Co je Peer-to-Peer architektura?
Zjednodušeně řečeno představuje PTP architektura rovnocenné propojení několika (minimálně dvou, zpravidla mnoha) počítačů. Jaký je praktický rozdíl? U standardních architektur typu Master-Slave (otrok-pán) existuje počítač nadřazený a počítače jemu podřízené. Například v počítačové síti je nadřazený počítač zpravidla ten, který ověřuje přístupová hesla a rozhoduje, které služby může který podřízený počítač používat. U PTP architektury je schopen každý počítač ověřovat přístupová práva individuálně a nepotřebuje k tomu žádný nadřazený server. Právě vyspělost mechanismu práv dělá značné rozdíly mezi jednotlivými PTP sítěmi a jejich výkoností.Ve světě počítačů se PTP sítě zatím používají spíše pro jednoduché aplikace. Nás ale bude zajímat, jak vypadá myšlenka PTP v mobilních sítích.
Také mobilní sítě doposud uvažovaly pouze v intencích Master-Slave architektury, kdy jednotlivá řídící střediska mobilních sítí centrálně jako Master rozhodovala o službách, jež jsou poskytovány jednotlivým mobilním telefonům (Slave). Pokud někdo narušil funkčnost řídícího centra sítě, nebudou mobilní telefony fungovat – nedovolají se.
To je samozřejmě značná nevýhoda. Právě kvůli centrálnímu ovládání a správě sítě jsou současné mobilní (ostatně i všechny jiné) Master-Slave sítě velmi zranitelné. Stačí poškodit centrum sítě a celá síť je mimo provoz. V době narůstající počítačové zločinnosti i hrozby teroristických útoků jde o velmi vážné nebezpečí, jež není radno podceňovat.
Ochraně řídících center sítí se věnuje veliká pozornost, ale ani ta nestačí. Jako příklad můžeme použít známou havárii sítě AT&T ze dne 15. ledna 1990, kdy díky primitivní softwarové chybě v systému ústředen této společnosti se většina těchto ústředen zhroutila. Telefonní síť v USA ten den prakticky nefungovala. Ačkoliv se nejprve spekulovalo o hackerském útoku, později se ukázalo, že šlo opravdu o chybu v softwaru, jaká se může stát komukoliv.
Právě takovéto riziko by sítě PTP měly minimalizovat. V případě výpadku jedné části sítě nebo jednoho počítače v síti nelze používat pouze prostředky havarovaného počítače, spojení s dalšími počítači není ohroženo.
Podobně je tomu u mobilní sítě vystavěné na architektuře PTP.
Nyní musíme udělat nutný krok stranou: zatímco u počítačů je technologie propojení na bázi PTP velmi snadno realizovatelná a vlastně jde jen o dovybavení počítačů náležitým softwarem, u telekomunikačních sítí to už není taková legrace. V mobilních telefonech totiž software jen tak snadno takhle zásadně neupgradujete a stejně tak infrastrukturu sítě jen tak nevyhodíte. Proto se o PTP architektuře v telekomunikačních sítích hovoří jen zřídka. Podstatným důvodem, proč se naše povídání bude věnovat vlastně jen mobilním sítím a ne klasickým pevným telefonním sítím, je ten, že pevné telefonní sítě vlastně postrádají počítač – klasický telefon je jen odesilatelem zvuku (tonová nebo pulsní volba plus hovor), sám ale neobsahuje žádný počítač nebo mikroprocesor. Oproti tomu mobilní telefon je již sofistikovaný mikropočítačový systém – už od sítí NMT se lze o jeho výpočetní sílu docela slušně opřít. A protože PTP síť potřebuje počítače, nelze u klasických telefonních sítí o aplikaci PTP uvažovat tak snadno.
Peer-to-peer architektura - historie
Prvním průkopníkem PTP architektury v telekomunikacích byl zřejmě Ericsson. Od této firmy vzešlo ostatně mnoho zajímavých myšlenek a technologií a je jen ke škodě této firmy, že většina z nich zůstala jen v návrhu. Myšlenka PTP byla u Ericssonu původně jen vtípkem několika mladých konstruktérů na počátku devadesátých let. Myšlenky si všimlo oficiální vedení Ericssonu a nechalo ji dále rozpracovat do podoby projektu ArimaNet.Ačkoliv nakonec celý projekt ArimaNet nebyl nikdy oficiálně publikován, přesto se jeho části využily a několik myšlenek bylo ventilováno v diskusních konferencích na internetu.
Části PTP architektury z projektu byly implementovány do bluetooth specifikací a některé části se dokonce mají stát součástí UMTSplus specifikace, tedy součástí sítí 3G. Některé myšlenky se uplatnily přímo v další specifikaci vzešlé od Ericssonu pod názvem Comcar. Comcar představuje integraci dalšího downlink pásma do UMTS a to především v kooperaci s digitálními vysílacími systémy terestrické televize DVB-T.
Někdo by mohl namítnout, že PTP není ani v GSM nic nového, že SMS zprávy jsou příkladem PTP v GSM. Nejsou: SMS zprávy potřebují SMS centrum a pokud to nefunguje, máte smůlu. Klasická PTP aplikace SMS by doručovala zprávu přímo na druhý mobil bez nutnosti SMS centra. Zní to jednoduše, ale tak jednoduché to zase není – jak by přeci mobil mohl vědět, kde je mobil adresáta zprávy?
Architektura PTP mobilní sítě
Architektura PTP mobilní sítě předpokládá existenci pouhých tří prvků:- mobilní terminál
- základnová stanice
- sběrné centrum
Pozornější z vás by nyní měli namítnout, že třetí prvek, sběrné centrum, je prohřeškem proti PTP architektuře. V zásadě je to pravda a také sběrné centrum není nezbytně nutný prvek PTP architektury v mobilní síti, je ale prvkem nutným pro komerční nasazení. Sběrné centrum totiž v praxi přijímá a vyhotovuje platby jednotlivých účastníků sítě. Provozovatel sběrného centra tedy vykonává část služeb, jež dnes provádějí mobilní operátoři.
Jak síť založená na těchto třech prvcích funguje? Mobilní terminál je mobilní telefon ve vlastnictví uživatele sítě. Asi největším principielním rozdílem oproti GSM telefonu je skutečnost, že mobilní terminál v PTP síti je schopen nejenom hovory přijímat a iniciovat, ale také najednou přijmout a předat dále, aniž by jej majitel mobilu mohl vyslechnout. Jde o takzvanou Service Retranslation (retranslaci služby).
Retranslace služby
Právě retranslace služby je základním pilířem PTP mobilní architektury, takže se u jejího podrobného vysvětlení chvíli zdržíme. Retranslace služby umožňuje předání služby (například telefonního nebo datového hovoru) jedním mobilním terminálem na jiný mobilní terminál nebo na základnovou stanici. Přiblížíme si to na telefonním hovoru. Pokud chcete telefonovat a nejste v oblasti pokryté signálem základnové stanice, je hovor předán na mobilní terminál ve vašem dosahu, který již je v oblasti pokryté signálem základnové stanice. Těchto předání služeb může proběhnout i více, mezi více mobilními terminály. Těmto skokům mezi terminály se říká Retranslation Hops, retranslační skoky. V praxi byste tedy mohli přeskákat přes několik mobilních telefonů až na základnovou stanici nebo dokonce přímo na cílový mobilní telefon. Pokud jsou mobilní terminály dostatečně blízko sobě, nemusí spolu hovořit přes základnovou stanici, ale hovoří spolu přímo, podobně jako vysílačky.Počet retranslačních skoků má svá omezení. První omezení je účetní a bude se o něm dále hovořit v pasáži věnované placení za služby. Další omezení je technické: každý skok trvá určitou dobu a v případě, že by se na sestavení hovoru čekalo příliš dlouho, může být požadavek na hovor stornován. Dalším limitem může být osobní nastavení každého uživatele, jenž se může rozhodnout nepoužívat retranslaci nebo nepoužívat ji na více než pět skoků. A nakonec může roli hrát i nemožnost retranslace – na retranslační trase není dostatek mobilů, aby se hovor dostal až na základnovou stanici nebo k cíli.
Jak vidíte, retranslace je pro síť velmi podstatná. Díky její existenci je možné, aby spolu telefony komunikovaly podobně jako klasické vysílačky, tedy bez nutnosti mít základnovou stanici. Uživatelé, kteří jsou mimo oblast pokrytou signálem, si jednoduše předávají hovory mezi sebou a pokud je mezi nimi určitý rozestup, mohou si vlastně sami vytvořit značné pokrytí. Jediný problém je, že z jiných částí sítě by se do takovéto podsítě nedalo dovolat a z této podsítě by se nedalo volat do jiných částí telefonní sítě. Jedinou variantou by bylo „doskákat“ retranslačními skoky na nejbližší základnovou stanici a odtud přejít do sítě.
Mobilní terminál je autonomní prvek sítě. Velmi důležité pro pochopení PTP sítě je skutečnost, že mobilní terminál (tedy mobilní telefon) je zcela autonomním prvkem sítě a kdyby to dávalo smysl, mohli byste si z něj zavolat na něj i bez přítomnosti sítě. V praxi samozřejmě ke komunikaci potřebujete dva mobilní terminály. Ty jsou schopny spolu mluvit přímo, bez existence základnové stanice. Bez základnové stanice nejsou schopny přejít do pevné telefonní sítě a pokud nemají v dosahu jiný mobil, přes nějž by bylo možno retranslačními skoky doskákat na nějakou základnovou stanici, vytvářejí tyto telefony vlastní uzavřenou podsíť. Mezi mobily této podsítě lze ale používat všechny služby jako SMS nebo datové přenosy.
Pokud jste někdy studovali architekturu GSM sítě, určitě nyní přemýšlíte nad tím, jak je to možné. Vlastně jednoduše – všechny prvky GSM sítě se nyní přemístily přímo do mobilního telefonu a staly se decentralizovanými. Může to znít šíleně, je ale třeba si uvědomit, že technologie se posunuly a navíc mobilní terminál nemusí v paměti držet všechna data.
Dokončení zítra
