Moderne Applikationen von Peer-to-Peer-Technologien und dezentralen Netzen

Diplomarbeit von Robert Lix

Einleitung:

Seit der Erfindung und Verbreitung von Peer-to-Peer-Technologien liegt vor allem die Unterhaltungsindustrie im Streit mit deren Erschaffern und Anwendern. Bisher wurde die Technologie vor allem für den Tausch von urheberrechtlich geschütztem Material verwendet und steht auch in diesem Zusammenhang beinahe wöchentlich in den IT-Nachrichten. Trotz ihres schlechten Rufes befinden sich P2P-Netze und Anwendungen weiterhin auf dem Vormarsch. Aufschlüsse über die Relevanz des Themas lassen sich durch die Beobachtung des Anteils des P2P-Datenvolumens am Gesamtverkehr im Internet geben.

„Je nach Tageszeit liegt das P2P-Aufkommen derzeit zwischen 30% (tagsüber) und 70% (nachts) des gesamten Internet-Verkehrs in Deutschland. Der absolute Betrag des P2P-Datenvolumens ist allein zwischen Juni und Oktober um 10% gestiegen“.

Fileharing-Dienste und Mediendistributionsplattformen machen dabei immer noch den Großteil dieser Datenmengen aus und das Limit ist gewiss noch nicht erreicht. Laut einer aktuellen, detaillierten Studie von P2P-Technologie und P2P-Netzen des Verbandes European Information Technology Observatory (EITO), wird P2P-Technologie bis 2010 die wichtigste Distributionstechnologie.

Leider wird die dezentrale Peer-to-Peer-Architektur in den Augen Vieler immer noch weitgehend mit illegalem Filesharing und Urheberechtsverstößen in Zusammenhang gebracht. Dabei handelt es sich bei dezentraler Vernetzung um eine Technologie, durch die eine ganze Reihe nützlicher Anwendungen verwirklicht werden kann. Das P2P-Projekt Avalanche von Microsoft, sowie die Kommunikations- und VoIP-Plattform Skype sind zwei bekanntere Beispiele solcher Applikationen, welche sich die Vorteile dezentraler Vernetzung zunutze gemacht haben. Die Idee, das einstige Filesharing-Prinzip für sinnvollere Zwecke zu nutzen findet nach und nach immer mehr Befürworter.

„Wenn selbst Microsoft sich neuerdings mit Peer-to-Peer-Protokollen befasst, muss mehr Nutzen in der Idee stecken als nur das bisher zur halbseidenen MP3- und Filmtauscherei genutzte Filesharing“.

Der dezentrale Gedanke ist zwar grundsätzlich kein völlig neues Konzept, die Verbreitung des P2P-Prinzips durch Tauschbörsen und der enorme Erfolg der Technologie in diesem Bereich hat jedoch ein neues, verstärktes Interesse an der verteilten Architektur zur Folge. Das spannende an diesem Thema sind also die Möglichkeiten moderne Technologie nutzbringend einzusetzen.

Gang der Untersuchung:

Für Unternehmen kann gerade im mobilen Einsatz, für die Themen Kommunikation, Kollaboration und Gemeinsamer Datenzugriff, die Dezentralisierung ihre Vorteile ausspielen und nützliche Dienste bereitstellen. Dabei eignet sich die P2P-Architektur aufgrund ihrer besonderen Merkmale mehr oder weniger gut für verschiedene Anwendungen und Unternehmensarten. Hinzu kommen die Eigenheiten und Merkmale verschiedener P2P-Vertreter, welche ebenfalls Einfluss auf die Anwendungstauglichkeit haben. Insbesondere der Sicherheitsaspekt stellt ein starkes Kriterium für verschiedene Dienste im Unternehmen dar und es gilt zu evaluieren, für welche Szenarien und Parameter das P2P-Konzept Mehrwerte bieten kann, welche Probleme auftreten und wie diese einzuschätzen und zu behandeln sind.

In Kapitel 2 wird zunächst das nötige Grundverständnis der dezentralen Architektur vermittelt und es erfolgt ein Überblick verschiedener Unterformen von Peer-to-Peer-Systemen. Ebenso werden Teile des Client-Server-Konzeptes als Gegenstück zur dezentralen Technik betrachtet. Der Überblick beinhaltet auch allgemeine Eigenschaften und bisherige Einsatzmöglichkeiten von P2P-Systemen.

Das Kapitel 3 knüpft darauf mit den Grundlagen der IT-Sicherheit an. Diese sind nötig um im weiteren Verlauf der Arbeit die zugrundeliegenden Konzepte argumentativ einsetzen zu können.

In Kapitel 4 werden Problematiken bei der Auswahl von Anwendungen mit Unternehmenswert, sowie deren Zusammenhang mit Unternehmensstrukturen erläutert. Dieser Argumentation folgend, werden dann eine Reihe von Anwendungen für die Eignungsanalyse in Kapitel 7 ausgewählt und beschrieben.

Im 5. Kapitel werden die Unterarten von P2P-Systemen genauer betrachtet und individuelle Eigenschaften abstrahiert, welche wiederum im Kapitel 7 in die Analyse einfließen.

Kapitel 6 behandelt die Unterscheidung von Unternehmen nach Größe und Struktur. Die sich ergebenden Unternehmensklassen werden abermals in Kapitel 7 verwendet um die Eignungsmatrix von Systemen, Klassen und Anwendungen zu erstellen.

Das 8. Kapitel schließt die Arbeit ab indem die Ergebnisse resümiert und Informationen zusammengefasst werden.

Inhaltsverzeichnis:

Textprobe:

Kapitel 4, Problemstellung und Abgrenzung:

Forschungsfrage der Arbeit: Können P2P-Netze künftig genügend Sicherheit gewährleisten um, über das Tauschen von Dateien hinaus, Dienste und Anwendungen durch dezentrale Vernetzung zu unterstützen? Was sind denkbare Applikationen solcher sicherer P2P-Netzwerke?

Eine der Schwierigkeiten bei der Evaluierung einer neuen Technologie ist die Frage nach deren sinnvollem Einsatz. Die Frage nach Tauglichkeit und insbesondere der Sicherheit eins solchen Systems hängt stark davon ab, was gebraucht wird. Es soll schließlich nicht Ziel dieser Arbeit sein, zu erforschen, was grundsätzlich mit P2P-Systemen möglich ist, sondern welche Applikationen einen tatsächlichen Nutzen bringen können. Deshalb ist für die Evaluation von P2P-Technologie insbesondere die Tauglichkeit im unternehmerischen Umfeld von Interesse.

Die Beantwortung der zugrundeliegenden Forschungsfrage setzt also eine Vorauswahl sinnvoller Peer-to-Peer-Anwendungen mit Unternehmenswert voraus. Diese wird in Punkt 4.3 entsprechend vorgenommen. Zuvor muss allerdings festgelegt werden, unter welchen Bedingungen eine dezentrale Architektur für Organisationen überhaupt sinnvoll ist. Dies geschieht im Folgenden.

Einsatzszenarien im Unternehmen:

In Kapitel 2.3 wird deutlich, dass die Vorteile von dezentraler Vernetzung nur unter bestimmten Bedingungen nutzbringend sind. Innerhalb einer klassischen Unternehmensstruktur ist in der Regel genügend Bandbreite und Rechenleistung verfügbar, so dass Performanz, Skalierbarkeit und Kosten als definitive Vorteile des dezentralen Konstruktes wegfallen. Ausfallsicherheit kann zumindest in einem gewissen Rahmen durch redundante Systeme, wie zusätzlichen Servern, realisiert werden und ist meist ohnehin als Sicherheitsmaßnahme nötig, um beispielsweise auch mehrfache Datenbestände als Backup zur Verfügung zu stellen.

Damit ist der Peer-to-Peer-Ansatz innerhalb solcher Unternehmensstrukturen uninteressant und stellt kaum eine Erleichterung dar. Moderne Unternehmen weichen jedoch immer öfter von solchen klassischen Infrastrukturen ab und bilden verteilte Einheiten über mehrere Standorte oder im mobilen Einsatz. Das klassische Lehrbuchbild der Unternehmung als stabiles Gebilde, mit räumlichen Grenzen und physischen Standortstrukturen, entspricht oftmals nicht mehr den heutigen Erfordernissen der Realität. Im Extremfall kann es vorkommen, dass sich ein Unternehmen beinahe ausschließlich durch externe oder mobile Mitarbeiter zusammensetzt. Eine solche verteilte Mitarbeiterstruktur verlangt nach Möglichkeiten der IT-Vernetzung an mobilen Standorten.

„IT-Systeme werden heute nicht mehr isoliert eingesetzt und betrieben, sondern immer stärker vernetzt. Dies geschieht regelmäßig nicht nur firmenintern, sondern auch über Firmengrenzen hinaus. Dieser Trend zur „Vernetzung aller Dinge“, noch verstärkt durch den vermehrten Wunsch nach mobiler Benutzung entsprechender Technologien, führt zusätzlich zu vermehrten Abhängigkeiten vom Funktionieren der verwendeten Kommunikationstechnologie.“ Im Außendienst verteilte Mitarbeiter sind dabei darauf angewiesen, von der Ferne aus und über fremde IT-Infrastrukturen auf Ressourcen der Organisation zugreifen zu können. Als mobiler Mitarbeiter hat man des Öfteren nur schmale Bandbreiten sowie begrenzte Rechenleistung und Speicherplatz zur Verfügung. Man denke dabei nur an die niedrigen Bandbreiten in Mobilfunknetzen und die beschränkten Ressourcen auf mobilen Endgeräten wie PDA, Subnotebooks und Smartphones. Zwar erreichen UMTS-Mobilnetze dank HSDPA- und HSUPA-Übertragungstechnik Heute schon Geschwindigkeiten von bis zu 7,2 Megabit/s, jedoch ist dies zum einen ein sehr theoretischer Spitzenwert, und zum anderen sind diese Netze bei weitem nicht überall verfügbar. Die Kosten für verwendetes Datenvolumen kommen dabei eventuell noch hinzu. Hier können die genannten Merkmale einer dezentralen Netzwerkarchitektur durchaus sehr vorteilhaft sein.

Ansätze der Mobilität und Kooperation:

Zur Verdeutlichung des Zusammenhangs von Mobilität, Ort, Zeit und Anwendungen, kann die untenstehende Abbildung der Anytime-Anyplace-Matrix herangezogen werden.

Die Matrix unterscheidet Unternehmensanwendungen und Situationstypen und setzt diese in Bezug mit deren örtlichen- und zeitlichen Eigenschaften.

Technologien der Kooperationsunterstützung lassen sich den Handlungssituationen unmittelbar zuordnen. Die Matrix wurde 1991 von Johansen eingeführt. Aus heutiger Sicht ist die Darstellung um die Dimension der mobilen Dienste zu erweitern, welche über die standortverteilte, stationäre Zusammenarbeit hinausgehend, standortunabhängige, mobile Arbeitsformen unterstützen (Abbildung 10: Die Anytime-Anyplace-Matrix Anwendungen mit Unternehmenswert).

Obwohl es offensichtlich eine Menge von Einsatzmöglichkeiten (siehe Punkt 2.4) von Peer-to-Peer-Anwendungen gibt, ist eine Erarbeitung von Szenarien, Möglichkeiten, Hindernissen und Unternehmensparametern im Hinblick auf das gesamte Spektrum der Anwendungen bei weitem zu umfangreich. Damit sich klare Ergebnisse herausarbeiten lassen, ist es deshalb nötig, die zu beobachtenden Anwendungen gezielt auszuwählen. Da Kommunikationsdienste und mobiler bzw. gemeinsamer Ressourcenzugriff, sowie kollaboratives Arbeiten, offensichtlich das breiteste Anwendungsgebiet und den effektivsten Nutzen für Unternehmen darstellen, werden sich die weitere Analyse und das Hauptaugenmerk auf diese Dienste beschränken. Zusätzlich wurden die Anwendungen Mediendistribution und Rollout / Patch-management ausgewählt, da sich diese mit Filesharing-Konzepten gut vergleichen lassen und damit besonders für dezentrale Verteilung geeignet sind.

Es sei dabei noch zu beachten, dass viele der durch Peer-to-Peer realisierbaren Anwendungen sich nur schwer oder absolut nicht mit sinnvollem Nutzen im Unternehmensumfeld einsetzen lassen. Mobile Informations- und Kommunikationstechnologien finden jedoch schon seit mehreren Jahren deutlichen Einsatz in Unternehmen, wie die folgende Studie des Projektes EVENT der Albert-Ludwigs Universität Freiburg belegen kann.

Frage an Unternehmer:

„Bietet Ihr Unternehmen seinen Mitarbeitern die Möglichkeit, mittels mobiler IuK-Technologie von außerhalb direkt auf Informationssysteme Ihres Unternehmens zuzugreifen?“ (Abbildung 11: Einsatz mobiler IuK-Technologien für einen Zugriff auf Informationssysteme von außerhalb).

Die gezeigte Abbildung entstammt einer 2005 durchgeführten empirischen Untersuchung, bei der Deutsche Unternehmen jeder Größe, aus allen bekannten Branchen im Hinblick auf deren Einsatz von Informations- und Kommunikationstechnologien befragt wurden. Bei der verwendeten Grafik ging es gezielt um externen Zugang auf interne Ressourcen mittels sogenannter Weitverkehrsnetze. Gemeint sind hiermit im Gegensatz zu WLAN, Bluetooth und LAN hauptsächlich die über Mobilfunk realisierten Technologien UMTS, GPRS, EDGE und GSM. Es wird deutlich dass mehr als die Hälfte (55,2 %) der Unternehmen bereits einen solchen Zugang einsetzen, wobei davon die klare Mehrheit (87,5 %) den Zugang ausbauen oder zumindest erhalten will. Da die Daten aus Unternehmen aller Branchen und Größen gewonnen wurden, muss hierbei noch bedacht werden, dass bei einer nicht unerheblichen Zahl der Unternehmen ohne externen Zugang (44,8 %) entweder die Größe nicht ausreicht, oder grundsätzlich keine IT-Affinität innerhalb der Branche besteht. Es seien hier als Beispiel die Land- und Forstwirtschaft sowie die handwerklichen Betriebe genannt.