mais adequado para os MMOGs, já que existe a possibilidade de dividir o espaço em zonas, talvez possa ser aplicada a mesma idéia do conceito de mundos e campos de visão. Mas isso ainda é pesquisa.

Referências

Utilizei algumas referências na elaboração desse texto, pois esses protocolos fazem parte de pesquisas na área de redes e muita coisa está sendo desenvolvida no momento, principalmente sobre a adaptação dos protocolos nos MMOGs.

Utilizei o texto de Carlos Kamienski, Eduardo Souto, João Rocha, Marco Domingues, Arthur Callado, Djamel Sadok, cujo título é; Colaboração na Internet e a Tecnologia Peer-to-Peer, publicado no XXV Congresso da sociedade Brasileira da Computação, e o texto de Guan-Yu Huang1, Shun-Yun Hu2, Jehn-Ruey Jiang3 com o título; Scalable Reputation Management for P2P MMOGs de Department of Computer Science and Information Engineering National Central University, Taiwan.

Nos próximos post s estarei disponibilizando uma visão geral sobre o “elefante branco”, porém o mais completo, do P2P, o JXTA.

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