“Robust Incentive Techniques for Peer-to-Peer Networks” Ιωάννης Ζιαγκλιαβός Παναγιώτης Κατσίκος Ευφροσύνη Κουρή

Πρόβλημα Η έλλειψη συνεργασίας είναι από τις πιο σημαντικές προκλήσεις που καλούνται να αντιμετωπίσουν τα Peer-to-Peer δίκτυα. Η έλλειψη συνεργασίας είναι από τις πιο σημαντικές προκλήσεις που καλούνται να αντιμετωπίσουν τα Peer-to-Peer δίκτυα. Ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των p2p δικτύων εντείνουν το πρόβλημα: Ιδιαίτερα χαρακτηριστικά των p2p δικτύων εντείνουν το πρόβλημα: Μεγάλο πλήθος χρηστώνΜεγάλο πλήθος χρηστών Ασυμμετρία ενδιαφέροντοςΑσυμμετρία ενδιαφέροντος ΣυνεργίαΣυνεργία Εισαγωγή στο δίκτυο με μηδενικό κόστοςΕισαγωγή στο δίκτυο με μηδενικό κόστος Μικρό χρόνο παραμονής στο δίκτυο (high turnover)Μικρό χρόνο παραμονής στο δίκτυο (high turnover) «Προδότες»«Προδότες»

Λύση Μοντελοποιούνται τα p2p δίκτυα χρησιμοποιώντας το Generalized Prisoner’s Dilemma (GPD) και προτείνεται μια ομάδα τεχνικών απόδοσης κινήτρων για συνεργασία (Reciprocative decision function). Μοντελοποιούνται τα p2p δίκτυα χρησιμοποιώντας το Generalized Prisoner’s Dilemma (GPD) και προτείνεται μια ομάδα τεχνικών απόδοσης κινήτρων για συνεργασία (Reciprocative decision function). Οι τεχνικές αυτές, δείχνεται μέσω προσομοίωσης, ότι οδηγούν ένα σύστημα σε σχεδόν βέλτιστα επίπεδα συνεργασίας και είναι: Οι τεχνικές αυτές, δείχνεται μέσω προσομοίωσης, ότι οδηγούν ένα σύστημα σε σχεδόν βέλτιστα επίπεδα συνεργασίας και είναι: Επιλογή serverΕπιλογή server Ατομική κρίση της φήμης κάποιου peerΑτομική κρίση της φήμης κάποιου peer Πολιτικές αντιμετώπισης μηδενικού κόστους εισόδου και εξόδου από το δίκτυοΠολιτικές αντιμετώπισης μηδενικού κόστους εισόδου και εξόδου από το δίκτυο

Τεχνικές (1) Διατηρώντας private history, ο κάθε peer μπορεί να «εμπιστευτεί» πιο εύκολα κάποιον άλλο peer που έχει συνεργαστεί παλιότερα. Διατηρώντας private history, ο κάθε peer μπορεί να «εμπιστευτεί» πιο εύκολα κάποιον άλλο peer που έχει συνεργαστεί παλιότερα. Επιλέγοντας και το server που είχε τα καλύτερα αποτελέσματα στο παρελθόν, η Reciprocative decision function αντιμετωπίζει καλύτερα τους μεγάλους πληθυσμούς των p2p δικτύων και μέτρια επίπεδα turnover. Επιλέγοντας και το server που είχε τα καλύτερα αποτελέσματα στο παρελθόν, η Reciprocative decision function αντιμετωπίζει καλύτερα τους μεγάλους πληθυσμούς των p2p δικτύων και μέτρια επίπεδα turnover. Το shared history βελτιώνει το private γιατί ένας peer μπορεί να γνωρίζει αν αυτός που του ζητάει δεδομένα, έχει συμβάλλει στη βελτίωση της συνεργασίας ακόμα και αν δεν έχει συνεργαστεί με τον ίδιο παλιότερα. Το shared history βελτιώνει το private γιατί ένας peer μπορεί να γνωρίζει αν αυτός που του ζητάει δεδομένα, έχει συμβάλλει στη βελτίωση της συνεργασίας ακόμα και αν δεν έχει συνεργαστεί με τον ίδιο παλιότερα.

Τεχνικές (2) Για την αντιμετώπιση της συνεργίας προτείνεται ο maxflow αλγόριθμος (O(V 3 )) και μια πιο scalable έκδοσή του που ανταλλάσει ένα ποσοστό αποτελεσματικότητας με μείωση της πολυπλοκότητας. Για την αντιμετώπιση της συνεργίας προτείνεται ο maxflow αλγόριθμος (O(V 3 )) και μια πιο scalable έκδοσή του που ανταλλάσει ένα ποσοστό αποτελεσματικότητας με μείωση της πολυπλοκότητας. Η βασική ιδέα είναι ότι ένας peer Α δέχεται τη «καλή» φήμη ενός peer Β αν ο Β είχε προσφέρει κάποια υπηρεσία στον Α. Η βασική ιδέα είναι ότι ένας peer Α δέχεται τη «καλή» φήμη ενός peer Β αν ο Β είχε προσφέρει κάποια υπηρεσία στον Α. Η Reciprocative decision function χειρίζεται τους peers χωρίς history με παρόμοιο τρόπο με τους peers με σχετικά «κακή» φήμη μειώνοντας έτσι το whitewashing. Η Reciprocative decision function χειρίζεται τους peers χωρίς history με παρόμοιο τρόπο με τους peers με σχετικά «κακή» φήμη μειώνοντας έτσι το whitewashing. Το short-term history μειώνει τον κίνδυνο εκμετάλλευσης της πολύ καλής φήμης από κάποιον peer γιατί δε θα του διατίθεται ο χρόνος να την κατασκευάσει. Το short-term history μειώνει τον κίνδυνο εκμετάλλευσης της πολύ καλής φήμης από κάποιον peer γιατί δε θα του διατίθεται ο χρόνος να την κατασκευάσει.

Υποθέσεις Οι χρήστες ακολουθούν στρατηγική με στόχο να μεγιστοποιήσουν το ατομικό τους κέρδος. Οι χρήστες ακολουθούν στρατηγική με στόχο να μεγιστοποιήσουν το ατομικό τους κέρδος. Οι χρήστες αλλάζουν τυχαία τη συμπεριφορά τους με μια μικρή πιθανότητα. Οι χρήστες αλλάζουν τυχαία τη συμπεριφορά τους με μια μικρή πιθανότητα. Το σύστημα είναι ομοιογενές. Όλοι οι χρήστες θέτουν και εξυπηρετούν αιτήσεις με τον ίδιο ρυθμό και με το ίδιο κέρδος και κόστος αντίστοιχα. Το σύστημα είναι ομοιογενές. Όλοι οι χρήστες θέτουν και εξυπηρετούν αιτήσεις με τον ίδιο ρυθμό και με το ίδιο κέρδος και κόστος αντίστοιχα. Οι χρήστες μπορούν να αλλοιώσουν το shared history, να αλλάξουν ταυτότητα με μηδενικό κόστος και να εξαπατήσουν άλλους χρήστες. Οι χρήστες μπορούν να αλλοιώσουν το shared history, να αλλάξουν ταυτότητα με μηδενικό κόστος και να εξαπατήσουν άλλους χρήστες.

Μοντέλο Χρησιμοποιείται ένα μοντέλο συμπεριφοράς των χρηστών με τις ακόλουθες ιδιότητες: Χρησιμοποιείται ένα μοντέλο συμπεριφοράς των χρηστών με τις ακόλουθες ιδιότητες: Social dilemmaSocial dilemma Asymmetric TransactionsAsymmetric Transactions Untraceable DefectionsUntraceable Defections Dynamic PopulationDynamic Population Μοντελοποιούνται τα κέρδη και τα κόστη των συνδιαλλαγών των χρηστών (παιχνίδι) και οι μεταβολές του πληθυσμού. Μοντελοποιούνται τα κέρδη και τα κόστη των συνδιαλλαγών των χρηστών (παιχνίδι) και οι μεταβολές του πληθυσμού.

Generalized Prisoner’s Dilemma Δύο παίκτες συμμετέχουν σε κάθε παιχνίδι οι οποίοι μπορούν να συνεργαστούν ή όχι με το αντίστοιχο τίμημα (payoff matrix). Δύο παίκτες συμμετέχουν σε κάθε παιχνίδι οι οποίοι μπορούν να συνεργαστούν ή όχι με το αντίστοιχο τίμημα (payoff matrix). Οι παίκτες μοιράζονται τους ρόλους του client και του server (μπορούν να αλλάζουν ρόλο μεταξύ παιχνιδιών) Οι παίκτες μοιράζονται τους ρόλους του client και του server (μπορούν να αλλάζουν ρόλο μεταξύ παιχνιδιών) Η συμπεριφορά του server καθορίζει το αποτέλεσμα της συναλλαγής. Οι clients πάντα συνεργάζονται γιατί δεν έχουν κέρδος στην αντίθετη περίπτωση. Η συμπεριφορά του server καθορίζει το αποτέλεσμα της συναλλαγής. Οι clients πάντα συνεργάζονται γιατί δεν έχουν κέρδος στην αντίθετη περίπτωση.

Εξέλιξη πληθυσμού (1) Ο χρόνος χωρίζεται σε γύρους. Σε κάθε γύρο κάθε παίκτης παίζει ένα παιχνίδι ως client και ένα ως server. Στο τέλος κάθε γύρου ο παίκτης μπορεί να: Μεταλλαχθεί (τυχαία επιλογή άλλης στρατηγικής) Μάθει (επιλογή στρατηγικής με καλύτερο αναμενόμενο αποτέλεσμα) Αποχωρίσει (αντικαθίσταται με νέο παίχτη που ακολουθεί την ίδια στρατηγική) Παραμείνει ως έχει

Εξέλιξη πληθυσμού (2) Οι παίκτες συλλέγουν πληροφορία για την απόδοση των διάφορων στρατηγικών με στόχο να «μάθουν». Οι παίκτες συλλέγουν πληροφορία για την απόδοση των διάφορων στρατηγικών με στόχο να «μάθουν». Η πληροφορία αυτή παράγεται από τις ατομικές παρατηρήσεις του παίκτη αλλά και των υπόλοιπων με τους οποίους συνεργάζεται. Η πληροφορία αυτή παράγεται από τις ατομικές παρατηρήσεις του παίκτη αλλά και των υπόλοιπων με τους οποίους συνεργάζεται. Στο τέλος ενός γύρου, ο παίκτης επιλέγει μια καλύτερη στρατηγική με πιθανότητα ανάλογη της διαφοράς του σκορ μεταξύ της ισχύουσας στρατηγικής και της καλύτερης. Στο τέλος ενός γύρου, ο παίκτης επιλέγει μια καλύτερη στρατηγική με πιθανότητα ανάλογη της διαφοράς του σκορ μεταξύ της ισχύουσας στρατηγικής και της καλύτερης.

Reciprocative Decision Function Η στρατηγική βασισμένη στην χρησιμοποιεί private και shared ιστορικό, αντιμετωπίζει μη ανιχνεύσιμες defections και αποδίδει καλά απέναντι σε διάφορα είδη τους. Η στρατηγική βασισμένη στην RDF χρησιμοποιεί private και shared ιστορικό, αντιμετωπίζει μη ανιχνεύσιμες defections και αποδίδει καλά απέναντι σε διάφορα είδη τους. Ένας Reciprocative παίκτης συνεργάζεται με πιθανότητα ανάλογη της normalized generosity του. Ένας Reciprocative παίκτης συνεργάζεται με πιθανότητα ανάλογη της normalized generosity του. Η είναι ο λόγος των υπηρεσιών που προσφέρει ένας παίκτης προς αυτές που δέχεται. Η generosity είναι ο λόγος των υπηρεσιών που προσφέρει ένας παίκτης προς αυτές που δέχεται. H ενός παίκτη x μετράει την generosity του x σε σχέση με αυτή του παίκτη y ( g x (y)= g(x) / g(y) ). H normalized generosity ενός παίκτη x μετράει την generosity του x σε σχέση με αυτή του παίκτη y ( g x (y)= g(x) / g(y) ).

Large Populations High Turnover (1) Το private history δεν αντιμετωπίζει αποδοτικά το μεγάλο πλήθος χρηστών, το υψηλό turnover και την ασυμμετρία ενδιαφέροντος. Το private history δεν αντιμετωπίζει αποδοτικά το μεγάλο πλήθος χρηστών, το υψηλό turnover και την ασυμμετρία ενδιαφέροντος. Η βοηθά στην εύρεση άλλων χρηστών με τους οποίους έχουμε συνδιαλλαγεί στο παρελθόν. Η σωστή επιλογή server βοηθά στην εύρεση άλλων χρηστών με τους οποίους έχουμε συνδιαλλαγεί στο παρελθόν. Κάθε παίκτης διατηρεί λίστες από και και επιλέγει ως server έναν από αυτούς τυχαία με ίση πιθανότητα και εκτελεί μια υπηρεσία με πιθανότητα p (αποφυγή μικρών κλειστών ομάδων). Κάθε παίκτης διατηρεί λίστες από donors και recipients και επιλέγει ως server έναν από αυτούς τυχαία με ίση πιθανότητα και εκτελεί μια υπηρεσία με πιθανότητα p (αποφυγή μικρών κλειστών ομάδων). Η με private history και επιλογή server αντιδρά καλά σε μεγάλους πληθυσμούς αλλά όχι σε υψηλά turnover γιατί είναι αποτελεσματική όταν οι παίκτες μένουν «ζωντανοί» τόσο ώστε να επιλεχτούν ως servers στο μέλλον. Η RDF με private history και επιλογή server αντιδρά καλά σε μεγάλους πληθυσμούς αλλά όχι σε υψηλά turnover γιατί είναι αποτελεσματική όταν οι παίκτες μένουν «ζωντανοί» τόσο ώστε να επιλεχτούν ως servers στο μέλλον.

Large Populations High Turnover (2) Στο μια συνδιαλλαγή δύο παικτών παρατηρείται από όλους τους υπόλοιπους. Στο shared history μια συνδιαλλαγή δύο παικτών παρατηρείται από όλους τους υπόλοιπους. Το shared history αντιμετωπίζει αποτελεσματικά τους μεγάλους πληθυσμούς, την ασυμμετρία ενδιαφέροντος και υψηλότερους ρυθμούς turnover Το shared history αντιμετωπίζει αποτελεσματικά τους μεγάλους πληθυσμούς, την ασυμμετρία ενδιαφέροντος και υψηλότερους ρυθμούς turnover Έχει δύο μειονεκτήματα: Έχει δύο μειονεκτήματα: Αποθήκευση (DHT - αποκεντρικοποιημένη λύση)Αποθήκευση (DHT - αποκεντρικοποιημένη λύση) Ευάλωτο στη συνεργίαΕυάλωτο στη συνεργία

Large Populations High Turnover

Collusion (1) Η υπονομεύει κάθε στρατηγική που στηρίζεται στη φήμη των παικτών Η συνεργία υπονομεύει κάθε στρατηγική που στηρίζεται στη φήμη των παικτών Δύο είδη: Δύο είδη: – σαμποτάζ παικτών που εισάγουν ψεύτικα στοιχεία στο shared historyΘετική – σαμποτάζ παικτών που εισάγουν ψεύτικα στοιχεία στο shared history – παίκτες ισχυρίζονται ότι άλλοι συνεργάσιμοι παίκτες δεν τους προσέφεραν τις υπηρεσίες τουςΑρνητική – παίκτες ισχυρίζονται ότι άλλοι συνεργάσιμοι παίκτες δεν τους προσέφεραν τις υπηρεσίες τους Η επίδραση της συνεργίας μεγιστοποιείται σε συστήματα με zero- cost ταυτότητες. Οι χρήστες μπορούν να δημιουργήσουν ψεύτικες ταυτότητες για να εισάγουν λανθασμένα στοιχεία. Η επίδραση της συνεργίας μεγιστοποιείται σε συστήματα με zero- cost ταυτότητες. Οι χρήστες μπορούν να δημιουργήσουν ψεύτικες ταυτότητες για να εισάγουν λανθασμένα στοιχεία. Λύση: οι παίκτες κρίνουν τη κοινή φήμη Λύση: οι παίκτες κρίνουν υποκειμενικά τη κοινή φήμη

Collusion (2) Η Reciprocative decision function με υποκειμενική κρίση της φήμης αποδίδει παρά τη παρουσία των colluders. Η Reciprocative decision function με υποκειμενική κρίση της φήμης αποδίδει παρά τη παρουσία των colluders. To maxflow από έναν colluder σε ένα συνεργάσιμο παίκτη είναι 0 γιατί δεν υπάρχουν μονοπάτια με μεγάλα βάρη στο γράφο από colluders σε non-colluders. To maxflow από έναν colluder σε ένα συνεργάσιμο παίκτη είναι 0 γιατί δεν υπάρχουν μονοπάτια με μεγάλα βάρη στο γράφο από colluders σε non-colluders.

Αλγόριθμος Maxflow (1) Υπολογίζει τη μέγιστη ποσότητα πληροφορίας που μπορεί να διακινηθεί από τη πηγή στο προορισμό χωρίς να παραβιάζει περιορισμούς χωρητικότητας. Υπολογίζει τη μέγιστη ποσότητα πληροφορίας που μπορεί να διακινηθεί από τη πηγή στο προορισμό χωρίς να παραβιάζει περιορισμούς χωρητικότητας. Κατασκευή γράφου με κορυφές τους παίκτες και ακμές τις υπηρεσίες που διακινούν. Κατασκευή γράφου με κορυφές τους παίκτες και ακμές τις υπηρεσίες που διακινούν. Η υποκειμενική φήμη του κόμβου j όπως κρίνεται από τον κόμβο i ισούται με: Η υποκειμενική φήμη του κόμβου j όπως κρίνεται από τον κόμβο i ισούται με: min (maxflow(j to i) / maxflow(i to j), 1) Η πολυπλοκότητα είναι. Χρησιμοποιείται μια πιο πρόχειρη έκδοση με πολυπλοκότητα που δεν εξαρτάται από το πλήθος των κόμβων αλλά χάνει σε αποτελεσματικότητα. Η πολυπλοκότητα είναι Ο(V 3 ). Χρησιμοποιείται μια πιο πρόχειρη έκδοση με πολυπλοκότητα που δεν εξαρτάται από το πλήθος των κόμβων αλλά χάνει σε αποτελεσματικότητα.

Αλγόριθμος Maxflow (2) Οι C κόμβοι ισχυρίζονται μεγάλες τιμές φήμης για τους εαυτούς τους. Οι C κόμβοι ισχυρίζονται μεγάλες τιμές φήμης για τους εαυτούς τους. Ο Α δε θα επηρεαστεί κατά την υποκειμενική κρίση της φήμης του Β. Ο Α δε θα επηρεαστεί κατά την υποκειμενική κρίση της φήμης του Β. Το maxflow είναι 0 γιατί δεν έλαβε καμιά υπηρεσία από κανέναν C κόμβο. Το maxflow είναι 0 γιατί δεν έλαβε καμιά υπηρεσία από κανέναν C κόμβο.

Zero-Cost Ταυτότητες (1) Το ιστορικό προϋποθέτει «σταθερές» ταυτότητες χρηστών αλλά συνήθως στα p2p είναι για να προσελκύσουν νέους χρήστες. Το ιστορικό προϋποθέτει «σταθερές» ταυτότητες χρηστών αλλά συνήθως στα p2p είναι zero-cost για να προσελκύσουν νέους χρήστες. Ενθαρρύνονται οι whitewashers να γλιτώσουν τις συνέπειες της κακής τους φήμης αλλάζοντας ταυτότητα. Ενθαρρύνονται οι whitewashers να γλιτώσουν τις συνέπειες της κακής τους φήμης αλλάζοντας ταυτότητα. Το σύστημα δε ξεχωρίζει ποιος είναι νέος παίκτης και ποιος είναι whitewasher. Το σύστημα δε ξεχωρίζει ποιος είναι νέος παίκτης και ποιος είναι whitewasher. Γενναιόδωροι μόνο στους νέους παίκτες που είναι και οι ίδιοι γενναιόδωροι. Λύση: Γενναιόδωροι μόνο στους νέους παίκτες που είναι και οι ίδιοι γενναιόδωροι.

Zero-Cost Ταυτότητες (2) Με λογικές χαμηλές τιμές turnover και zero-cost ταυτότητες η RDF προωθεί τη συνεργασία χωρίς την ανάγκη κεντρικού ελέγχου των ταυτοτήτων. Με λογικές χαμηλές τιμές turnover και zero-cost ταυτότητες η RDF προωθεί τη συνεργασία χωρίς την ανάγκη κεντρικού ελέγχου των ταυτοτήτων.

Προδότες (1) Είναι παίκτες που εκμεταλλεύονται τη καλή φήμη που αποκτούν και σταματούν να συνεργάζονται ενώ οι υπόλοιποι τους παρέχουν υπηρεσίες. Είναι παίκτες που εκμεταλλεύονται τη καλή φήμη που αποκτούν και σταματούν να συνεργάζονται ενώ οι υπόλοιποι τους παρέχουν υπηρεσίες. Δύο είδη: Δύο είδη: Αυτοί που εκμεταλλεύονται επίτηδες τη φήμη τουςΑυτοί που εκμεταλλεύονται επίτηδες τη φήμη τους Συνεργάσιμοι παίκτες των οποίων οι ταυτότητες έχουν κλαπεί και χρησιμοποιούνται από άλλουςΣυνεργάσιμοι παίκτες των οποίων οι ταυτότητες έχουν κλαπεί και χρησιμοποιούνται από άλλους Στρατηγικές που αντιμετωπίζουν το ίδιο παλιές και νεότερες συναλλαγές και διατηρούν long-term ιστορικό είναι τρωτές στις επιθέσεις των προδοτών. Στρατηγικές που αντιμετωπίζουν το ίδιο παλιές και νεότερες συναλλαγές και διατηρούν long-term ιστορικό είναι τρωτές στις επιθέσεις των προδοτών.

Προδότες (2) Με χρήση, οι προδότες ανιχνεύονται γρήγορα και το συνολικό ποσοστό συνεργάσιμων παικτών μένει υψηλό Με χρήση short- term ιστορικού, οι προδότες ανιχνεύονται γρήγορα και το συνολικό ποσοστό συνεργάσιμων παικτών μένει υψηλό