Escribe Federico Larumbe [+]

La descentralización y la democratización

Redes entre pares (P2P)

La esencia distribuida de Internet permitió el surgimiento de Redes entre Pares y la distribución de contenidos a muy bajo costo. El nuevo modelo permite a los artistas difundir su producción sin la necesidad de las empresas distribuidoras, lo cual pone en jaque el modelo anterior. ¿Cómo funciona Internet y qué protocolo hace que sea una red descentralizada? ¿Qué diferencias hay entre compartir archivos en una Red entre Pares y utilizar un servidor web? ¿Cómo afecta a los proveedores de Internet estas nuevas redes?

Los orígenes de Internet, la red de redes de información, se remontan a 1969 en la Agencia de de Investigación de Proyectos Avanzados (ARPA) [1] perteneciente nada menos que al Departamento de Defensa de los Estados Unidos, como medio de comunicación para los distintos organismos del país. La característica principal y distintiva de la red de redes es que debería ser descentralizada y tolerante a las fallas propias de la red. Si se descomponiera cualquier nodo (computadora) de la red, la misma debería continuar funcionando. Esta característica de red descentralizada hizo que la misma sea difícilmente gobernable, que los contenidos sean muy variados y de esta forma implicó que sea altamente anárquica y democrática. Esto también fue posible gracias a que los primeros nodos fueron implementados en las Universidades para comunicación de resultados científicos. En Argentina, el primer nodo fue construido por un grupo de docentes y estudiantes de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires en el año 1986 y luego se creó el Centro de Comunicación Científica (CCC) que se ocupó del armado y mantenimiento de una red nacional[8]. Esta red también fue muy importante porque sirvió de ejemplo a los otros países de la región.

Veamos un esquema del protocolo de transmisión que utiliza el Protocolo de Internet (TCP/IP) con un ejemplo. Este protocolo permite a dos computadoras cualesquiera del mundo comunicarse entre sí. Como primera medida es necesario la identificación de las computadoras. Para eso se le asigna a cada computadora un número llamado dirección IP, que cumple la misma función que un número de teléfono. Una persona X quiere enviar desde una computadora de Buenos Aires cuyo número es 182, una carta a otra persona Y en Rosario que usa la computadora 824. La computadora dividirá la carta en fragmentos numerados y colocará cada uno en un paquete IP, enviará los paquetes por la red y cuando la computadora de Y los reciba recompondrá los fragmentos en el orden original. Cada paquete de información transitará por una serie de nodos intermedios de la red. Como estos nodos pueden ser más veloces o más lentos de acuerdo a la cantidad de información que manejan en ese momento, los paquetes pueden tomar distintos caminos. Los paquetes le llegan a B en distintos momentos y en distinto orden. Si un nodo intermedio de la red es desconectado en el momento que manejaba uno de los paquetes de la carta, el mismo se perdería. Luego de un tiempo, B notaría que no le llegó uno de los fragmentos de la carta, entonces enviaría un mensaje a A por la misma red para que le reenvíe el fragmento perdido. Este protocolo de Internet le permite ser una red descentralizada y tolerante a fallas.

Los servicios principales de Internet tales como la web y el e-mail utilizan este protocolo para comunicar a las computadoras. Sin embargo, en estos casos interviene un nodo diferenciado de la red, un servidor. Las computadoras personales no se conectan entre sí directamente para enviarse un e-mail, sino que cada uno se conecta a un servidor de mails que se conecta con los otros servidores de mails. Entonces, si X le quiere enviar un mail a Y la computadora de X se conecta al servidor que maneja sus correos, le entrega el mail, éste se lo entrega al servidor de mail de Y y la computadora de Y se conecta a su servidor para recibir el correo. En cada una de estas tres conexiones, se utiliza el protocolo que vimos antes.

En el servicio web sucede algo parecido. Si X quiere publicar en Internet un sitio personal, crea los archivos necesarios y los copia a un servidor que almacena sitios web. Las computadoras de las personas que quieren ver la publicación se conectan al servidor, se descargan los archivos que publicó X y de esa forma el navegador web visualiza el sitio personal de X. Veamos qué pasaría si un grupo de personas utiliza este esquema para compartir archivos. Cada uno se conecta al servidor para copiar los archivos que desea ofrecer a los otros y a su vez descarga los archivos que le interesa que hayan subido los otros usuarios. En este esquema se ve que el servidor realiza muchas más conexiones que las computadoras de los usuarios, por lo cual debe tener una capacidad de transferencia mucho mayor que los usuarios. Si cada usuario pide 5 archivos por día, ofrece 5 archivos por días y hay 10 usuarios, cada usuario manejará 10 transferencias y el servidor manejará 100 transferencias por día. Si se agrega una nueva persona, la cantidad de transferencias por usuario será la misma, aunque el servidor manejará 110 transferencias, contando las 10 transferencias del nuevo usuario.

Red con un servidor, 10 computadoras clientes y 10 conexiones por cada una.

Claramente se ve que cuantas más personas ingresan al grupo, más conexiones recibe el servidor y así llega un punto en que el servidor llena su capacidad de transferencia de información. Para solucionar este problema, surge otra arquitectura de servicios de Internet en la que se intenta que no haya nodos distinguidos, sino que todos los nodos de la red sean similares. Así nacen las Redes entre Pares (Pair-to-Pair, P2P)[2][3] en las cuales no hay un servidor que brinda el servicio, sino que los nodos se comunican directamente entre sí. Se utilizan generalmente para intercambiar archivos entre múltiples usuarios. Estas redes son descentralizadas ya que los archivos no se ubican en un grupo reducido de servidores, sino que están en las computadoras de los usuarios de la red. En este esquema la cantidad de usuarios no afecta el desempeño del sistema porque cuando se agrega una computadora aumentan la cantidad de transferencias de todo el sistema, aunque también aumenta la capacidad total de transferencia.

Una Red de Pares de 5 computadoras

Veamos un ejemplo con esta nueva arquitectura. Llamaremos nodos a las computadoras porque son elementos que participan en una red. Consideremos un escenario donde cada nodo se conecta con otros 10 nodos: 5 pedidos de archivos y 5 ofrecimientos de archivos. Consideremos también un segundo escenario con 11 nodos con 10 conexiones cada uno. El agregado de un nodo no provoca que aumenten la cantidad de conexiones por usuario, sino que se mantienen en 10. Aunque se agreguen 50 computadoras no habrá ningún nodo que maneje más de 10 conexiones. Actualmente, existen distintas Redes entre Pares para compartir archivos, las más utilizadas son eDonkey, la que usa el programa eMule[6], y BitTorrent[7].

Diferencias en el tráfico de información y restricciones de proveedores

Veamos una diferencia importante entre el servicio de publicación Web y el de intercambio de archivos. Cuando una computadora se conecta a un servidor web para ver un sitio realiza un pedido para que le de la página principal. La información que va en el pedido es muy reducida, el mensaje es “Pido página principal”. Una vez que el servidor recibe este mensaje, le envía la página principal a la computadora que tiene mucha más información que el pedido porque contiene todo el texto y las imágenes del contenido. El servicio web tiene esta característica: las computadoras que se conectan al servidor envían poca información y el servidor contesta con mucha información, con lo cual es una conexión asimétrica. Como el servicio web es el más utilizado en Internet los proveedores buscan aprovechar esta característica de tráfico de información para optimizar las conexiones hogareñas. Entonces, las conexiones permiten recibir mucha más información que la que se envía. Por ejemplo, si la conexión permite recibir 100 unidades de información por minuto, permitirá enviar sólo 10 unidades. Para el servicio web esto es óptimo porque se ajusta la característica asimétrica del tráfico.

Sin embargo, las Redes entre Pares tienen un tráfico de información simétrico. Si uno recibe 5 archivos por día, se espera que comparta por lo menos 5 archivos por día. Cada computadora enviaría aproximadamente la misma cantidad de información que la cantidad que recibe. Las conexiones asimétricas no permiten esto porque los proveedores limitan fuertemente la capacidad de envío de información por seguir el modelo de tráfico web.

Otra diferencia en el tráfico de las Redes entre Pares es que es constante y en general con mucho mayor volumen. En el servicio web se reciben archivos en los momentos que una persona mira un sitio. En el servicio P2P los programas para compartir archivos envían y reciben información constantemente. Por ejemplo, una persona ingresa al programa para compartir archivos eMule, busca una serie de películas para descargar y el programa las comienza a descargar de otras computadoras que están conectadas a la red y que tienen esos archivos. El eMule permanece descargando los archivos mientras el usuario realiza otras tareas y también permite a los otros usuarios de la red que obtengan los archivos compartidos de esa máquina. Este tráfico constante también difiere mucho del tráfico esporádico web. Por eso algunos proveedores de Internet filtran el tráfico de P2P en horarios diurnos. Esto afecta mucho el desempeño de la red eDonkey del Emule, en cambio la red Torrent continúa con muy buenas tasas de transferencia.

Proyección de volumen de tráfico por servicio

En el gráfico[11] se ve la gran proporción de tráfico de las Redes entre Pares (P2P), en contraste con el servicio web. Actualmente, crece cada día más el volumen de tráfico de transmisión de videos por Internet. El aumento de la transmisión desde sitios como YouTube, Megavideo y cada vez más sitios particulares incrementa el tráfico asimétrico. En cambio, el uso de videollamadas, los cursos on-line y las videoconferencias incrementarán fuertemente el tráfico simétrico.

Una cuestión pendiente que tienen los programas de intercambio de archivos P2P es la optimización del uso de la red. Cuando uno busca un archivo, obtiene una cantidad de nodos candidatos que lo tienen. El programa elige algunas de estas computadoras y comienza a copiar una parte de cada una. Sin embargo, a la hora de elegir las computadoras no se tiene en cuenta la proximidad de las mismas, con lo cual si uno está en Argentina y comienza a copiarse una parte de una computadora de Japón se utilizará una gran cantidad de enlaces para llegar al destino y por lo tanto gran cantidad de recursos de la red. Hay trabajos de investigación que proponen soluciones a este problema. Una técnica que se estudia es darle mayor prioridad a los nodos más cercanos geográficamente, lo cual aprovecharía mucho más los recursos de la red. El programa usaría muchas más conexiones del mismo proveedor y se evitaría mucho tráfico internacional[10].

Cultura libre y control

Como vimos, en las Redes entre Pares no hay un servidor que contiene todos los archivos, sino que están en las computadoras de las personas que intervienen en la red. Esto hace que la cantidad de copias de cada archivo sea muy grande. En cambio, en los servicios para compartir archivos que utilizan servidores las copias del archivo son reducidas. Por ejemplo, una persona sube una película a un servidor para compartir archivos que pertenece a una empresa concreta. La empresa distribuidora de la película busca evitar la copia de la película, así puede vender sus copias. Luego, exige al servidor de archivos que quite el archivo de circulación, porque en caso contrario iniciaría acciones legales. Por esta razón las películas permanecen poco tiempo en los servidores de archivos. En cambio, en las Redes entre Pares esto es impracticable porque la distribuidora debería contactarse con o iniciar acciones legales a los millones de usuarios del mundo que tienen la copia. En estas redes se aprovecha la misma esencia de Internet de ser una red descentralizada. Así como permite tolerar catástrofes y continuar la red en funcionamiento, también permite tolerar acciones de organizaciones centralizadas.

Estas tecnologías hacen que la copia de información tenga costo despreciable, sólo la conexión a Internet, lo cual pone en jaque al modelo anterior de distribución de contenidos. El autor de un contenido ya no necesita contar con una empresa para distribuir sus creaciones, sino que puede ofrecerlo por Internet fácilmente. Sólo necesita subir el material a una computadora de la Red de Pares y publicar el enlace un su sitio web. Los artistas pueden aprovechar el incremento de visitas a sus sitios web para obtener ingresos por publicidad, aunque seguramente será necesario hacer cambios en su financiación como recibir más ingresos del estado. Es una buena oportunidad para crear un mecanismo que iguale las oportunidades de los artistas.

Este modelo de producción cultural se denomina “Cultura Libre” y se describe también en la entrevista realizada por Hamartia a Diego Saravia [4]. Existen partidos políticos en Europa que levantan la bandera de Internet Libre y están ganando muchos adherentes porque este tema está en el centro del debate gubernamental [5][9].

Logo de Cultura Libre

¿Cómo participar en la red BitTorrent?

Para utilizar la red de BitTorrent es necesario instalar un programa cliente de Torrent (por ejemplo http://www.utorrent.com/) y después buscar torrents en la web. Los torrents son archivos que contienen descripciones de archivos e información de qué usuarios de la red lo tienen. Una forma de buscarlos es mediante Google escribir por ejemplo el nombre de una película y después agregar site:thepiratebay.org que es un sitio muy bueno. Entonces, aparecerá un torrent con su descripción, se baja el archivo de información y se lo agrega al programa. A partir de ese momento lo comienza a bajar. Este programa se puede dejar abierto siempre, aunque es importante limitar el ancho de banda de envío en la configuración (lo que los otros usuarios bajan de las descargas compartidas) para no congestionar nuestra conexión.

Referencias

1. ARPANET, el origen de Internet
2. Redes de pares
3. Historia de las aplicaciones P2P
4. Entrevista a Diego Saravia, por Hamartia
5. “La piratería tiene bandera”, por Eduardo Febbro, Pagina/12.
6. E-mule, un programa P2P de la red eDonkey
7. µTorrent, un programa P2P de la red BitTorrent
8. Línea histórica de Internet en Argentina, por José Soriano
9. Un mundo sin intermediarios, por Luis Diego Fernandez
10. Una aplicación de coordenadas de red para aumentar el tráfico intra-ISP en BitTorrent, por Lic. Jorge Lucángeli Obes
11. El gráfico de la evolución del tráfico de Internet es provisto por CISCO.