Báo cáo thực tập tốt nghiệp nghiên cứu về cấu trúc mạng ngang hàng và cân bằng tải trên mạng có cấu trúc

Hình 1: Mạng ngang hàng Theo Wikipedia: Mạng ngang hàng tiếng Anh: peer-to-peer network, còn gọi là mạng đồng đẳng, là một mạng máy tính trong đó hoạt động của mạng chủ yếu dựa vào khả n

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP

Nội dung:

NGHIÊN CỨU VỀ CẤU TRÚC MẠNG NGANG HÀNG VÀ

CÂN BẰNG TẢI TRÊN MẠNG CÓ CẤU TRÚC

Nơi thực tập : Viện CNTT&TT- CDIT

Người hướng dẫn : Ths Đỗ Mạnh Hùng Sinh viên thực tập: Đỗ Yến Hoa

Mã sinh viên : B112104 257 Lớp : D11HTTT3 Khóa : 2011 – 2016

Hệ đào tạo : Chính quy

Hà Nội, 08/2015

M C L C ỤC LỤC ỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN 4

PHẦN A : GIỚI THIỆU ĐƠN VỊ THỰC TẬP VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG - CDIT 5

I Chức năng 5

II Tổ chức 5

III Các lĩnh vực hoạt động 6

PHẦN B : NỘI DUNG THỰC TẬP 7

I Giới thiệu chung 7

II Nội dung báo cáo thực tập 9

DANH MỤC THUẬT NGỮ 9

DANH MỤC HÌNH VẼ 10

1 TỔNG QUAN MẠNG NGANG HÀNG 11

1.1 Đặt vấn đề: 11

1.2 Khái niệm Peer to Peer 12

1.3 Lịch sử của mô hình Peer to Peer 13

1.4 Các lĩnh vực ứng dụng của mạng ngang hàng 15

1.5 Cấu trúc mạng 20

1.5.1 Mạng không có cấu trúc 20

1.5.2 Mạng có cấu trúc 20

1.6 Mức độ phân tán 21

1.7 Mạng ngang hàng có cấu trúc và kĩ thuật bảng băm phân tán 23

1.8 Mạng chord 28

1.8.1 Mô hình mạng Chord 29

1.8.2 Ánh xạ khóa vào một node trong Chord 30

1.8.3 Tìm kiếm trong mạng Chord 31

1.8.4 Tham gia và ổn định mạng 31

2 CÂN BẰNG TẢI TRONG MẠNG NGANG HÀNG CÓ CẤU TRÚC 33

2.1 Cân bằng tải 33

2.2 Khả năng tải của node 35

2.3 Nguyên nhân mất cân bằng tải trên mạng 36

2.4 Giải pháp cân bằng tải sử dụng virtual node 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

III Phần tổng kết 44

1 Các vấn đề báo cáo đã đạt được 44

2 Các vấn đề báo cáo chưa đạt được 44

3 Hạn chế tồn tại 44

4 Hướng nghiên cứu tiếp theo 44

5 Nguyện vọng 44

LỜI CẢM ƠN

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo – Th.s Đỗ Mạnh Hùng đã giảng dạy tậntình và cho em nhiều lời khuyên không chỉ về kiến thức học tập mà còn cả phươngpháp nghiên cứu để em có thể hoàn thành báo cáo thực tập tốt nghiệp

Em xin được gửi lời cảm ơn đến các thầy cô giáo trong Khoa Công NghệThông Tin của trường Học Viện Công Nghệ Bưu Chính Viễn Thông, cùng giađình, bạn bè đóng góp ý kiến và giúp đỡ em trong quá trình thực tập tốt nghiệp.Trong suốt quá trình nghiên cứu và làm báo cáo thực tập, bản thân em đã cốgắng tập trung tìm hiểu, nghiên cứu và tham khảo thêm nhiều tài liệu liên quan.Tuy nhiên, báo cáo không thể tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy em rất mongnhận được sự chỉ bảo của thầy cô giáo và góp ý của bạn bè để được hoàn thiệnhơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, Ngày 06 Tháng 08 Năm 2015

Sinh viên

Đỗ Yến Hoa

PHẦN A : GIỚI THIỆU ĐƠN VỊ THỰC TẬP VIỆN CÔNG NGHỆ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG - CDIT

I Chức năng

Trung tâm Công nghệ Thông tin CDIT được Tổng giám đốc Tổng Công tyBưu chính Viễn thông Việt Nam ký quyết định thành lập số 636/QĐ.TCCB-LĐngày 22 tháng 3 năm 1999 Cùng với sự phát triển của ngành Công nghệ thông tintrong xu hướng hội nhập với Truyền thông, theo định hướng phát triển của Họcviện trong giai đoạn mới, ngày 07 tháng 12 năm 2011 Tập đoàn Bưu chính Viễnthông Việt Nam đã có quyết định số 1973/QĐ-VNPT-TCCB, đổi tên Trung tâmCông nghệ thông tin thành Viện công nghệ Thông tin và Truyền thông CDIT từ01/01/2012

Viện công nghệ Thông tin và Truyền thông CDIT là tổ chức đào tạo, nghiêncứu trực thuộc Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông, có nhiệm vụ: đào tạo,nghiên cứu khoa học và chuyển giao công nghệ trong lĩnh vực Công nghệ thôngtin và Truyền thông

II Tổ chức

Mô hình tổ chức bao gồm:

- Ban Lãnh đạo Viện và Khoa Đa phương tiện

- Phòng Tổng hợp

- Phòng Nghiên cứu phát triển & Đào tạo Ứng dụng Đa phương tiện

- Phòng Nghiên cứu phát triển & Đào tạo An toàn thông tin

- Phòng Nghiên cứu phát triển Ứng dụng ICT (Phòng Viễn thông)

- Phòng Nghiên cứu phát triển Hạ tầng ICT (Phòng Mạng & Hệ thống)

- Phòng Dịch vụ & Chuyển giao công nghệ

III Các lĩnh vực hoạt động

Viện công nghệ thông tin và truyền thông CDIT hoạt động trên lĩnh vực côngnghệ thông tin, cụ thể là là nghiên cứu, ứng dụng các thành tựu khoa học côngnghệ vào các sản phẩm, dịch vụ và chương trình đào tạo nhằm góp phần thúc đẩy

sự phát triển của đất nước

PHẦN B : NỘI DUNG THỰC TẬP

I Giới thiệu chung

- Tên chủ đề thực tập: Ngiên cứu về cấu trúc mạng ngang hàng và cân bằng tải

trên mạng có cấu trúc

- Mục tiêu: Nghiên cứu về mô hình mạng ngang hàng P2P, tìm hiểu về các công

nghệ sử dụng mạng ngang hàng trên internet hiện nay, tìm hiểu về cân bằng tải,

vì sao sảy ra hiện tượng mất cân bằng tải và giải pháp cân bằng tải các nodemạng trên mạng ngang hàng có cấu trúc

- Kết quả cần đạt: Hoàn thành nghiên cứu và nộp báo cáo đúng hạn theo những

nội dung công việc được phân công trong bản kế hoạch, nắm rõ được thế nào

là mạng ngang hàng P2P, các kiểu kiến trúc, phân loại, cơ chế hoạt động và cácvấn đề xoay quanh việc cân bằng tải trên mạng ngang hàng có cáu trúc

- Nội dung:

Bảng nội dung công việc được phân công:

chú

cương thực tập

Từ ngày 29/06/2015đến ngày 05/07/2015

Hoàn thành đề cươngthực tập

Tuần 1

2 Nghiên cứu về

mạng ngang hàng

Từ ngày 06/07/2015đến ngày 12/07/2015

- Khái niệm, mục đíchcủa mạng ngang hàng

- Khái niệm mạng có cấutrúc và mạng không cócấu trúc

- Mức độ phân tán: Môhình phân tán hoàn toàn,

mô hình phân tán mộtphần, mô hình phân tánlai

- Mạng ngang hàng cócấu trúc và kĩ thuật bảng

Tuần 2

băm phân tán(DHT- Distributed hashtables).

3 Nghiên cứu về

mạng ngang hàng

Từ ngày 13/07/2015đến ngày 19/07/2015

Nghiên cứu về thuật toánDHT-Chord sử dụng trong mạng ngang hàng

-Khái niệm cân bằng tải

và các khái niệm liên quan

-Khả năng tải của node (peer)

- Nguyên nhân mất cân bằng tải trên mạng

- Giải pháp cân bằng tải

sử dụng virtual node

Mô phỏng thuật toán loadbalancing sử dụng virtual node

Tuần 5

6 Hoàn thành báo

cáo thực tập

Từ ngày 03/08/2015đến ngày 09/08/2015

Tuần 6

II Nội dung báo cáo thực tập

DANH MỤC THUẬT NGỮ

lưới ngang hàng

Node Thuật ngữ node cũng tương tự như thuật ngữ peer Chỉ

một máy tính tham gia vào mạng lưới ngang hàng

Load Balancing Cân bằng tải

Virtual node Node ảo Thuật ngữ này chỉ thuật toán tạo node ảo khi

một máy tính tham gia mạng

dấu được thiết kế ra để tạo nên các trang web với các mẩu thông tin được trình bày trên World Wide Web

Download Tải file từ trên hệ thống về tài nguyên máy tính

DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Mạng ngang hàng

Hình 10: Sơ đồ quản lý shortcut peer

Hình 11: Sơ đồ khi peer rời mạng

Hình 12: Vòng tròn lưu trữ khi peer rời mạng

Hình 13: Một mạng Chord với 3 node 0, 1, 3 và các bảng Finger Table ứng với

mỗi node

Hình 14: Lưu giữ key trong mạng Chord: node 0 lưu key 6, node 1 lưu key 1 và

node 3 lưu key 2

Hình 15: Phân vùng không gian node thật và node ảo

Hình 16: Transfer node ảo

Thứ nhất, Server phụ thuộc rất nhiều vào phần cứng Sẽ không có vấn đề gì

nếu Server chỉ lưu trữ mỗi một nội dung nhất định, nhưng thực tế thì mỗi Serverphải xử lí hàng trăm yêu cầu khác nhau từ mỗi Client, chẳng hạn như một ngườidùng muốn đọc bài A thì Server phải xử lí và cho ra nội dung bài A, một ngườikhác muốn đọc bài B thì Server phải xử lí và cho ra nội dung bài B – mỗi lần nhưthế sẽ khiến Server sử dụng một phần CPU và RAM để xử lí, Server sẽ cần nângcấp nếu khả năng xử lí không đủ đáp ứng nhu cầu của Client Đó chính là giới hạn

về phần cứng của Server

Thứ hai, mỗi Client sử dụng một phần nhỏ đường truyền mạng của Server

Ví dụ: Server của bạn có đường truyền mạng khoảng 100MB/s, tức nếu bạn có

100 Client cùng sử dụng thì mỗi người sẽ có 1 MB/s để dùng, nhưng nếu cókhoảng 1000 Client thì mỗi người chỉ còn 100KB/s mà thôi Đấy chính là giới hạn

về đường truyền của Server

Thứ ba, giá thành của dung lượng Nếu có 1 file nặng khoảng 1MB và được

1000 người tải xuống thì tổng dung lượng của dữ liệu được tải xuống sẽ là 1GB.Người dùng sẽ không phải trả tiền cho 1MB dữ liệu này, nhưng nhà quản trị webphải trả số tiền đó, thử nghĩ 1 bộ phim nặng khoảng 1GB và có khoảng 10.000người tải xuống thì số tiền họ phải trả là bao nhiêu? Giá thành quá đắt chính làgiới hạn của mô hình Client - Server

Để khắc phục 3 giới hạn trên của mô hình Client - Server ta sử dụng Peer toPeer hay còn gọi là mạng ngang hàng, mạng đồng đẳng.

1.2 Khái niệm Peer to Peer

Khi mô hình Client - Server gặp nhiều giới hạn thì một hình thức mới ra đời,

đó là Peer to Peer, mô hình mới này sẽ giúp mọi Client trở thành Server và chỉ cầnmột Server điều khiển hoạt động cho từng Client khác nhau Với Peer to Peer,Client không chỉ lấy dữ liệu mà còn có thể chia sẻ lại dữ liệu này với Client khác

và việc chia sẻ lại dữ liệu này người ta gọi nó là seeding Việc seeding rất quantrọng trong sự phát triển của Peer to Peer, nếu không có seeding thì Peer to Peerchỉ giống như mô hình Client - Server mà thôi

Hình 1: Mạng ngang hàng

Theo Wikipedia:

Mạng ngang hàng (tiếng Anh: peer-to-peer network), còn gọi là mạng đồng đẳng, là một mạng máy tính trong đó hoạt động của mạng chủ yếu dựa vào khả

năng tính toán và băng thông của các máy tham gia chứ không tập trung vào một

số nhỏ các máy chủ trung tâm như các mạng thông thường Mạng ngang hàng thường được sử dụng để kết nối các máy thông qua một lượng kết nối dạng ad hoc Mạng ngang hàng có nhiều ứng dụng Ứng dụng thường xuyên gặp nhất là chia sẻ tệp tin, tất cả các dạng như âm thanh, hình ảnh, dữ liệu, hoặc để truyền

dữ liệu thời gian thực như điện thoại VoIP.

Mạng overlay (mạng phủ) là mạng máy tính được xây dựng trên nền của một

mạng khác Các nút trong mạng overlay được xem là nối với nhau bằng liên kết ảo

(logical link), mỗi liên kết ảo có thể bao gồm rất nhiều các liên kết vật lý củamạng nền Rất nhiều các mạng P2P được gọi là mạng overlay vì nó được xây dựng

và hoạt động trên nền Internet

Khái niệm ngang hàng ngày nay được tiến hóa vào nhiều mục đích sử dụngkhác nhau, không chỉ để trao đổi tệp mà còn khái quát hóa thành trao đổi thông tingiữa người với người, đặc biệt trong những tình huống hợp tác giữa một nhómngười trong cộng đồng

Không giống như Client – Server, hiệu suất của mọi thứ sẽ giảm đi khi có quáđông Client tham gia vào mạng Hiệu suất của Peer to Peer sẽ tăng lên nếu sốClient trong mạng càng đông Tức càng có nhiều người seeding một dữ liệu thìngười chưa có dữ liệu đó sẽ càng có cơ hội nhận được dữ liệu muốn download.Trong Peer to Peer, tốc độ download tệp tin của người dùng càng nhanh nếu cónhiều người seeding tệp tin đó cho người dùng, hãy tưởng tượng tệp tin cầndownload nặng 1GB, có 1 người seeding với tốc độ 1MB/s thì sẽ chỉ mất 1000giây để tải xong tệp tin, nhưng nếu có 10 người như thế thì bạn sẽ chỉ mất 100giây cho việc download tệp tin Nhưng tính năng chia nhỏ tệp tin để download nhưthế này không phải phần mềm Peer to Peer nào cũng có, BitTorrent chính là phầnmềm đầu tiên sử dụng tính năng này

1.3 Lịch sử của mô hình Peer to Peer

Lịch sử ra đời và phát triển của P2P gắn liền với phần mềm ứng dụng Napster.Năm 1999, Shawn Fanning một sinh viên ở tuổi 18 đã rời bỏ trường Đại học đểbắt đầu xây dựng phần mềm mang tên Napster do bức xúc với việc rất khó khăn

để đưa và chia sẻ các file nhạc trực tuyến trên Internet mặc dù mọi người đều có

nguồn tài nguyên trong đĩa cứng của mình Napster được xây dựng thành công vàtrở thành cách chia sẻ file chính vào thời điểm lúc bấy giờ Nó đã làm thay đổicách tải các file nhạc và dung lượng file chia sẻ cũng lớn hơn nhiều so với cácchương trình chia sẻ file trước đó

Khoảng 60 triệu người trên thế giới đã sử dụng phần mềm Napster vào thờiđiểm đó (trong đó có khoảng 1 triệu người Nhật) Tuy nhiên, do có quá đôngngười dùng và vấn đề bản quyền âm nhạc nên công ty Napster đã bị cấm hoạtđộng Phần mềm Napster không còn được sử dụng kể từ năm 2003 Sau Napster,rất nhiều các chương trình khác như Gnutella, KaZaa và WinMP đã xuất hiện.Công nghệ P2P không chỉ dừng lại ở ứng dụng chia sẻ file nhạc mà còn mở rộngcho tất cả các loại file Nó còn được ứng dụng để chia sẻ các tiến trình rỗi củaCPU tại các nút trong mạng

Sau sự ra đời của Napster, công nghệ P2P phát triển một cách nhanh chóng.Cho đến hiện nay các ứng dụng P2P đã chiếm khoảng 50% và thậm chí lên đến75% băng thông trên mạng Internet

Hình 2: Napster

BitTorrent là gì?

Ra đời vào năm 2001, BitTorrent là một giao thức mở, nơi mà người sử dụng

sẽ tạo một file (file này có đuôi là torrent nên sau này nó được gọi tắt là filetorrent) mô tả một dữ liệu xác định

Một tracker sẽ lưu trữ file torrent và các thông tin về người lưu trữ dữ liệu xácđịnh đó Ngoài việc có một server tracker chung thì vẫn có thể tồn tại cùng lúcnhiều tracker khác, tức là nếu một tracker không còn hoạt động thì vẫn còn nhiềutracker khác thay thế nó, nhờ thế mà khi đã chia sẻ file thông qua torrent, dữ liệuxác định gần như sẽ không bao giờ biến mất

Một thành tựu của BitTorrent trong peer to peer đó là nghĩ ra DHT – haydistributed hash table Nó có tác dụng loại bỏ sự cần thiết của một server trackerchung, cho phép mọi client trong mạng lưới đều có thể index file torrent và trởthành tracker

Nhờ BitTorrent mà việc tìm ra người lưu trữ dữ liệu hoàn chỉnh của một filenào đó được dễ dàng hơn, phần quan trọng nhất trong Peer to Peer Nếu nhưkhông tìm được người lưu trữ dữ liệu hoàn chỉnh của một file nào đó thìBitTorrent vẫn có cách khác để giải quyêt, đó là các client như Tribler

1.4 Các lĩnh vực ứng dụng của mạng ngang hàng

Sự ra đời của mạng ngang hàng đã tạo ra cách thức quản lý mới cho hàng loạtcác lĩnh vực ứng dụng Trong phần này chúng ta sẽ đưa ra một cách nhìn tổng quátcho vấn đề các lĩnh vực ứng dụng của mạng ngang hàng như: giao tiếp, chia sẻfile, băng thông, không gian lưu trữ, các chu trình xử lý của CPU

- Giao tiếp

Đóng vai trò quan trọng trong các ứng dụng mạng ngang hàng Là nhân tốquyết định trong các mạng ngang hàng vì nó cung cấp thông tin về các nút và cácnguồn tài nguyên nào là sẵn sàng trên mạng Tạo ra khả năng cho các nút kết nốitrực tiếp với các nút khác và yêu cầu các nguồn tài nguyên

Một ví dụ điển hình về ứng dụng mạng ngang hàng trong giao tiếp là hệ thốngchuyển tin nhắn trực tiếp: thông thường, máy chủ trung tâm lưu trữ thông tin vàdanh sách người dùng đăng ký Khi có sự giao tiếp giữa các nút, việc tìm kiếm nút

khác được thực hiện trên máy chủ Trong trường hợp nút đó không trưc tuyến, hệthống sẽ phải lưu trữ các tin nhắn cho đến khi nút này trực tuyến lại Các dịch vụtin nhắn điển hình: Napster, ICQ, Jabber

- Chia sẻ File

Có thể nói ứng dụng được sử dụng nhiều nhất của mạng ngang hàng đó là chia

sẻ file Theo ước tính khoảng 70% lưu lượng mạng trên Internet được cho là đểtrao đổi các file đặc biệt là các file âm nhạc (hơn 1 tỷ các file âm nhạc được tảimỗi tuần) Đặc điểm của vấn đề chia sẻ file là các nút có các file được tải với vaitrò là một máy khách làm cho chúng luôn sẵn sàng với các nút khác trong vai tròcủa một máy chủ Vấn đề chủ yếu cho mạng ngang hàng nói chung và cho vấn đềchia sẻ file nói riêng là vấn đề tìm kiếm Trong ngữ cảnh của hệ thống chia sẻ file,

có ba mô hình khác nhau được phát triển: mô hình flooded request, mô hình thưmục trung tâm và mô hình hướng tài liệu Các mô hình này được minh họa quacác ứng dụng thực của mạng ngang hàng: Gnutella, Naspter và FreeNet

Trong hệ thống Gnutella, không có sự tập trung hóa, các file được lưu trữ trêncác nút của hệ thống, khi có yêu cầu tìm kiếm một file, máy tính sẽ gửi yêu cầunày tới tất cả các nút láng giềng của nó cho tới khi tìm thấy máy lưu giữ file cầntìm Tiếp theo là quá trình trao đổi file trực tiếp giữa hai máy tính trong mạng Trong hệ thống Naspter, có sự tập trung hóa Khi một máy tham gia vào mạng,danh sách các file sẽ được đăng ký và lưu trữ trên máy chủ trung tâm, khi có yêucầu tìm kiếm, máy tính sẽ hỏi máy chủ trung tâm về vị trí của file Sau đó việc traođổi file được thực hiện giữa hai máy tính với nhau

Trong hệ thống Freenet, các file chia sẻ không được lưu trữ trên đĩa cứng củacác máy cung cấp mà chúng được lưu trữ ở các máy khác nhau trong mạng Mụcđích của việc phát triển mạng Freenet là làm cho thông tin được lưu trữ và truy cập

mà không cần biết định danh Với các tổ chức như vậy, chủ sở hữu của một nútmạng cũng không biết được tài liệu gì được lưu trữ trên đĩa cứng của máy anhmình Vì lý do này mà các nút và các file được gắn các số định danh khác nhau.Khi một file được tạo, nó được truyền qua các nút láng giềng tới các nút có sốđịnh danh gần với số định danh của file nhất và được lưu trữ ở đó

đa các hướng truyền dẫn trong hệ thống

Tăng khả năng cân bằng tải trong mạng: khác với kiến trúc client/server cácmạng ngang hàng lai có thể nhận được sự cân bằng tải tốt hơn Với mô hình client/server thì cả yêu cầu truy vấn thông tin và việc truyền dữ liệu đều được thực hiệngiữa máy chủ và máy khách, việc đó sẽ làm mất sự cân bằng tải khi có nhiều yêucầu kết nối tới máy chủ Với kiến trúc ngang hàng, chỉ có yêu cầu truy vấn đượcthực hiện giữa máy tính trong mạng với máy chủ, còn vấn đề truyền file được thựchiện giữa hai máy tính trong mạng với nhau, điều này sẽ giúp cân bằng tải thôngqua việc phân bố tải đều trên toàn hệ thống

Chia sẻ băng thông: mạng ngang hàng có thể làm tăng khả năng tải và truyềncác file do cơ chế tận dụng đường truyền thông qua các nút trong mạng Một file

dữ liệu lớn được chia thành các phân mảnh dữ liệu nhỏ độc lập nhau, các mảnh dữliệu này được chuyển đồng thời đến các nút khác nhau và cuối cùng đến nút yêucầu chúng Tại nút yêu cầu các mảnh dữ liệu được phép lại thành file dữ liệu banđầu Các phần mềm tải file điển hình cho việc chia sẻ băng thông, chẳng hạn như:BitTorrent, FlashGet,…

- Không gian lưu trữ

Ngày nay, khi các dữ liệu càng ngày càng lớn, kích thước file cũng càng lớn,với các máy tính có tài nguyên đĩa cứng hạn hẹp sẽ gặp khó khăn trong việc lưutrữ các file dữ liệu lớn trên máy tính của mình Phát huy ưu điểm của mạng nganghàng để chia sẻ không gian lưu trữ giữa các máy tính trong hệ thống thì điều đókhông còn là một điều đáng lo ngại Bằng cách này, dữ liệu sẽ được chia nhỏ

thành các phần và lưu trữ mỗi phần trên các máy trong mạng Mỗi khi cần lấy lại

dữ liệu, máy đó sẽ nhận lại các phần của dữ liệu trên các máy và ghép chúng lại đểnhận được dữ liệu ban đầu Với việc chia sẻ không gian lưu trữ, hệ thống P2Pcàng ngày càng được mở rộng với nhiều máy tính tham gia vào hệ thống

- Các chu trình xử lý

Trong các ứng dụng đòi hỏi cần phải có sức mạnh tính toán người ta thườngtìm cách xây dựng các máy tính mạnh, đắt tiền chứ chưa chú trọng vào việc tậndụng khả năng tính toán của các máy tính được nối mạng Ngày nay do những yêucầu đòi hỏi tính toán hiệu năng cao như các thao tác tính toán trong tin sinh học,trong tài chính, trong đo lường mà nhiều nghiên cứu ứng dụng mạng ngang hàngvào xử lý tính toán đã được đưa ra Bằng việc sử dụng các ứng dụng mạng nganghàng để bó cụm các chu trình xử lý có thể nhận được khả năng tính toán ngangbằng với một siêu máy tính đắt tiền Trong một mạng mỗi máy tính là trong suốtvới các máy tính khác và tất cả các nút được kết nối mạng sẽ tạo thành một máytính logic

 So sánh mô hình P2P với mô hình Client - Server truyền thống:

Tổng quan - Một mạng ngang hàng cho

phép các nút đóng góp, chia

sẻ nguồn tài nguyên với nhau

Tài nguyên riêng rẽ của cácnút (ổ cứng, CD-ROM, máyin) Các nguồn tài nguyên này

có thể được truy cập từ bất cứnút nào trong mạng

- Các nút đóng vai trò như cảmáy khách và máy chủ

- Dữ liệu được lưu tại một máychủ trung tâm, tốc độ cao

- Khi một máy khách yêu cầulấy thông tin về thời gian nó

sẽ phải gửi một yêu cầu theomột tiêu chuẩn do máy chủđịnh ra, nếu yêu cầu đượcchấp nhận thì máy chủ sẽ trả

về thông tin mà máy kháchyêu cầu

- Các máy khách tự chia sẻ tàinguyên cho nhau

- Khi mạng càng được mở rộngthì khả năng hoạt động của hệthống càng tốt

- Đáng tin cậy hơn (có máy chủriêng)

- Mức độ an toàn cao

- Cần máy chủ riêng

- Dễ gặp hiện tượng thắt cổchai

Nhược điểm - Độ tin cậy thấp - Phức tạp trong bảo trì, duy trì

hoạt động của mạng

- Chi phí cao

1.5 Cấu trúc mạng

Cấu trúc mạng xác định rõ việc hình thành mạng ngang hàng, cũng như việcnút và các tài nguyên được đưa vào mạng có theo một quy luật nhất định nào đókhông Nhờ đó ta phân loại mạng ngang hàng có cấu trúc và không có cấu trúc

1.5.1 Mạng không có cấu trúc

Liên kết giữa các node mạng được thiết lập 1 cạch ngẫu nhiên Phương thứctìm kiếm rất đa dạng từ việc sử dụng các phương pháp bruteforce, đẩy truy vấn ratất cả các nút cho tới khi có được kết quả, cho đến sử dụng các thuật toán phức tạp

và tiết kiệm tài nguyên hơn truy vấn ngẫu nhiên hay dùng bảng đinh tuyến.Phương pháp tìm kiếm có liên hệ mật thiết và tác động sâu sắc tới tính ổn định,khả năng mở rộng và độ tin cậy của mạng

Mạng không cấu trúc thương được sử dụng trong môi trường mà các nút trongmạng luôn thay đổi

Hình 3: Mạng ngang hàng có cấu trúc

 Ưu điểm:

Khả năng mở rộng hệ thống mạng trong mô hình không cấu trúc thường bị hạnchế bởi các kỹ thuật trong việc xây dựng mạng chẳng hạn như: Mô hình tập trungdẫn tới việc thắt nút cổ chai khi mở rộng, kỹ thuật Flooding dẫn tới việc tăng lưulượng mạng khi mở rộng mạng Trong khi đó khả năng mở rộng với mô hìnhmạng có cấu trúc được nâng cao rõ rệt

 Nhược điểm:

Việc quản lý cấu trúc của topo mạng gặp khó khăn, đặc biệt trong trường hợp

tỷ lệ vào/ra mạng của các nút cao và vấn đề cân bằng tải trong mạng

1.6 Mức độ phân tán

Mặc dù thiết kế mong muốn của mạng ngang hàng là hoàn toàn phân tán, tuynhiên trong thực tế có thể không đúng như vậy Dưới đây liệt kê các mô hình dựatrên mức độ phân tán của chúng

Mô hình phân tán hoàn toàn: Tất cả các nút trong mạng thực hiện các vai trò

như nhau Vừa đóng vai trò là máy chủ, vừa là máy khách Do đó không cần phải

có bất kỳ thành phần nào đóng vai trò là trung tâm điều phối

Hình 4: Mạng ngang hàng phân tán hoàn toàn

Mô hình phân tán một phần: Về cơ bản mô hình này tương tự như mô hình

phân tán hoàn toàn Tuy nhiên có một số nút đóng vai trò quan trong hơn các nútkhác, trở thành các điểm điều phối cho một số các nút khác Các nút này được gọi

là siêu nút (supernode) và chúng có thể đảm nhận các vai trò khác nhau tùy thuộcvào từng thiết kế

Có một điểm quan trọng cần lưu ý là hệ thống sẽ không lệ thuộc vào một nútnào, dù nút đó có là supernode, do các nút này được gán động và nếu có lỗi sẽđược thay thế bằng nút khác

Hình 5: Mạng ngang hàng phân tán một phần

Mô hình phân tán lai: Trong những hệ thống này, tồn tại một máy chủ trung

tâm đóng vai trò duy trì thông tin về các nút và tài nguyên trên các nút

Hình 6: Mạng ngang hàng lai