Lezione 6

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Lezione 6

• JXTA

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JXTA Cosè?

• JXTA (JuXTAppose) è una piattaforma di rete,
  realizzata per lo sviluppo di applicazioni P2P.
• JXTA fornisce un insieme di building block
  necessari allo sviluppo di applicazioni P2P
• Obiettivo, cercare di standardizzare la maniera
  in cui i nodi (peer)
• Scoprono altri peer
• Si organizzano in peer groups
• Pubblicizzano e trovano risorse e/o servizi
• Comunicano con altri peer
• Si controllano luno con laltro

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JXTA Cosè?

• I protocolli JXTA sono indipendenti dai linguaggi
  di programmazione (esistono implementazioni in
  Java, c, Perl, ecc.) e dai protocolli di
  trasporto (TCP, HTTP, Bluetooth ecc.).
• Lindipendenza del protocollo da linguaggi di
  programmazione e protocolli di trasporto permette
  lo sviluppo di applicazioni interoperabili
• JXTA permette pertanto di connettere svariati
  tipi di device (PDA, Server, cell phone, PC) in
  una rete virtuale nella quale tutti comunicano e
  collaborano alla pari.

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JXTA Architettura

• Larchitettura di JXTA si può riassumere in tre
  livelli

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JXTA Architettura

• Larchitettura di JXTA si può riassumere in tre
  livelli
• Core Layer
• Definisce le primitive essenziali
• Creazione di peer e di gruppi
• Discovery
• Trasporto (pipe)
• Security
• Services Layer
• Definisce alcuni servizi di rete non strettamente
  necessari, ma tipicamente utilizzati in un
  ambiente P2P
• Storage system
• File sharing
• Distributed File systems
• Authentication
• Application Layer

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JXTA Componenti
No DNS

• La rete JXTA consiste in una serie di nodi
  interconnessi (peers) identificati attraverso un
  ID. I peers sono di solito organizzati in gruppi
  (peer groups) per fornire un insieme comune di
  servizi (file sharing, chat, ecc.)
• Ogni peer pubblica i propri servizi attraverso
  file XML chiamati (advertisement).
• Ogni peer usa delle connessioni virtuali (pipes)
  per scambiare messaggi (messages) con altri peer.
• Una pipe è in generale un canale asincrono e
  unidirezionale che è legata a un endpoint
  (indirizzo IP porta)
• I messaggi sono documenti XML contenenti vari
  tipi di informazioni.

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JXTA Peers

• Nel protocollo JXTA un peer è semplicemente un
  dispositivo che implementa almeno un protocollo
  JXTA (sensori, cellulare, PDA, PC, Server).
• Ogni peer,
• dispone di un unico ID,
• è indipendente ed opera in modo asincrono
  rispetto agli altri.
• dispone di almeno una interfaccia di rete (peer
  endpoint) utilizzata per stabilire connessioni
  uno a uno con altri peer.
• I peer sono di solito configurati in modo da
  trovare spontaneamente gli altri peer nella rete

I peer non devono avere necessariamente una
connessione diretta. Alcuni intermediari possono
essere utilizzati durante le comunicazioni
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JXTA Peer groups

• Un peer group è un sottoinsieme di JXTA peer che
  si è accordato sullutilizzo di uno specifico
  insieme di servizi
• Ogni peer group,
• dispone di un unico group ID,
• Stabilisce la politica di accesso al gruppo
  (gruppo aperto lt--gt gruppo protetto).
• Ogni peer può appartenere contemporaneamente a
  più gruppi contemporaneamente ed in particolare
  tutti i peer appartengono al gruppo NetPeerGroup
• Il protocollo JXTA descrive come i peer
• Pubblicano un gruppo
• Trovano un gruppo
• Si connettono a un gruppo
• Possono monitorare un gruppo

Ma non spiega quando e perchè creare un gruppo!!!!
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JXTA Peer groups (Why?)

• Sicurezza (ad esempio limitare laccesso a peer
  non autorizzati).
• Monitoraggio (tutti i peer appartenenti a uno
  stesso gruppo possono essere monitorati per uno
  specifico scopo)
• Specializzazione (i peer appartengono allo stesso
  gruppo perché collaborano allo stesso progetto)
• File sharing group
• Collaborative group
• CPU sharing group

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JXTA Peer groups

• I gruppi formano una gerarchia, ogni gruppo ha un
  singolo gruppo padre (la radice è NetPeerGroup)
• Gli advertisement di un gruppo vengono inviati
  anche al gruppo padre.
• I servizi forniti da un gruppo sono
• Discovery service, utilizzato per scoprire
  risorse (peer, peer group, pipe, services) nel
  gruppo.
• Membership services, utilizzato dai membri del
  gruppo per autorizzare o meno operazioni di join
  al gruppo (autorizza tutti, tutti i membri
  decidono autonomamente, un sottoinsieme dei
  membri decide, si vota).
• Access services, alcuni servizi richiedono delle
  credenziali per essere utilizzati.
• Pipe services, per creare pipe fra due membri del
  gruppo
• Resolver services, utilizzato per richieste
  generiche fra peer (stato di un servizio)
• Monitoring services, permettono a un peer di
  monitorare gli altri peer del gruppo.

Non tutti i servizi vengono implementati in ogni
gruppo. Quando un gruppo non definisce un
servizio questo viene ereditato dal gruppo padre
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JXTA Network services

• I peer trovano in servizi di rete attraverso il
  protocollo PDP (Peer Discovery Protocol).
• I servizi possono essere preinstallati nel peer
  oppure scaricati dalla rete a runtime (come un
  plug-in).
• Esistono due tipi di servizi di rete
• Peer service, il servizio è disponibile presso un
  solo peer (se il peer abbandona il sistema il
  servizio non è più disponibile). Più peer possono
  implementare lo stesso servizio ma ogni peer
  pubblicizza in maniera autonoma il proprio
  servizio.
• Peer Group Services, il servizio si compone di
  una serie di istanze (le quali possono anche
  cooperare) disponibili presso diversi peer dello
  stesso gruppo (se un peer cade il servizio rimane
  attivo). Il servizio è pubblicato come group
  advertisement.

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JXTA Modules

• Un modulo rappresenta lastrazione di un pezzo di
  codice (classe java, jar, dll, files XML, script)
• I moduli sono utilizzati di solito per realizzare
  differenti implementazioni di uno specifico
  servizio su differenti piattaforme
• Quando un peer effettua si connette a un gruppo
  potrebbe dover utilizzare i servizi specifici per
  il nuovo gruppo. Attraverso i moduli, i peer
  operanti su qualsiasi piattaforma sono in grado
  di implementare tali servizi.

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JXTA Modules

• Module abstraction
• Module class identifica per grandi linee il
  comportamento della classe (Module class ID)
• Module specification definisce la logica di un
  modulo. (Module spec ID contiene il Module class
  ID)
• Module implementation Limplementazione di un
  module specification. Possono esserci diverse
  implementazioni di una determinata Module
  specification (Es. una per ogni piattaforma),
  tuttavia queste implementazioni devono essere tra
  loro compatibili. (Ogni implementazione indica
  il Module Spec ID implementato).
• Per ogni module class possono esserci più
  module specification (le quali non devono essere
  necessariamente compatibili) e per ogni module
  specification possono esserci più module
  implementation tra loro compatibili. Es
  (Discovery Service)

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JXTA Pipes

• JXTA utilizza le pipe per lo scambio di messaggi.
• Ogni pipe è asincrona, unidirezionale e
  inaffidabile (ad eccezione delle pipe sicure)
• Ogni pipe si lega di solito a due endpoint input
  pipe (o riceiving end) e output pipe (o sending
  end). La connessione di una pipe agli endpoint
  avviene a run time, di conseguenza una pipe si
  può legare (non contemporaneamente) a diversi
  endpoint.
• Pipes communication
• Point to point pipes
• Propagate pipes
• Secure unicast pipes (Forniscono un servizio
  affidabile e sicuro)

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JXTA Pipes

• Pipes communication
• Point to point per ogni output endpoint cè un
  solo input endpoint
• Propagate come nel multicast il messaggio viene
  mandato a più peer contemporaneamente.

I peer riceventi devono comunque appartenere allo
stesso gruppo del peer che invia il messaggio
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JXTA Canali di comunicazione bidirezionali e
affidabili

• Partendo dalle pipe JXTA definisce inoltre dei
  canali di comunicazione più affidabili
• Reliable Library
• Assicura ordine dei messaggi
• Assicura che i messaggi arrivino a destinazione
• Espone interfacce per la realizzazione di
  messaggi e stream
• JXTA Socket e JXTAServerSocket (costruite usando
  le pipes e la reliable library)
• Sono bidirezionali e sicure
• Permette la suddivisione del messaggio in chunk e
  di configurare il buffering
• JXTA BiDiPipe e JXTAServerPipe (costruite usando
  le pipes e la reliable library)
• Sono bidirezionali e sicure
• Non suddividono il messaggio in chunk
  (lapplicazione deve verificare che i messaggi
  non superino la dimensione massima).

Utili per gestire stream di dati
Utili per gestire messaggi
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JXTA Canali di comunicazione bidirezionali e
affidabili

• JXTAServerSocket e JXTAServerPipe, espongono una
  input pipe alla quale un peer può connettersi per
  negoziare una connessione, dopodichè JxtaSocket e
  JxtaBiDiPipe si legano ai loro rispettivi canali
  creando una connessione privata e indipendente
  dalla connessione utilizzata per richiedere il
  canale.

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JXTA Messaggi

• Un messaggio è lunità di base per la
  comunicazione fra peer.
• Il messaggio è di solito una serie di coppie
  chiave/valore.
• Tipicamente i messaggi sono inviati attraverso le
  pipe.
• Ogni piattaforma definisce come i messaggi
  possono essere convertiti da/a strutture dati
  native.
• Vi sono diverse rappresentazioni dei messaggi
  (XML, binary). Inoltre dati binari possono
  essere incapsulati nel body di un documento XML.
• Perché XML?
• Versatile
• Permette a ogni peer di identificare facilmente i
  dati di cui ha bisogno e/o di scartare le
  informazioni che non può processare.

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JXTA Advertisement

• Il protocollo JXTA utilizza gli advertisement per
  descrivere e divulgare informazioni relative ai
  servizi messi a disposizione.
• Tali informazioni sono di solito contenute in un
  file XML
• Ogni advertisement ha una scadenza (ciò permette
  ai peer di mantenere aggiornata la propria cache,
  senza un controllo centralizzato). Ovviamente un
  advertisement può essere ripubblicato in modo da
  posporre la scadenza di un un vecchio
  advertisement.

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JXTA Advertisement

• Esistono vari tipi di advertisement
• Peer advertisement (name, peerID, available
  endpoint, rendezvous)
• Peer group advertisement (name, peergroupID,
  description)
• Pipe advertisement (pipeID, pipe type)
• Module Class advertisement
• Module Implementation advertisement
• Rendezvous advertisement
• Peer Info advertisement

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JXTA Advertisement
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JXTA Security

• Ovviamente le applicazione che si appoggiano sul
  protocollo JXTA avranno bisogno di un minimo di
  sicurezza.
• In JXTA ogni peer opera con lautorità fornitagli
  da un altro peer (fidato) nel sistema.
• Requisiti di base
• Confidentiality (il contenuto del messaggio è
  disponibile solo per utenti autorizzati)
• Authentication (garantisce lidentità del sender)
• Authorization (autorizza un peer a inviare un
  messaggio)
• Data integrity (garantisce che il messaggio non è
  stato modificato in transito)
• Refutability

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JXTA Security

• I messaggi XML possono essere ampliati con
  ulteriori informazioni (certificati, credenziali,
  digests, chiavi pubbliche ecc.)
• I messaggi possono inoltre essere cifrati (usando
  chiavi pubbliche) e firmati (usando certificati)
• Requisiti di base
• Confidentiality (cifratura)
• Authentication (credenziali)
• Authorization (credenziali)
• Data integrity (digests)
• Refutability (firma)

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JXTA ID

• Tutte le risorse in JXTA vengono identificate
  attraverso un identificatore unico.
• ID utilizzate per
• Peer
• Peer group
• Pipe
• Contents
• Module classes
• Module specification
• URNs (uniform resource name) sono utilizzate per
  rappresentare JXTA ID
• Le ID vengono di solito generate in maniera
  casuale
• Esistono due ID riservate una per Net Peer Group
  e una è Null ID

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JXTA Network architecture

• La rete JXTA è una rete ad-hoc, adattiva e
  multi-hop composta dai peer connessi alla rete.
• Le connessioni fra i peer sono dinamiche e di
  conseguenza il routing non è deterministico
  (I peer possono in ogni momento entrare ed
  uscire dal sistema, pertanto linstradamento dei
  messaggi cambia frequentemente).
• Il protocollo JXTA non definisce
  lorganizzazione della rete (topologia)

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JXTA Network architecture

• Esistono quattro tipi di peer
• Minimal edge peer
• usato per device con limitate performance
• può inviare e ricevere messaggi
• non mantiene informazioni su advertisement noti
• non instrada messaggi
• Edge peer (Full featured edge peer)
• la maggior parte dei peer fa parte di questa
  categoria
• può inviare e ricevere messaggi
• mantiene informazioni su advertisement noti, di
  conseguenza risponde a messaggi di discovery,
  fornendo le informazioni nella propria cache.
• non instrada messaggi
• Rendezvous peer
• Relay peer

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JXTA Network architecture

• Rendezvous peer
• può inviare e ricevere messaggi
• mantiene informazioni su advertisement noti, di
  conseguenza risponde a messaggi di discovery,
  fornendo le informazioni nella propria cache.
• instrada messaggi di discovery per favorire
  loperazioni di discovery di altri peer.
• mantiene una lista di altri rendezvous e una
  lista dei nodi che lo usano come rendezvous.
• Esiste almeno un rendezvous peer per ogni
  gruppo.
• Gli edge peer inviano le richieste di
  discovery al proprio rendezvous peer, il quale,
  se non ha informazioni, inoltra la richiesta a un
  altro rendezvous peer e così via finchè non si
  trova la risorsa oppure scade il TTL (time to
  live) del messaggio.
• I cicli vengono evitati mantenendo una lista
  dei peer che la path ha già attraversato.
• Relay peer

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JXTA Network architecture
Tutti peer possono implementare i servizi di
Relay e RendezVous anche contemporaneamente

• Relay peer
• può inviare e ricevere messaggi
• mantiene informazioni su advertisement noti, di
  conseguenza risponde a messaggi di discovery,
  fornendo le informazioni nella propria cache.
• mantiene una sorta di tabella di routing e
  permette linstradamento dei messaggi ai peer.
• Quando un peer deve instradare un messaggio, esso
  verifica se ha nella propria cache informazioni
  sulla rotta. Nel caso queste informazioni non
  sono disponibili, il peer richiede tali
  informazioni a un relay peer.
• I relay peer si occupano anche di inoltrare i
  messaggi per conto dei peer che non hanno
  connessione diretta ad altri peer (NAT)

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JXTA SRDI

• Il protocollo JXTA 2.0 supporta un meccanismo
  shared resource distributed index (SRDI) che
  permette di migliorare lefficienza delle query.
• I rendezvous peer mantengono lindice degli
  advertisement pubblicati dai propri edge peer.
  Infatti quando un peer pubblica un advertisement
  esso invia lindice delladvertisement ai propri
  rendezvous peers. In questo modo le query si
  propagano solo attraverso rendezvous peer
  rendendo molto più veloce il discovery dei
  servizi.
• Solo lindice delladvertisement vengono
  mantenuti dai nodi rendezvous, pertanto non cè
  un eccessivo speco di spazio.
• Quando un rendezvous riceve un indice esso
  inoltra tale indice ad alcuni dei rendezvous da
  lui conosciuti (si utilizza una funzione hash).
• I rendezvous peer mantengono una lista di altri
  nodi rendezvous. Per mantenere tale lista sempre
  aggiornata essi si scambiano continuamente
  informazioni su rendezvous conosciuti e
  cancellano le entry relative ai rendezvous che
  non rispondono.

Una sorta di DHT su una rete non strutturata
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JXTA Queries

• Il peer A (edge) usa il peer R1 come rendezvous
  il peer R1 conosce altri rendezvous R2 e R3.
• Quando il peer A inizia il discovery, la
  richiesta viene inviata in broadcast sulla
  sottorete del peer A e al peer R1, dopodichè il
  peer rendezvous R1 inoltra il messaggio ai
  rendezvous R2 e R3.
• I vari rendezvous che utilizzano il servizio
  SDRI, verificano se la richiesta riguarda uno dei
  propri edge peer e in caso positivo inoltrano la
  richiesta a tali peer (essi risponderanno
  direttamente al nodo che ha generato la query) e
  bloccano la query.

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JXTA SRDI
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JXTA Firewall e NAT

• Un peer allesterno di un firewall non è in grado
  di contattare un nodo allinterno del firewall.
• Per permettere la comunicazione di peer
  attraverso firewalls è necessario che
• Almeno un peer interno al firewall conosce
  almeno un peer esterno al firewall
• Tali peer supportano il protocollo http
• Il firewall permette il traffico http

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JXTA Firewall e NAT