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Gnutellaはピアツーピアネットワークプロトコルです。2000年に設立され、この種のネットワークとしては初の分散型ピアツーピアネットワークであり、その後他のネットワークがこのモデルを採用するようになりました。[1]
2005年6月、Gnutellaの人口は181万台のコンピュータ[2]で 、2006年1月までに300万台以上のノードに増加しました。[3] 2007年後半には、推定市場シェアが40%を超え、インターネット上で最も人気のあるファイル共有ネットワークになりました。[4]
歴史
ネットワークの名前の由来となった最初のクライアント（Gnutellaとも呼ばれる）[5] [6]は、 NullsoftのJustin FrankelとTom Pepperによって、同社がAOLに買収された直後の2000年初頭に開発された。3月14日、このプログラムはNullsoftのサーバーからダウンロード可能になった。この出来事はSlashdotで時期尚早に発表され、その日のうちに何千人もの人がこのプログラムをダウンロードした。[7] [8]ソースコードは後にGNU General Public License （GPL）の下で公開される予定だったが、元の開発者たちはこの目的を達成する機会を得られなかった。[9]
翌日、AOLは法的な懸念からプログラムの提供を停止し、Nullsoftがこのプロジェクトでこれ以上の作業を行うことを禁じました。しかし、Gnutellaは止まりませんでした。数日後、プロトコルはリバースエンジニアリングされ、互換性のある無料のオープンソースのクローンが登場し始めました。[10]異なるグループによる異なるクライアントの並行開発は、今日でもGnutella開発の 手法となっています。
最初の独立したGnutellaの先駆者には、ジーン・カンとスペンサー・キンボールがいた。彼らは、Gnutellaに取り組むオープンソースコミュニティを集めることを目的とした最初のポータルを立ち上げた[11] [12]ほか、Gnutellaプロトコルを実装した最初のオープンソース（GNU-GPL）プログラムの1つである「GNUbile」を開発した。[13] [14]
Gnutella ネットワークは、FastTrack ( KaZaA ) やオリジナルのNapsterなどの半集中型システムに代わる、完全に分散化されたシステムです。このネットワークが最初に人気を集めたのは、2001 年初頭に Napster が法的に消滅の危機に瀕したことがきっかけでした。この人気の高まりにより、最初のプロトコルのスケーラビリティの限界が明らかになりました。2001 年初頭、プロトコルのバリエーション (最初に独自仕様のクローズド ソースクライアントに実装) によって、スケーラビリティが向上しました。すべてのユーザーをクライアントとサーバーとして扱う代わりに、一部のユーザーはウルトラピアとして扱われ、接続しているユーザーの検索要求と応答をルーティングするようになりました。
これにより、ネットワークの人気が高まりました。2001 年後半には、Gnutella クライアントのLimeWire Basic が無料かつオープンソースになりました。2002 年 2 月には、商用ファイル共有グループのMorpheusが FastTrack ベースのピアツーピア ソフトウェアを放棄し、無料かつオープンソースの Gnutella クライアントGnucleus をベースにした新しいクライアントをリリースしました。
現在、 Gnutellaという言葉は、特定のプロジェクトやソフトウェアを指すのではなく、さまざまなクライアントが使用するオープン プロトコルを指します。
この名前はGNUとイタリアのヘーゼルナッツ風味スプレッドのブランド名であるNutellaを組み合わせた造語です。フランケルとペッパーは元のプロジェクトに取り組んでいる間にNutellaをたくさん食べたため、完成したプログラムをGNU一般公衆利用許諾書の下でライセンスするつもりだったと言われています。GnutellaはGNUプロジェクト[ 15 ]やGNU独自のピアツーピアネットワークであるGNUnetとは関係ありません。
2010年10月26日、ニューヨーク南部地区連邦地方裁判所のキンバ・ウッド判事は、レコード業界の原告とLimeWireが合意した同意判決書に署名し、人気のGnutellaクライアント LimeWireのシャットダウンを命じた。この出来事は、ネットワークの規模が著しく低下した原因である可能性が高い[16] 。なぜなら、差し止め命令を交渉している間に、LimeWireのスタッフがソフトウェアにリモート無効化コードを挿入したためである。差し止め命令が発効すると、影響を受けるバージョン（5.5.10より新しいもの）をインストールしていたユーザーはP2Pネットワークから遮断された。LimeWireはフリーソフトウェアであったため、 LimeWireの商標が使用されない限り、無効化コードを省略したフォークの作成を阻止することはできなかった。たとえば、2004年に作成されたLimeWireのフォークで、リモート無効化コードもアドウェアも搭載していないFrostWireには、このシャットダウンの影響は及ばなかった。
2010年11月9日、LimeWireは秘密の開発者チームによって復活し、LimeWire Pirate Editionと名付けられました。[17]これはLimeWire 5.6 BETAをベースにしていました。このバージョンではサーバー依存性が削除され、すべてのPRO機能が無料で有効になりました。
デザイン
Gnutella が元々どのように動作していたかを想像するには、大規模なユーザー サークル(ノードと呼ばれる)を想像してください。各ノードには Gnutella クライアント ソフトウェアがあります。最初の起動時に、クライアント ソフトウェアはブートストラップして、少なくとも 1 つの他のノードを見つける必要があります。これには、ソフトウェアに同梱されている、動作している可能性のあるノードの既存のアドレス リスト、既知のノードの更新された Web キャッシュ ( Gnutella Web キャッシュと呼ばれる)、UDP ホスト キャッシュ、まれにIRC を使用するなど、さまざまな方法が使用されています。接続されると、クライアントは動作しているアドレスのリストを要求します。クライアントは、特定のクォータに達するまで、出荷時に同梱されていたノードだけでなく、他のクライアントから受信したノードにも接続を試みます。接続できるのは、その数のノードのみです。まだ試していないアドレスはローカルにキャッシュし、試して無効であることが判明したアドレスは破棄します。[18]
ユーザーが検索をしたい場合、クライアントはアクティブに接続されている各ノードにリクエストを送信します。プロトコルのバージョン 0.4 では、クライアントのアクティブに接続されているノードの数は非常に少なかった (約 5)。そのバージョンのプロトコルでは、各ノードはアクティブに接続されているすべてのノードにリクエストを転送し、それらのノードはリクエストを転送します。これは、パケットが送信者から所定のホップ数(最大 7) に到達するまで続きます。[19]
バージョン0.6（2002 [20]）以降、Gnutellaはリーフノードとウルトラノード（ウルトラピアとも呼ばれる）で構成された複合ネットワークとなっている。リーフノードは少数のウルトラピア（通常3つ）に接続され、各ウルトラピアは32を超える他のウルトラピアに接続されている。この高い出次数により、クエリが移動できるホップの最大数は4に削減された。
リーフとウルトラピアは、クエリ ルーティング プロトコルを使用して、クエリ ルーティング テーブル (QRT) を交換します。これは、ハッシュされたキーワードで構成される 64 Kiスロットと最大 2 Miスロットのテーブルです。リーフ ノードは、接続されている各ウルトラピアに QRT を送信し、ウルトラピアは、すべてのリーフの QRT (128 Kiスロットに縮小) と独自の QRT (ファイルを共有している場合) をマージして、それを自分のネイバーと交換します。次に、クエリの単語をハッシュし、それらのすべてが QRT で一致するかどうかを確認することで、クエリ ルーティングが行われます。ウルトラピアは、クエリをリーフ ノードに転送する前、およびこれがクエリが移動できる最後のホップである場合は、クエリをピア ウルトラ ノードに転送する前に、そのチェックを行います。
検索要求が結果を返すと、結果を持つノードが検索者に連絡します。従来の Gnutella プロトコルでは、クエリ自体にノードの識別情報が含まれていなかったため、応答メッセージはクエリがたどったルートに沿って返送されました。この方式は後に改訂され、検索結果はUDP経由で、検索を開始したノード (通常はノードのウルトラピア) に直接配信されるようになりました。したがって、現在のプロトコルでは、クエリにはいずれかのノードのIP アドレスとポート番号が含まれます。これにより、Gnutella ネットワークを経由するトラフィックの量が減り、スケーラビリティが大幅に向上します。[21]
ユーザーがファイルをダウンロードすることに決めた場合、ファイル転送をネゴシエートします。要求されたファイルを持つノードがファイアウォールで保護されていない場合、クエリ元のノードは直接そのノードに接続できます。ただし、ノードがファイアウォールで保護されていて、ソース ノードが着信接続を受信できない場合、ファイルをダウンロードしたいクライアントは、リモート クライアントが代わりに接続を開始する (ファイルをプッシュする) ように、いわゆるプッシュ要求をサーバーに送信します。当初、これらのプッシュ要求は、クエリの送信に使用した元のチェーンに沿ってルーティングされていました。ルートが頻繁に切断され、ルーティングされたパケットは常にフロー制御の対象となるため、これは信頼性が低いものでした。この問題に対処するために、プッシュ プロキシが導入されました。これらは通常、リーフ ノードのウルトラピアであり、検索結果で通知されます。クライアントは HTTP 要求を使用してこれらのプッシュ プロキシの 1 つに接続し、プロキシはクライアントに代わってリーフにプッシュ要求を送信します。通常、UDP 経由でプッシュ要求をプッシュ プロキシに送信することもできます。これは、TCP を使用するよりも効率的です。プッシュプロキシには2つの利点があります。まず、ウルトラピアリーフ接続はルートよりも安定しています。これにより、プッシュリクエストの信頼性が大幅に向上します。次に、Gnutellaネットワークを介してルーティングされるトラフィックの量が減少します。[22]
最後に、ユーザーが切断すると、クライアントソフトウェアは既知のノードのリストを保存します。これには、クライアントが接続していたノードと、ポンパケットから学習したノードが含まれます。クライアントは、次回起動時にこれをシードリストとして使用し、ブートストラップサービスから独立します。[23]
実際には、Gnutella ネットワーク上でのこの検索方法は、信頼性が低い場合が多かった。各ノードは、通常のコンピュータ ユーザーであるため、常に接続と切断を繰り返すため、ネットワークが完全に安定することはなかった。また、Gnutella での検索の帯域幅コストは、接続ユーザーの数に応じて指数関数的に増加し、[24]接続が飽和し、低速ノードが役に立たなくなることがよくあった。そのため、検索要求は頻繁に破棄され、ほとんどのクエリはネットワークのごく一部にしか到達しなかった。この観察から、Gnutella ネットワークはスケーラブルでない分散システムであることが判明し、分散ハッシュ テーブルの開発につながった。分散ハッシュ テーブルは、はるかにスケーラブルだが、キーワード検索ではなく完全一致検索のみをサポートしている。[25]
ボトルネックの問題に対処するため、Gnutella の開発者は、ウルトラピアとリーフの階層型システムを実装しました。すべてのノードを同等とみなすのではなく、ネットワークに入るノードはリーフとしてネットワークの「エッジ」に保持されます。リーフはルーティングを提供しません。メッセージをルーティングできるノードは、ウルトラピアに昇格されます。ウルトラピアは、リーフ接続、ルート検索、ネットワークメンテナンスメッセージを受け入れます。これにより、検索がネットワークを通じてさらに伝播し、トポロジのさまざまな変更が可能になります。これにより、効率とスケーラビリティが大幅に向上しました。[26]
さらに、gnutella はトラフィックのオーバーヘッドを減らし、検索をより効率的にするために、他の多くの技術を採用しました。最も注目すべきは、クエリ ルーティング プロトコル (QRP) とダイナミック クエリ (DQ) です。QRP を使用すると、検索はファイルを持っている可能性のあるクライアントにのみ届くため、まれなファイルの検索がはるかに効率的になります。DQ を使用すると、プログラムが十分な検索結果を取得するとすぐに検索が停止します。これにより、人気のある検索によって発生するトラフィックの量が大幅に削減されます。[27]
Gnutella を分散化することで得られる利点の 1 つは、ネットワークをシャットダウンすることが非常に困難になり、どのコンテンツが利用可能になるかをユーザーのみが決定できるネットワークにすることができることです。ネットワーク全体が中央サーバーに依存していたNapsterとは異なり、Gnutella は 1 つのノードをシャットダウンしてもシャットダウンできません。分散化されたネットワークでは、悪意のある人物がネットワークのコンテンツを制御したり、中央サーバーを制御してデータを操作したりすることはできません。[28]
プロトコルの機能と拡張
Gnutellaはかつて、純粋にクエリフラッディングベースのプロトコルで動作していました。時代遅れのGnutellaバージョン0.4ネットワークプロトコルは、5つの異なるパケットタイプを採用しています。[29]
- ping: ネットワーク上のホストを検出する
- pong: ping への返信
- クエリ: ファイルを検索する
- クエリヒット: クエリへの返信
- push: ファイアウォールサーバのダウンロード要求
これらのパケットは検索を容易にします。ファイル転送はHTTPによって処理されます。[30]
Gnutella プロトコルの開発は現在、Gnutella 開発者フォーラム (GDF) が主導しています。多くのプロトコル拡張がソフトウェアベンダーや GDF のフリー Gnutella 開発者によって開発され、現在も開発中です。これらの拡張には、インテリジェントクエリルーティング、SHA-1チェックサム、 UDP経由のクエリヒット転送、UDP 経由のクエリ、 TCP経由の動的クエリ、UDP 経由のファイル転送、XMLメタデータ、ソース交換 (ダウンロードメッシュとも呼ばれる)、スライスでの並列ダウンロード (スウォーミング) などがあります。[30]
Gnutella プロトコル開発ウェブサイトでは、これらのプロトコル拡張を Gnutella 0.6 仕様で最終決定する取り組みが行われている。Gnutella 0.4 標準は時代遅れだが、すべての拡張が今のところ提案として存在しているため、最新のプロトコル仕様のままである。実際、現在 0.4 ハンドシェイクで接続するのは困難または不可能である。GDF の開発者によると、新しい開発者は作業中の仕様を使用してバージョン 0.6 を追求すべきである。[31]
Gnutellaプロトコルは現在も開発中です。古いGnutella 0.4から受け継いだ複雑さを完全に排除し、新しいメッセージアーキテクチャを設計しようとする試みにもかかわらず、Gnutellaは現在までで最も成功したファイル共有プロトコルの1つとなっています。[32]
ソフトウェア
以下の表は、Gnutella ネットワークをサポートするいくつかのアプリケーションの一般情報と技術情報を比較したものです。表は、Gnutella クライアントの完全なリストを示すものではありません。表は、現在の Gnutella ネットワークに参加できるクライアントに限定されています。
一般仕様
中止されたプロジェクト
Gnutellaの機能
注記
- ^ クライアント間の直接チャットを指します。IRC チャットは含まれません。IRC チャットは、同じアプリケーション内で埋め込まれた HTTP ブラウザ ウィンドウを通じて利用することもできます。
- ^ UPnP 制御をサポートするルーターまたはモデム/ゲートウェイの組み合わせでポート転送を自動的に構成します。
- ^ 信頼性の高いUDPプロトコルは、ユーザーがポート転送を行わない場合や行えない場合、NAT 間転送 (ファイアウォール間転送または「ホールパンチング」と呼ばれることもあります) を提供します。
- ^ GWC はトラフィックの過負荷と長期的な信頼性に関する問題を抱えていたため、UDP ホスト キャッシュが推奨されるブートストラップ メソッドになりました。ただし、一部の GWC は古いソフトウェアのために引き続き利用可能です。
- ^ ウルトラピアの依存リーフとしてクライアント モードのみ。
- ^ ab 出次数が高くないので、現在の形式では使用できません。
- ^ バージョン 0.9.2.7
- ^ abc LimeWire と gtk-gnutella (バージョン r15750 以降) でのみサポートされているKademliaベースの Mojito DHT ネットワーク経由。これは、ほとんどの gnutella クライアントでサポートされているSHA-1検索とはまったく異なります。
- ^ gtk-gnutellaバージョン 0.98.4 以降。
- ^ ab LimeWire クライアントは利用できなくなったため、FrostWireのように LimeWire のコード ベースの大部分を共有するクライアントが代替手段を提供できます。
- ^ ab ポートトリガーまたはファイアウォール間(FW2FW)。
- ^ ab UPnP による自動設定、または LimeWire ファイアウォール オプションによる手動設定
- ^ SSH経由でトンネリングできるSOCKSプロキシ経由。
- ^ バージョン 2.2.4.0 以降
- Morpheus は大きく異なり、GnucDNA エンジンとは完全に独立したコードを持つ可能性があります。Morpheus は最新のウルトラピアとして機能しますが、他の GnucDNA クライアントは機能できません。
- Gnucleusと Kiwi Alpha はGnucDNAエンジンを使用します。
- BearShare 5.2 シリーズの機能制限版であるBearFlixでは、画像またはビデオのみを検索でき、共有されるビデオは比較的短い長さに制限されています。
- giFTcurs、Apollon、FilePipe、giFToxic、giFTui、giFTwin32、KCeasy、Poisoned 、Xfactor は、 giFTエンジンの GUI フロントエンドです。
- etomi は古いShareazaネットワーク コードを使用します。
- MP3 Rocket、360Share、LemonWire、MP3Torpedo、DexterWire はLimeWireの派生です。
- FrostWire (バージョン 4.21.8 まで) は LimeWire 4.18 とほぼ同じですが、バージョン 5.00 以降では gnutella は使用されなくなりました。
- Acquisition と Cabos は、 LimeWireエンジンをオーバーレイするカスタム フロントエンドです。
- LimeWire Pirate Edition (5.6.2) は、未リリースのLimeWire 5.6.1 アルファの復活バージョンであり、自動更新 (警告付き) を除いた同様の機能と、検索やダウンロードなどのコア機能を無効にする集中リモート コントロールが削除されています。
グヌーテラ2
Gnutella2 プロトコル (G2 と呼ばれることが多い) は、その名前にもかかわらず、Gnutella の後継プロトコルでもなければ、元の Gnutella プロジェクトとも関係がなく、[35]元のプロジェクトから分岐し、Gnutella の名前に便乗した完全に異なるプロトコルです。多くの Gnutella 開発者にとっての悩みの種は、Gnutella2 の名前がアップグレードや優位性を伝え、それが炎上につながったことです。他の批判としては、G2 ピアをブートストラップするために Gnutella ネットワークを使用することや、G2 プロトコルのドキュメントが不十分であることなどが挙げられます。さらに、初期の G2 クライアントの 1 つであるShareazaクライアントの検索再試行頻度が高いため、Gnutella ネットワークに不必要な負荷がかかる可能性があります。[36]
どちらのプロトコルも、2002 年の分岐以来、大きな変更が加えられています。G2 には Gnutella と比べて利点と欠点があります。よく挙げられる利点は、Gnutella2 のハイブリッド検索が、オリジナルの Gnutella のクエリフラッディングよりも効率的であるということです。しかし、Gnutella は、2002 年にクエリ ルーティングを開始し、クエリ フラッディングをより効率的な検索方法に置き換えました。これは、2001 年に Limewire の開発者によって提案されました。[37] [38] [39] Gnutella の利点は、数百万に上る大規模なユーザー ベースです。[3] G2 ネットワークは、約 1桁小さいです。[40] 現在の形式では、プロトコルを比較することは困難です。どちらのネットワークでも、クライアントの選択は、おそらくエンド ユーザーに同じくらい影響します。
参照
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外部リンク
Wikibooks には、ピアツーピア (P2P) の世界/ネットワークとプロトコル/Gnutellaに関する書籍があります。
- Gnutella フォーラム 公式ユーザーサポート掲示板
- Gnutella プロトコル開発 Wiki (インターネット アーカイブ、2009 年)
- Gnutella プロトコル開発ポータル (インターネット アーカイブ上)
- Gnutella 公式サイト (インターネット アーカイブ上)
- GnuFU、Gnutella For Users: ユーザーフレンドリーなスタイルで Gnutella ネットワークの内部動作を説明します。
- GNUのGnutellaについて
- グラスノスチテスト Gnutellaトラフィックシェーピング(マックスプランクソフトウェアシステム研究所)