Erkennung und Vermeidung von unkooperativem Verhalten in Peer-to-Peer-Datenstrukturen

Peer-to-Peer (P2P)-Datenstrukturen (auch bekannt als P2P-Overlays oder Strukturierte P2P-Netzwerke) sind in der Lage, riesige Bestände an (Schlüssel,Wert)Paaren effizient zu verwalten und dabei viele parallele Abfragen zu unterstützen. Dies wird erreicht, indem Datenbestand und Anfragelast auf alle Teilnehmer des Systems verteilt werden. Vorschläge für P2P-Datenstrukturen gehen davon aus, dass die Peers ihren Teil der Anfragelast stets protokollgerecht verarbeiten. Für rationale Peers besteht die ökonomisch dominante Verhaltensweise jedoch darin, Anfragen anderer Teilnehmer nicht zu verarbeiten, sich also unkooperativ zu verhalten. Existierende Vorschläge zum Umgang mit unkooperativen Teilnehmern skalieren zumeist schlechter als die P2P-Datenstruktur selbst, lassen sich angreifen oder umgehen, oder basieren auf Annahmen, die einen Einsatz in der Praxis nicht zulassen. Im Rahmen dieses Beitrags wird FairNet vorgestellt, ein Protokoll, das unkooperatives Verhalten ökonomisch unattraktiv macht. FairNet beruht darauf, dass topologisch benachbarte Peers nachvollziehbare Beobachtungen über geleistete oder verweigerte Arbeit austauschen. Peers, über die zu wenige positive Beobachtungen vorliegen, müssen einen Arbeitsbeweis erbringen, bevor sie am P2P-Netz partizipieren können. Das Protokoll führt dabei zur Entstehung von logischen transitiven Netzen von kooperativen Peers, die unkooperative Knoten von der Anfrageverarbeitung ausschließen und den Arbeitsbeweis als Eintrittsbarriere verwenden.