Datenschutz-Glossar

Peer-to-Peer-Netzwerk

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Was ist ein Peer-to-Peer-Netzwerk?

Ein Peer-to-Peer (P2P) Netzwerk ist eine Sammlung von verbundenen Computern ohne zentralen Controller. Jeder teilnehmende Computer, genannt ein Peer oder ein Knoten, ist sowohl ein Nutzer als auch ein Anbieter von Ressourcen. Peers tragen zu einem P2P-Netzwerk bei, indem sie Ressourcen wie Speicherplatz, Verarbeitungskapazitäten und Bandbreite teilen. Ein P2P-Netzwerk ist dezentralisiert, was es von der traditionellen Client/Server-Anordnung unterscheidet, bei der ein Server nur Inhalte bereitstellt und ein Client nur Inhalte nutzt.

P2P-Netzwerke haben verschiedene Anwendungen, aber die häufigste ist die Medienfreigabe (wie Musik, Filme und Spiele). Da es keinen zentralen Controller gibt, werden alle im Netzwerk gespeicherten Inhalte über die Peers verteilt. Inhalte können an mehreren Orten gespeichert sein, und jeder Peer ist gleichermaßen in der Lage, anderen Peers angeforderte Inhalte bereitzustellen. Peers können auch dazu beitragen, den Netzwerkverkehr und die Dateispeicherprozesse zu verwalten.

Was sind die Hauptanwendungen von Peer-to-Peer-Netzwerken?

Die ursprüngliche Vision des World Wide Web war ähnlich einer Peer-to-Peer-Anordnung, bei der alle WWW-Teilnehmer sowohl Inhalte nutzen als auch bereitstellen würden, auf einem dezentralisierten System von verbundenen, aber unabhängigen Computern. Usenet, das dem Internet etwa ein Jahrzehnt voraus ist und noch heute genutzt wird, ist ein Informationsaustauschsystem, bei dem ein Nutzer eine Nachricht postet, die dann durch ein Netzwerk gemeinsamer Server kopiert wird und somit einige Aspekte eines P2P-Netzwerks nutzt.

Das erste Beispiel für die Art von P2P-Netzwerken, mit denen viele heute vertraut sind, entstand in den 1990er Jahren - ein Musikfreigabenetzwerk namens Napster. Das Napster-Netzwerk wurde schließlich aufgrund rechtlicher Probleme bezüglich Urheberrechtsverletzungen geschlossen. Filesharing bleibt jedoch eine häufige Verwendung von P2P-Netzwerken—BitTorrent und IPFS sind zwei heute verfügbare Beispiele. Doch Datei-Sharing ist nicht der einzige Zweck für P2P-Netzwerke.

Web3

Web3, das als die nächste Iteration des Internets gilt, stellt sich das Internet mit einer dezentralen Infrastruktur neu vor. Das aktuelle Internet (auch Web 2.0 genannt) ist um zentrale Server organisiert, die alle Plattformen und Inhalte bereitstellen, mit denen Benutzer interagieren. Die Entitäten, die diese Server kontrollieren, haben die Macht zu bestimmen, welche Inhalte verfügbar sind und für wen. Sie haben auch alleinige Kontrolle über und Verantwortung für Benutzerdaten.

Web3 stellt weiterhin soziale Medien, Video-Streaming und andere Anwendungen bereit, die in Web 2.0 verfügbar sind. Aber Web3 unterstützt diese Aktivitäten mit einem dezentralen P2P-Netzwerk. Web3 speichert die Anwendungen und Nutzerdaten auf verschlüsselten Mini-Datenbanken (sogenannten Blockchains), die über viele Peers verteilt sind. Das bedeutet, dass keine einzelne Entität alleinige Kontrolle über eine Plattform, einen Inhalt oder einen Zugang hat. Stattdessen arbeitet ein dezentrales Netzwerk von Peers zusammen, um einen genauen Datensatz der Blockchain zu erstellen und zu pflegen, finanziell incentiviert durch Kryptowährungs-Belohnungen.

Weitere Beispiele für den Einsatz von P2P heute

Peer-to-Peer-Netzwerke werden auch genutzt, um eine Vielzahl anderer Bedürfnisse zu erfüllen, darunter:

  • WebRTC Anwendungen (Online-Gaming, Meetings usw.) nutzen P2P zur Leistungsverbesserung. Direkte Verbindungen zwischen Nutzern vermeiden die Ineffizienz, alles über einen Server zu leiten, und führen so zu einer schnelleren Datenübertragung.
  • Direktkommunikations-Apps wie WhatsApp nutzen P2P für Sprach- und Videoanrufe sowie zum Chatten.
  • Freiwilliges Rechnen baut ein P2P-Netzwerk auf, das auf freiwillig bereitgestellte Rechen-Ressourcen zugreift. Eine Person wird zu einem Peer, wenn sie sich mit einem Netzwerk verbindet und einen Teil der Verarbeitungskapazität ihres Computers spendet, um komplexe Datenanalyseprojekte abzuschließen. Ein gutes Beispiel für ein Projekt, das freiwilliges Rechnen nutzt, ist Folding@home.
  • Ein Büro kann ein kleines internes P2P-Netzwerk einrichten, um Dateien unter den Mitarbeitern zu teilen. Selbst zwei Heimcomputer, die Dateien auf den Festplatten des jeweils anderen teilen, sind ein Beispiel für ein lokales P2P-Netzwerk.
  • Botnets werden als P2P-Netzwerke aufgebaut, um die Bereitstellung von Malware zu verbessern und die Widerstandsfähigkeit gegen Bemühungen, sie abzuschalten, zu erhöhen.

Arten von Peer-to-Peer-Netzwerken

Ein zentrales Prinzip eines jeden P2P-Netzwerks ist, dass keine einzelne Entität die vollständige Kontrolle über bestimmte Inhalte hat, da diese Inhalte an mehreren unabhängigen Orten existieren und von vielen Parteien kontrolliert werden. Allerdings können die Mechanismen zur Bereitstellung von Inhalten von einem Knoten zum nächsten je nach Art des P2P-Netzwerks variieren.

Unstrukturiert

Dies ist eine reine Anwendung von P2P. Knoten sind mit anderen Knoten adhoc verbunden, sobald sie dem Netzwerk beitreten - es gibt keine übergeordnete Organisation. Der Vorteil unstrukturierter P2P-Netzwerke besteht darin, dass sie einfach zu erstellen sind und eine hohe Frequenz von Knotenverbindungen und -abgängen (genannt „Churn“) bewältigen können. Ein Nachteil ist, dass der Mangel an organisierter Kommunikation zwischen Knoten zu ineffizienten Suchen führen kann. Eine Suchanfrage wird entweder weit über das Netzwerk verbreitet oder von Knoten zu Knoten weitergereicht, bis der angeforderte Inhalt gefunden wird. Dies verbraucht viele Netzwerkressourcen und kann erfolglos sein, wenn der angeforderte Inhalt selten und schwer zu finden ist.

Strukturiert

Ein strukturiertes P2P-Netzwerk führt eine Hierarchie in die Interkonnektivität der Knoten ein. Knoten sind in einer organisierten Weise verbunden, um die Effizienz zu maximieren. Neue Inhalte oder neue Standorte bestehender Inhalte werden in eine “Karte” eingetragen, die als Hash-Tabelle bezeichnet wird. Suchanfragen nutzen diese „Karte“, um den besten Ort zu finden, von dem der Inhalt abgerufen werden kann. Die Organisation und schnelle Auffindbarkeit von Knoten und Inhalten macht ein Netzwerk effizienter. Allerdings kann es bei „Churn“ schwierig sein, die strukturierte Organisation der Knotenverbindungen aufrechtzuerhalten und die Hashtabellen aktuell zu halten.

Hybrid

Ein hybrides P2P-Netzwerk zielt darauf ab, die besten Merkmale der strukturierten und unstrukturierten Modelle miteinander zu verbinden. In einem hybriden P2P-Netzwerk behält ein zentraler Server den Überblick über die Knoten und hilft einem Knoten, einen anderen zu finden. Der zentrale Server überwacht auch die Indexierung der Inhalte. Ein Knoten, der nach Inhalten sucht, kontaktiert den zentralen Server, um herauszufinden, wo sich die gewünschten Inhalte befinden, kommuniziert dann jedoch direkt mit dem Knoten, der den Inhalt hat. Der Inhalt geht nicht über den zentralen Server. Auf diese Weise erlangt der hybride Ansatz einen Effizienzvorteil durch einen zuverlässigen und robusten zentralen Server, während er dennoch die Leistungsfähigkeit der direkten Zusammenarbeit von Knoten nutzt.

Was sind die Vorteile von Peer-to-Peer-Netzwerken?

Es gibt gute Gründe, warum einige Internetanwendungen eine P2P-Struktur wählen, darunter:

  • Inhärente Skalierbarkeit: Wenn ein Knoten dem Netzwerk beitritt, fügt er der Netzwerkkapazität hinzu, während gleichzeitig die Nachfrage erhöht wird. Das Verlassen eines Knotens oder dessen schlechtere Leistung kann durch den Rest des Netzwerks ausgeglichen werden.
  • Erhöhte Stabilität: Da Daten nicht auf einem einzelnen Server gespeichert sind, kann der Zugriff auf Daten nicht verloren gehen, wenn ein Server angegriffen wird oder ausfällt.
  • Langlebigerer Inhalt: Es ist sehr schwierig, Daten zu entfernen, die an mehreren Standorten gespeichert sind. Im Gegensatz dazu sind Daten, die nur auf einem einzigen Server gefunden werden, leicht aus dem Verkehr zu ziehen, sei es freiwillig, durch Zensur oder durch äußere Einflüsse wie Hacker. Die Langlebigkeit der Daten bedeutet auch eine verbesserte Archivierung älterer Materialien.
  • Bessere Leistung: Die direkte Kommunikation zwischen Knoten bedeutet in der Regel kürzere Übertragungswege und schnellere Reaktionen. Im Fall einer großen Datei können die Daten in kleinere Teile aufgeteilt werden, wobei jeder Teil von einem anderen Peer geliefert wird. Das Empfangen von Daten aus mehreren Quellen gleichzeitig bedeutet, dass das Sammeln einer großen Datei viel weniger Zeit in Anspruch nimmt.
  • Kosteneinsparungen: Peers ersetzen teure Server, was die Kosten zur Bewältigung von hochfrequenten Inhaltsanfragen reduziert.

Gibt es Risiken im Zusammenhang mit Peer-to-Peer-Netzwerken?

P2P-Netzwerke können Ihre Interneterfahrung verbessern. Aber sie bringen eigene Sicherheits- und Datenschutz Risiken sowie andere Probleme wie mit sich:

  • Risiken für Knoten: Jeglicher Netzwerkverkehr, der durch Ihren Computer geleitet wird, während er als Knoten fungiert, kann von anderen Knoten im Netzwerk gesehen werden. Ihr ISP kann Ihre Bandbreite drosseln, wenn sie das Volumen des von dir gehosteten Verkehrs als verdächtig einstufen. (Glücklicherweise kann die Nutzung eines P2P-freundlichen VPN diese Risiken abmildern, indem du die Verschleierung deiner Identität, deines Standorts und der Inhalte, die du hoch- oder herunterladen, unterstützt.)
  • Verlust der Sicherheit: Einige P2P-Netzwerke sind besser als andere darin, eine sichere Umgebung für deine Daten bereitzustellen.
  • Kontaminierte Inhalte (wie Malware): Frühe P2P-Netzwerke stellten zahlreiche beschädigte Dateien fest, die zwischen Knotenpunkten ausgetauscht wurden. Aktuelle P2P-Netzwerke haben die Sicherheits- und Verschlüsselungsprotokolle verbessert, um dies zu bekämpfen, aber die Bedrohung bleibt bestehen.
  • Inhaltsentdeckung: P2P ist gut geeignet, um populäre Inhalte zu finden, kann jedoch schwieriger sein, weniger gängige oder Nischeninhalte zu finden. Wenn Inhalte nur auf einem einzigen Knoten existieren und dieser Knoten das Netzwerk verlässt, können die Inhalte verschwinden.
  • Rechtliche Probleme: Ein P2P-Netzwerk kann für böswillige Akteure attraktiv sein, da es die Umgehung von Urheberrechtsgesetzen sowie eine erhöhte Anonymität ermöglichen kann und es insgesamt schwieriger macht, illegales Material zu entfernen und illegale Websites zu demontieren. Dies kann dazu führen, dass P2P-Netzwerke häufiger in rechtliche Untersuchungen verwickelt werden.
  • Das sogenannte “Freerider”-Problem: Knoten können oft frei ein Netzwerk betreten, um die Ressourcen des Netzwerks zu nutzen, sind jedoch nicht unbedingt verpflichtet, ihre eigenen Ressourcen dem P2P-Pool zurückzuführen. Die Robustheit eines P2P-Netzwerks hängt von den Ressourcen ab, die die Knoten der Gruppe zur Verfügung stellen. Wenn Knoten regelmäßig mehr verbrauchen als sie beitragen, leidet die Netzwerkleistung.

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