DE102004040766A1

DE102004040766A1 - Verfahren und Anordnung zur Vergebührung in einem dezentralen Netzwerk

Info

Publication number: DE102004040766A1
Application number: DE102004040766A
Authority: DE
Inventors: Jens-Uwe Busser; Gerald Volkmann
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Nokia Solutions and Networks GmbH and Co KG
Priority date: 2004-08-23
Filing date: 2004-08-23
Publication date: 2006-03-09

Abstract

In Client-Server-Architekturen gibt es echtzeitfähige, zentrale Komponenten (Server), welche zuverlässige Dienstleistungen für andere Endgeräte (Clients) erbringen. Wird über diese erbrachten Dienstleistungen Buch geführt, so kann eine verbrauchsbezogene Abrechnung erstellt werden. In Peer-to-Peer-P2P-Netzwerken werden die Dienstleistungen nicht von zentralen Einheiten erbracht, sondern die einzelnen Teilnehmer (Peers) erbringen sie sich gegenseitig. Übernimmt ein Peer die Buchführung über seine eigenen Vergebührungsinformationen, so liegt die Gefahr der Manipulation zum eigenen Vorteil auf der Hand. Gemäß der Erfindung wird daher ein sicheres Verfahren bereitgestellt, welches die Überwachung der Diensterbringung über direkt beteiligte Peers ermöglicht. Diese Peers senden geeignete Reports an externe Vergebührungsstellen, welche dann verbrauchsbezogene Abrechnungen erstellen können.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vergebührung in dezentralen Netzwerken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Anordnung zur Vergebührung in dezentralen Netzwerken gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es, ein Verfahren und eine Anordnung anzugeben, welche die Vergebührung in dezentralen Netzwerken (z.B. Peer-to-Peer Netzwerken) ermöglichen.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Verfahren gemäß dem Obergriff des Anspruchs 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelöst sowie ausgehend von der Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 3 durch dessen kennzeichnenden Merkmale gelöst.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung ist die sichere Erfassung von verbrauchsbezogenen Abrechnungsdaten in Peer-to-Peer-Netzwerken.

Gegeben sei ein Peer-to-Peer (P2P)-Netzwerk basierend auf verteilten Hashtabellen (DHTs). Einen Überblick über solche Netzwerke gibt beispielsweise [1]. In diesem Netzwerk werden Informationen (im Folgenden als Ressourcen bezeichnet) dezentral auf denjenigen Einheiten gespeichert, deren „P2P-Adresse" (z. B. der Hashwert von IP-Adresse und Portnummer) am besten mit der Key ID der Ressource (z. B. Hashwert eines Suchbegriffs etc.) übereinstimmt, gemessen an der jeweiligen Metrik des P2P-Algorithmus [2, 3]. Die Geräte (im Folgenden als Stationen, Einheiten oder Peers bezeichnet) in diesem Netzwerk authentifizieren und authorisieren sich selbst bzw. die von ihnen erzeugten Nachrichten durch digitale Signaturen und Zertifikate. Die Zertifikate werden von einer vertrauenswürdigen, zentralen Stelle (Certification Authority CA) im Voraus ausgestellt und als Ressource im P2P-Netzwerk eingebracht.

In diesem P2P-Netzwerk soll nun eine sichere Möglichkeit geschaffen werden, Dienstleistungen nicht nur pauschal über eine Flatrate zu vergebühren, sondern verbrauchsbezogen für einzelne Dienstleistungen getrennt, auch wenn die Diensterbringung dezentral durchgeführt werden.

Vergebührung wird derzeit in P2P-Netzwerken noch nicht praktiziert. In Netzwerken basierend auf Client-Server-Architekturen werden Dienstleistungen von zentralen Servern für alle Clients erbracht. Dies kann z. B. ein zentraler Gatekeeper sein, über den die Signalisierungsprozesse laufen, und bei dem sich die Clients authentifizieren müssen. Dieser Server speichert aber auch alle vergebührungsrelevanten Informationen.

In einem dezentralen P2P-Netzwerk ohne echtzeitfähige zentrale Komponenten müsste daher jeder Peer selbst die bei ihm anfallenden eigenen Gebühren an eine zentrale Stelle weitermelden; allerdings hat diese Lösung den Nachteil, dass ein manipulierter Peer diese Meldungen so verändern oder unterdrücken könnte, so dass eine inkorrekte Vergebührung zum Nachteil dessen erfolgen würde, welche das P2P-Netzwerk bzw. die darauf basierenden Dienstleistungen bereitstellt.

Erfindungsgemäß melden die Peers nicht nur ihre eigenen, sondern vor allem die Vergebührungsinformationen anderer Peers an eine zentrale Stelle weiter. Dies ist möglich, da zur Ausführung von Services meist Zugriffe auf im P2P-Netzwerk abgelegten Informationen notwendig sind. Wenn ein oder auch mehrere Peers einen Service nutzen wollen, so sind in der Regel noch weitere andere Peers bei der Durchführung beteiligt. Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand der in den 1 bis 3 gezeigten Ausführungsbeispiele erläutert. Davon zeigt:
1 eine Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung;
2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Speicherung eines zu einem Peer gehörigen Datensatzes;
3 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Behandlung von Anfragen nach Ressourcen des Peer-to-Peer Netwerks.
In 1 ist die erfindungsgemäße Anordnung dargestellt. Zu erkennen ist ein sogenanntes Peer-to-Peer Netzwerk P2P-network, welches in der Regel durch eine Vielzahl von Stationen Peer1, Peer2, PeerA, PeerB, PeerX, die im Allgemeinen mit „peer" bezeichnet werden, gebildet wird.
Des Weiteren ist eine zum genannten Netzwerk P2P-network externe Station SV zu erkennen, welche erfindungsgemäß mit dem Netzwerk P2P-network eine Verbindung unterhält, über die zumindest vergebührungsrelevante Informationen übertragen werden. Die externe Station SV ist dabei derart ausgestaltet, dass sie eine Abrechnung von im Netzwerk erbrachter Dienstleistungen bereitstellt.
Ausgehend von der dargestellten Anordnung kommt nun das erfindungsgemäße Verfahren zum Tragen, welches auf zwei wesentlichen Merkmalen basiert. Zum einen identifiziert sich jede Station Peer1, Peer2, PeerA, PeerB, PeerX, mit einem eigenen Zertifikat, und zum anderen sammelt die externe Station zu den Stationen Peer1, Peer2, PeerA, PeerB, PeerX, ... in Bezug stehenden Vergebührungsinformationen.
Wie in 2 schematisch dargestellt erfolgt eine sichere Abrechnungserfassung ausgehend von der erfindungsgemäßen Anordnung derart, dass beispielsweise eine erste Station Peer1 sein persönliches Profil als Ressource im P2P-Netzwerk ablegen möchte. Dieses Profil enthält Informationen über Peer1 (Name, Email-Adresse, Rufnummer, IP-Adresse etc.), die die erste Station Peer1 anderen Stationen (Peers) Peer2, PeerA, PeerB, PeerX des Netzwerks P2P-network zur Verfügung stellen möchte, damit sie mit ihm kommunizieren können. Dieses Profil hat als Ressource im P2P-Netz eine bestimmte ID, welche bestimmt, auf welchen Peers, beispielsweise PeersB...PeersX, sie abgelegt wird. Diese speichernden Peers PeerB...PeerX (aus Redundanzgründen in der Regel mehrere) legen das von Peer1 erzeugte und mit dem digitalem Zertifikat der ersten Station Peer1 signierte Ressourcefile in ihrem Speicher ab. Anschließend sendet jeder dieser Peers eine Kopie an eine zentrale Sammelstelle SV zur Vergebührung der ersten Station Peer1.
In 3 ist dargestellt, wie eine abgelegte Ressource erfindungsgemäß angefordert werden kann. Sind Ressourcen gemäß oben beschriebenen Verfahren abgelegt worden, können alle Peers im P2P-Netzwerk nach einer bestimmten Ressource suchen. Wenn z. B. die erste Station Peer1 nach dem Profil einer zweiten Station Peer2 sucht, wird er diese Ressource auf einem (oder mehreren) der Peers PeerA..PeerX finden (nicht auf Peer2 direkt!), und kann es von dort anfordern. Gemäß der Darstellung findet die erste Station Peer1 dies auf einem letzten Peer PeerX. Wenn diese Anforderung von der ersten Station Peer1 signiert wurde, kann auch sie zur Vergebührung von PeerB von der letzten Station PeerX an die zentrale Sammelstelle SV weitergeleitet werden.
Wenn nun Peer1 das Profil von Peer2 erhalten hat, kann er eine verschlüsselte Nachricht an Peer2 erzeugen und an Peer2 versenden, falls dieser online ist. Falls Peer2 nicht erreichbar ist, kann Peer1 nun seinerseits diese Nachricht als Ressource im P2P-Netzwerk ablegen, wo sie auf den PeersA..X gespeichert wird. Diese Peers senden eine Kopie an die zentrale Sendestelle SV, so dass Peer1 dafür vergebührt werden kann.
Die zentrale Sammelstelle SV erhält jeweils mindestens eine Kopie der gebührenpflichtigen Anfrage, Ressource, etc., auch wenn der zu vergebührende Peer keine Informationen an die Sammelstelle sendet. Die Echtheit dieser Kopie kann die Sammelstelle mittels des digitalen Zertifikates des gebührenpflichtigen Peers überprüfen. Damit kann man gegenüber dem gebührenpflichtigen Peer unwiderlegbar (non repudiation) beweisen, dass er diese Nachricht/Ressource erzeugt und signiert hat. Die Erzeugung von falschen Vergebührungsinformationen ist ausgeschlossen, wenn jeder Peer die Anfragen/Ressourcen, für die er vergebührt wird, signieren muss.
Die Benachrichtigung der Sammelstelle muss nicht in Echtzeit erfolgen. Ist der Aufwand für die Übertragung der kompletten Ressource dennoch zu groß, kann auch stattdessen nur ihr Hashwert und die zugehörige Signatur übertragen werden. Dann lässt sich im Nachhinein allerdings nur beweisen, dass irgendetwas mit dem digitalen Zertifikat des Peers signiert wurde. Welche Nachricht eigentlich signiert wurde und ob sie wirklich zur Erhebung von Gebühren berechtigt, lässt sich dann nicht mehr beweisen.
Die sich durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Anordnung ergebenden Vorteile sind beispielsweise eine sichere, nicht zurückweisbare Erfassung von detaillierten, verbrauchsbezogenen Vergebührungsdaten möglich, die Möglichkeit, dass eine Signalisierung nicht über zentralen Server laufen muss und zusätzliche Sicherheit vor Manipulationen der Vergebührung, da ein Peer nicht für die Erfassung der eigenen Gebühren zuständig ist, so dass andernfalls leichter mögliche Manipulationen vermieden werden.
Die Erfindung soll dabei nicht auf die erläuterten Ausführungsbeispiele Beschränkt sein, sondern vielmehr alle im Rahmen des fachmännischen Könnens erzeugbaren Variationen umfassen, die die erfindungswesentlichen Kerne – die Erfassung der Vergebührungsinformationen durch an der Ausführung beteilige Peers, welche von der Dienstleistung nicht profitieren bzw. die Weiterleitung dieser Informationen an externe Sammelstellen (Server), welche dann die eigentlichen Abrechnungen erstellen – umfassen.
Literatur

[1] Thomas Friese: „Selbstorganisierende Peer-to-Peer-Netzwerke", Diplomarbeit an der Philipps-Universität Marburg, März 2002
[2] Petar Maymounkov, David Mazieres: „Kademlia: A Peer to Peer Information System Bases on the XOR Metric", New York University
[3] Stoica, Morris, Karger, Kaashoek, Balakrishnan: „Chord: A Scalable Peer-to-Peer Lookup Service for Internet Applications", MIT Laboratory for Computer Science, 2001

Claims

Verfahren zur Vergebührung in einem Peer-to-Peer Netzwerk (P2P-network) mit einer Vielzahl von Stationen (Peer1, Peer2, Peer3, PeerA, PeerB, PeerX), bei dem zumindest ein erster Teil der Stationen zumindest temporär einen gebührenpflichtigen Dienst für zumindest einen zweiten Teil der Stationen bereitstellt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest durch eine erste Station (Peer2) des ersten Teils der Stationen eine Vergebührungsinformation erfasst wird, wobei die erste Station von der Bereitstellung der Dienstleistung nicht direkt profitiert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vergebührungsinformationen an zumindest eine mit dem Peer-to-Peer Netzwerk verbundene zweite Station (SV) weitergeleitet werden, wobei durch die zweite Station eine Abrechnung des gebührenpflichtigen Dienstes durchgeführt wird.
Anordnung zur Vergebührung in einem Peer-to-Peer Netzwerk (P2P-network) mit einer Vielzahl von Stationen (Peer1, Peer2, Peer3, PeerA, PeerB, PeerX), bei dem zumindest ein erster Teil der Stationen zumindest temporär einen gebührenpflichtigen Dienst für zumindest einen zweiten Teil der Stationen bereitstellt, gekennzeichnet durch Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.