Mobile-P2P - der Esel kommt aufs Handy

Forscher entwickeln P2P-Architektur für mobiles File-Sharing. Peer-to-Peer-Netze – insbesondere zum Tausch von Musik und Filmen – sind wohl ohne Frage eine der wesentlichen Wachstumskräfte für breitbandige Internetanschlüsse, die ohne zeitabhängige Abrechnung auskommen. Inwieweit sich das Konzept P2P ganz allgemein auch auf mobile Netze übertragen lässt, ist Thema eines Forschungsprojekts, das Siemens Communications zusammen mit der Universität Würzburg und der Universität Passau durchgeführt hat – schließlich suchen Netzbetreiber nach Möglichkeiten, den Traffic in ihren Netzen zu erhöhen, insbesondere im Hinblick auf UMTS. Zudem erschien mit MopiPhant jetzt eine eMule-Client für PocketPC.

5. April 2005 um 12:03 Uhr / Jens Ihlenfeld

Im Rahmen des Forschungsprojekts "Mobile Peer-to-Peer" (MoPi) haben die Forscher zunächst am Beispiel von eDonkey untersucht, ob es technisch überhaupt machbar und sinnvoll ist, P2P-Systeme über GPRS- oder UMTS-Netze abzuwickeln. Was angesichts geringer Bandbreiten, P2P-hinderlicher Netzbetreiber-Konfigurationen und hier zu Lande hoher Tarife auf den ersten Blick absurd erscheinen mag, könnte sich mit einigen Anpassungen aber zu einem sowohl für Nutzer als auch für Netzbetreiber höchst interessanten Ansatz entwickeln, erläutert Frank-Uwe Andersen, Projektleiter bei Siemens Communications.

Gemessen wurden zunächst Download-Zeiten für verschiedene Dateien wie Klingeltöne, Java-Spiele und MP3-Songs per GPRS und UMTS sowohl über das öffentliche Internet als auch über ein VPN sowie direkt von einem Handy zum anderen wie auch von Mobiltelefon zum Internet.

T-Mobile bot im Testzeitraum (2004) einen direkten IP-Verkehr zwischen Handys an, so dass der Einsatz von VPN hier nicht notwendig war. Deutliche Abstriche sind allerdings vor allem bei direkten Verbindungen von Handy zu Handy zu verzeichnen, schließlich müssen hier grundsätzlich zwei Strecken per Mobilfunk überbrückt werden. Die Zahl wiederholter Paketübertragungen durch Paketverluste bei der Übermittlung mittels UMTS war gering und lag bei unter 0,5 Prozent. Je nach Netzbetreiber gab es aber deutliche Unterschiede, was abgebrochene Downloads angeht. Auch scheint eDonkey anfälliger als einfache Dateiübertragungen per FTP zu sein, was aber auch am frühen Stadium der Endgeräte und Netze liegen kann, so die Forscher.

Wirklich sinnvoll erscheint die Nutzung mobiler P2P-Netze vor dem Hintergrund der gemessenen Ergebnisse aber nur in UMTS-Netzen, meint Professor Tran-Gia vom Lehrstuhl für verteilte Systeme an der Universität Würzburg – GPRS scheint vor allem in Bezug auf große Dateien zu langsam. In gemischten Umgebungen von mobilen und festen, drahtgebundenen Peers ergeben sich zudem Geschwindigkeitsvorteile durch Multi-Source-Downloads (MSD).

Auf Basis dieser Messergebnisse schlägt das Forscherteam um Frank-Uwe Andersen und Dr. Cornelia Kappler (beide Siemens), Dr. Kurt Tutschku, Prof. Phuoc Tran-Gia (beide Unversität Würzburg) und Prof. Hermann de Meer (Universität Passau) mit ihren Mitarbeitern Andreas Mäder und Jens Oberender eine leicht modifizierte P2P-Architektur vor, die helfen soll, die Flaschenhälse mobiler P2P-Netze zu umgehen, um so eine effiziente und effektive Nutzung von P2P-Systemen auch in mobilen Netzen zu ermöglichen. Denn auch in UMTS-Netzen, die mit HSDPA Geschwindigkeiten von rund 1,4 MBit/s im Downstream erreichen, fallen die Upstream-Bandbreiten noch recht bescheiden aus und die Funkübertragungen weisen allgemein noch immer höhere Latenzzeiten auf als für drahtgebundene Übertragungen.

Die Forscher führen nun drei neue Elemente in die bestehende P2P-Architektur ein: einen erweiterten Index-Server, einen Cache-Peer und einen Crawler (die beiden letzteren verhalten sich wie normale Peers, sind aber besonders leistungsfähig ausgelegt), die alle drei vom Netzbetreiber kontrolliert werden. Dem Index-Server werden alle Anfragen nach Ressource-IDs mitgeteilt, so dass dieser populäre Ressourcen, die besonders häufig nachgefragt werden, identifizieren kann.

Um von diesen Informationen profitieren zu können, wird ein Cache-Peer eingeführt, der die so ermittelten, besonders populären Ressourcen zwischenspeichern kann, erklärt Dr. Tutschku. Mobile Peers müssen allerdings dazu gebracht werden, bevorzugt auf diesen Cache-Peer zuzugreifen, sofern dort die gewünschten Daten zur Verfügung stehen. Dafür sorgt ebenfalls der Index-Server: Sofern eine zwischengespeicherte Kopie vorliegt, wird der Cache-Peer als Quelle für diese Datei zurückgeliefert.

Der Crawler stellt die Verbindung zwischen den Index-Servern sowie den zugehörigen P2P-Communities innerhalb des Mobilfunknetzes und Festnetz-Index-Servern her. Schließlich ist es wünschenswert, die mobilen Peers davon abzuhalten, Verbindungen nach außen aufzubauen, könnten sie dann doch nicht von den Vorteilen der erweiterten P2P-Architektur profitieren.

Der rechtliche Aspekt bleibt dabei zunächst außen vor, mobiles File-Sharing ist schließlich auch ohne die Technik der Forscher machbar, wenn auch weniger effizient. Zudem können auch DRM-gestützte Systeme von der Technik profitieren.

Die Forscher rücken vor allem die einfache Benutzung durch eine textuelle Indexierung und die Textsuche in Dateinamen bei P2P-System in den Mittelpunkt ihrer Betrachtung. Der Nutzer muss zudem nicht alle seine Inhalte "blind" hochladen, nur in der Hoffnung, dass irgendwer diese später herunterladen kann, wie es beispielsweise bei aktuellen Foto-Sharing-Angeboten der Fall ist. Dennoch steht eine große Vielfalt an Inhalten zur Verfügung. Auch der psychologische Aspekt – die Befriedigung von Neugier – wird durch den Ansatz beibehalten.

Mit MopiPhant 0.3.7 von Daniel Schlosser existiert mittlerweile ein eMule-Client für die WindowsCE-Plattform PocketPC und somit theoretisch auch für entsprechende Smartphones wie XDA oder MDA. Die Software soll sich auf Geräten, die über Microsofts .NET-Compact-Framework verfügen, nutzen lassen. Das sind laut Microsoft Geräte mit PocketPC 2000, PocketPC 2002 sowie Geräte mit Windows CE .NET 4.1. Die Software ist aber noch in einem frühen Stadium und auf nur wenigen Geräten getestet.

Der MopiPhant kann von der speziellen P2P-Architektur des MoPi-Projekts profitieren, funktioniert aber auch ohne diese. Die Grundlage für entsprechende Applikationen existiert, seit es IP-Stacks auf mobilen Endgeräten gibt, insbesondere wenn Java- oder .NET compact als Ausführungsumgebungen vorhanden sind.

Der Ansatz hat aber auch noch einen positiven Nebeneffekt, zumindest für den Mobilfunkbetreiber. Dieser hat so die Kontrolle über die so getauschten Inhalte und kann außerdem dafür sorgen, dass möglichst viel vom ansonsten hoch-redundanten P2P-Traffic im eigenen Netz verbleibt.

Mit kommenden UMTS-Techniken wie HSDPA erwarten die Forscher positive Einflüsse auf mobiles P2P. Für entsprechende Inhalte sorgen nicht zuletzt Kamera-Handys mit wachsender Auflösung.