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Bittorrentish

Introdução

Projeto criado segundo trabalho final da disciplina de Redes de Computadores, no curso de Tecnologia em Análise e Desenvolvimento de Sistemas da Universidade do Estado de Santa Catarina (UDESC). A aplicação consiste em uma implementação dos aspectos e funcionamento básico do protocolo bittorrent, utilizado para compartilhamento de arquivos grandes entre vários computadores de maneira eficiente.

Requisitos

Deve ser implementado um programa que simuel o comportamento do protocolo BitTorrent, considerando os seguintes aspectos:

  • Os nós da rede estão participando da distribuição de um arquivo grande.
  • Um novo nó ao entrar na rede P2P deve contatar um Tracker (um servidor centralizado) e solicitar a ele a lista de nós que fazem parte do torrent naquele momento. O Tracker entrega a lista de pares e os pedaços que cada um tem. A conexão com o servidor é via o protocolo TCP.
  • O cliente recebe a lista (que deve conter no mínimo 2 outros pares), e deve solicitar o arquivo mais raro primeiro a um outro par via conexão TCP. A lista deve conter o número IP de destino, porta de destino e pedaços dos arquivos que o par tem.
  • O cliente escolhido deve enviar o pedaço do arquivo que foi solicitado. Neste momento, a conexão entre o cliente e o outro nó (par) é P2P.
  • A cada 3 minutos os clientes enviam automaticamente a lista de pedaços do arquivo que disponibilizam ao Rastreador (Tracker).

Funcionamento

  • O protocolo bittorrent é composto um servidor central e várias outras máquinas que se conectam ao servidor e entre si.

  • O servidor é chamado de Tracker, enquanto as máquinas que se conectam são chamadas de pares ou peers.

  • O Tracker é responsável por armazenar uma lista de todos os pares conectados e quais arquivos cada um possui.

  • Um par, ao se conectar, envia uma requisição ao tracker, que responde com esta lista.

  • Este par, então, consulta a lista e seleciona o arquivo mais raro, e faz uma requisição direta para a máquina que possui aquele arquivo específico.

  • Têm-se, então, uma conexão P2P híbrida.

  • A cada 10s, cada par envia uma mensagem de ping ao tracker, que significa que este par ainda está conectado.

  • A cada 20s, cada par envia para o tracker uma lista dos arquivos que possui. O tracker, então, atualiza a própria lista.

  • A cada 15s, o tracker faz uma limpeza da lista, de modo que pares que não enviaram uma mensagem de ping desde a última limpeza serão retirados da lista.

  • A cada 30s, pares que não possuem todos os arquivos:

    • Consultam a lista de arquivos que receberam do tracker, selecionam o arquivo mais raro
    • Selecionam aleatóriamente um dos pares que possuem esse arquivo
    • Abrem uma conexão direta com dado par e solicitam o arquivo

  • Quando um par possui todos os arquivos listados:

    • Para de enviar solicitações de download
    • Continua enviando a lista de arquivos que possui para o tracker, para fins de tolerância a falhas por parte do tracker
    • Continua aceitando solicitações de download por parte de outros pares

  • Uma máquina deve rodar o arquivo server.py o tempo todo. Esta máquina faz o papel do Tracker. O tracker é um servidor que guarda uma lista com as informações necessárias para conexão com outros pares (endereço IP e porta), assim como a lista de arquivos que cada par possui. O tracker não possui nenhuma parte do arquivo.

  • Outras máquinas (sem número limite), rodam o arquivo client.py. Estas máquinas se conectarão ao tracker para receber a lista, e, posteriormente, a outros clientes para solicitar os pedaços do arquivo.

  • Caso um par se desconecte, este será retirado da lista do tracker na próxima rodada de atualização da lista.

Setup de testes

  • Foi implementado um script em Shell para configurar e rodar um pequeno ambiente de testes do sistema, no qual serão criados 1 servidor e 4 clientes.
  • O arquivo test.sh, portanto, cumpre as seguintes funções:
    • Cria um diretório de testes, que está listado no .gitignore
    • Copia os arquivos e cria cópias do client.py, modificando o conteúdo do mesmo de acordo com as necessidades de cada cliente.
    • De acordo com a presença ou ausência do parâmetro tmux ao rodar o script (como em ./test.sh tmux):
      • Cria uma nova janela de terminal, instancia uma sessão de tmux e roda 1 servidor e 4 clientes, em uma organização intuitiva de painéis
      • Cria uma nova janela de terminal para o servidor e cada um dos clientes.
      • Clique aqui para saber mais sobre o tmux.

Observação

  • Por padrão, o servidor (server.py) roda em modo de desenvolvimento, aceitando diversas conexões com o mesmo IP e diferenciado-os por porta, para o contexto de que o desenvolvedor está rodando o servidor e clientes em sua mesma máquina.
  • Para rodar o servidor em modo de "produção", no qual essa diferenciação é feita a partir do socket do cliente, ou seja, o conjunto IP + porta, basta subir o server.py, adicionando a flag --remote ao comando.

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