غنوتيلا

غنوتيلا هو بروتوكول شبكة نظير إلى نظير . تأسس عام 2000، وكان أول شبكة نظير إلى نظير لامركزية من نوعها، مما أدى إلى تبني شبكات أخرى لاحقة لهذا النموذج. ^{[ 1 ]}

في يونيو 2005، بلغ عدد مستخدمي شبكة غنوتيلا 1.81 مليون جهاز كمبيوتر ^{[ 2 ]} ، وارتفع إلى أكثر من ثلاثة ملايين عقدة بحلول يناير 2006. ^{[ 3 ]} وفي أواخر عام 2007، كانت الشبكة الأكثر شعبية لمشاركة الملفات على الإنترنت بحصة سوقية تقدر بأكثر من 40%. ^{[ 4 ]}

طُوّر أول برنامج عميل (يُسمى أيضًا Gnutella)، والذي استوحت منه الشبكة اسمها ^{[ 5 ] [ 6 ]،} على يد جاستن فرانكل وتوم بيبر من شركة Nullsoft في أوائل عام 2000، بعد فترة وجيزة من استحواذ AOL على الشركة . في 14 مارس، أُتيح البرنامج للتنزيل على خوادم Nullsoft. أُعلن عن الحدث قبل أوانه على موقع Slashdot ، وقام آلاف المستخدمين بتنزيل البرنامج في ذلك اليوم. ^{[ 7 ] [ 8 ]} كان من المقرر إصدار شفرة المصدر لاحقًا بموجب رخصة جنو العمومية (GPL)؛ إلا أن المطورين الأصليين لم تُتح لهم الفرصة للقيام بذلك. ^{[ 9 ]}

في اليوم التالي، أزالت شركة AOL البرنامج من موقعها الإلكتروني لأسباب قانونية، ومنعت شركة Nullsoft من مواصلة العمل على المشروع. لم يوقف هذا برنامج Gnutella؛ فبعد أيام قليلة، تمّت هندسة البروتوكول عكسيًا ، وبدأت تظهر نسخ متوافقة مجانية ومفتوحة المصدر . ^{[ 10 ]} ولا يزال هذا التطوير المتوازي لعملاء مختلفين من قِبل مجموعات مختلفة هو أسلوب عمل تطوير Gnutella حتى اليوم.

كان من بين أوائل رواد مشروع غنوتيلا المستقلين جين كان وسبنسر كيمبال ، اللذان أطلقا أول بوابة تهدف إلى جمع مجتمع المصادر المفتوحة للعمل على غنوتيلا ^{[ 11 ] [ 12 ]} ، كما طورا برنامج "GNUbile"، وهو أحد أوائل البرامج مفتوحة المصدر (GNU-GPL) التي طبقت بروتوكول غنوتيلا. ^{[ 13 ] [ 14 ]}

تُعدّ شبكة غنوتيلا بديلاً موزعاً بالكامل لأنظمة شبه مركزية مثل فاست تراك ( كازا ) ونابستر الأصلية . وقد حفّزت شعبية الشبكة الأولية تهديد نابستر بالإغلاق القانوني في أوائل عام 2001. وكشف هذا الارتفاع المتزايد في الشعبية عن حدود قابلية التوسع للبروتوكول الأولي. في أوائل عام 2001، سمحت تعديلات على البروتوكول (التي طُبّقت أولاً في عملاء احتكاريين ومغلقي المصدر ) بتحسين قابلية التوسع. فبدلاً من معاملة كل مستخدم كعميل وخادم، أصبح بعض المستخدمين يُعاملون كأقران فائقين ، يقومون بتوجيه طلبات البحث والاستجابات للمستخدمين المتصلين بهم.

ساهم ذلك في زيادة شعبية الشبكة. وفي أواخر عام 2001، أصبح برنامج LimeWire Basic، وهو أحد عملاء Gnutella، مجانيًا ومفتوح المصدر. وفي فبراير 2002، تخلت مجموعة Morpheus ، وهي مجموعة تجارية لمشاركة الملفات، عن برنامجها القائم على FastTrack لمشاركة الملفات من نظير إلى نظير، وأصدرت عميلًا جديدًا يعتمد على برنامج Gnucleus المجاني ومفتوح المصدر، وهو عميل Gnutella .

لم تعد كلمة Gnutella تشير اليوم إلى أي مشروع أو برنامج معين، بل إلى البروتوكول المفتوح الذي يستخدمه مختلف العملاء.

الاسم هو مزيج من كلمتي GNU و Nutella ، وهي علامة تجارية لمعجون إيطالي بنكهة البندق: يُقال إن فرانكل وبيبر تناولا الكثير من النوتيلا أثناء عملهما على المشروع الأصلي، وكانا يعتزمان ترخيص برنامجهما النهائي بموجب رخصة جنو العمومية. لا ترتبط Gnutella بمشروع جنو [ ^{15 ] أو} بشبكة الند للند الخاصة بجنو، GNUnet .

في 26 أكتوبر/تشرين الأول 2010، أصدرت القاضية كيمبا وود، من محكمة الولايات المتحدة للمنطقة الجنوبية من نيويورك، أمرًا بإغلاق برنامج LimeWire، أحد أشهر برامج مشاركة الملفات الصوتية (Gnutella) ، وذلك بعد توقيعها على مرسوم موافقة بين المدعين من شركات صناعة التسجيلات وشركة LimeWire. ويُرجّح أن يكون هذا الحدث سببًا في انخفاض ملحوظ ^{[ 16 ]} في حجم الشبكة، إذ قام فريق عمل LimeWire ، أثناء التفاوض على أمر الحظر ، بإدخال شيفرة تعطيل عن بُعد في البرنامج. وبمجرد دخول أمر الحظر حيز التنفيذ، انقطع اتصال المستخدمين الذين ثبّتوا الإصدارات المتأثرة (الأحدث من 5.5.10) بشبكة مشاركة الملفات . ولأن LimeWire برنامج مجاني ، لم يكن هناك ما يمنع إنشاء نسخ معدّلة منه تحذف شيفرة التعطيل، طالما لم تُستخدم علامات LimeWire التجارية. لم يؤثر الإغلاق، على سبيل المثال، على FrostWire ، وهو نسخة معدلة من LimeWire تم إنشاؤها في عام 2004 ولا تحمل رمز تعطيل التحكم عن بعد ولا برامج إعلانية .

في 9 نوفمبر 2010، أعاد فريقٌ سريٌّ من المطورين إحياء برنامج LimeWire وأطلقوا عليه اسم LimeWire Pirate Edition . ^{[ 17 ]} وقد بُني هذا الإصدار على أساس LimeWire 5.6 BETA. تمت إزالة تبعيات الخادم من هذا الإصدار، وتفعيل جميع ميزات النسخة الاحترافية مجانًا.

لتصور كيفية عمل برنامج Gnutella في الأصل، تخيل دائرة كبيرة من المستخدمين (يُطلق عليهم اسم العُقد)، كل منهم مزود ببرنامج عميل Gnutella. عند بدء التشغيل، يجب على برنامج العميل أن يبدأ عمله ويجد عقدة واحدة على الأقل. وقد استُخدمت طرق مختلفة لهذا الغرض، بما في ذلك قائمة عناوين موجودة مسبقًا للعُقد التي يُحتمل أن تعمل، مُرفقة مع البرنامج، واستخدام ذاكرة تخزين مؤقتة مُحدثة للعُقد المعروفة (تُسمى ذاكرة التخزين المؤقتة لشبكة Gnutella )، وذاكرة التخزين المؤقتة لمضيف UDP، ونادرًا ما يُستخدم بروتوكول IRC . بمجرد الاتصال، يطلب العميل قائمة بالعناوين العاملة. يحاول العميل الاتصال بالعُقد المُرفقة معه، بالإضافة إلى العُقد التي يتلقاها من عملاء آخرين حتى يصل إلى حصة مُحددة. يتصل العميل بهذا العدد من العُقد فقط، ويُخزن محليًا العناوين التي لم يُجربها بعد، ويتجاهل العناوين التي جربها ووجدها غير صالحة. ^{[ 18 ]}

عندما يرغب المستخدم في إجراء بحث، يرسل العميل الطلب إلى كل عقدة متصلة نشطة. في الإصدار 0.4 من البروتوكول، كان عدد العقد المتصلة النشطة للعميل صغيرًا نسبيًا (حوالي 5). في ذلك الإصدار، تُعيد كل عقدة توجيه الطلب إلى جميع العقد المتصلة بها، والتي بدورها تُعيد توجيهه. يستمر هذا حتى تصل الحزمة إلى عدد محدد مسبقًا من القفزات من المرسل (بحد أقصى 7). ^{[ 19 ]}

منذ الإصدار 0.6 (2002 ^{[ 20 ]} )، أصبحت Gnutella شبكة مركبة تتكون من عقد طرفية وعقد فائقة (تُسمى أيضًا نظراء فائقين). ترتبط العقد الطرفية بعدد قليل من النظراء الفائقين (عادةً 3)، بينما يرتبط كل نظير فائق بأكثر من 32 نظيرًا فائقًا آخر. مع هذه الدرجة الخارجية الأعلى، انخفض الحد الأقصى لعدد القفزات التي يمكن أن يقطعها الاستعلام إلى 4.

تستخدم العقد الطرفية والعقد النظيرة بروتوكول توجيه الاستعلام لتبادل جدول توجيه الاستعلام (QRT)، وهو جدول يتكون من 64 خانة Ki وما يصل إلى 2 خانة Mi ، ويحتوي على كلمات مفتاحية مُجزأة. تُرسل العقدة الطرفية جدول توجيه الاستعلام الخاص بها إلى كل عقدة نظيرة متصلة بها، وتقوم العقد النظيرة بدمج جدول توجيه الاستعلام لجميع عقدها الطرفية (المُصغّر إلى 128 خانة Ki ) بالإضافة إلى جدول توجيه الاستعلام الخاص بها (إذا كانت تتشارك الملفات)، ثم تتبادله مع جيرانها. بعد ذلك، يتم توجيه الاستعلام عن طريق تجزئة كلمات الاستعلام والتحقق مما إذا كانت جميعها متطابقة في جدول توجيه الاستعلام. تُجري العقد النظيرة هذا التحقق قبل إعادة توجيه الاستعلام إلى عقدة طرفية، وكذلك قبل إعادة توجيه الاستعلام إلى عقدة نظيرة نظيرة إذا كانت هذه هي المحطة الأخيرة التي يمكن أن يسلكها الاستعلام.

إذا أسفر طلب البحث عن نتيجة، تتصل العقدة التي حصلت على النتيجة بالباحث. في بروتوكول Gnutella الكلاسيكي، كانت رسائل الاستجابة تُرسل عبر المسار الذي سلكه الاستعلام، لأن الاستعلام نفسه لم يكن يحتوي على معلومات تعريفية للعقدة. تم تعديل هذه الآلية لاحقًا، لتوصيل نتائج البحث عبر بروتوكول UDP مباشرةً إلى العقدة التي بدأت البحث، والتي عادةً ما تكون عقدة فائقة النظير للعقدة. وبالتالي، في البروتوكول الحالي، تحمل الاستعلامات عنوان IP ورقم المنفذ لأي من العقدتين. هذا يقلل من حجم البيانات المُوجّهة عبر شبكة Gnutella، مما يجعلها أكثر قابلية للتوسع بشكل ملحوظ. ^{[ 21 ]}

إذا قرر المستخدم تنزيل الملف، يتم التفاوض على نقل الملف . إذا لم يكن الخادم الذي يحتوي على الملف المطلوب محميًا بجدار ناري ، يمكن للخادم المُستعلم الاتصال به مباشرةً. أما إذا كان الخادم محميًا بجدار ناري، مما يمنعه من استقبال الاتصالات الواردة، فإن العميل الراغب في تنزيل الملف يرسل طلب دفع إلى الخادم ليقوم العميل البعيد بإنشاء الاتصال (لدفع الملف ). في البداية، كانت طلبات الدفع هذه تُوجّه عبر المسار الأصلي المستخدم لإرسال الاستعلام. كان هذا غير موثوق به إلى حد ما لأن المسارات كانت تتعطل غالبًا، كما أن الحزم الموجهة تخضع دائمًا للتحكم في التدفق. تم استحداث وكلاء الدفع لمعالجة هذه المشكلة. عادةً ما يكون هؤلاء الوكلاء نظراء فائقين لعقدة طرفية، ويتم الإعلان عنهم في نتائج البحث. يتصل العميل بأحد وكلاء الدفع هؤلاء باستخدام طلب HTTP، ويرسل الوكيل طلب دفع إلى عقدة طرفية نيابةً عن العميل. عادةً، من الممكن أيضًا إرسال طلب دفع عبر بروتوكول UDP إلى وكيل الدفع، وهو أكثر كفاءة من استخدام بروتوكول TCP. تتمتع خوادم البروكسي للدفع بميزتين: أولاً، اتصالات النظير الفائق-الطرفية أكثر استقراراً من المسارات، مما يجعل طلبات الدفع أكثر موثوقية. ثانياً، يقلل ذلك من حجم البيانات الموجهة عبر شبكة غنوتيلا. ^{[ 22 ]}

وأخيرًا، عند انقطاع اتصال المستخدم، يحفظ برنامج العميل قائمة بالعُقد المعروفة. تحتوي هذه القائمة على العُقد التي كان العميل متصلًا بها، بالإضافة إلى العُقد التي تم التعرف عليها من حزم بيانات بونغ. يستخدم العميل هذه القائمة كقائمة أولية عند بدء تشغيله لاحقًا، ليصبح بذلك مستقلًا عن خدمات التمهيد. ^{[ 23 ]}

عمليًا، كانت طريقة البحث هذه على شبكة غنوتيلا غير موثوقة في كثير من الأحيان. فكل عقدة عبارة عن مستخدم حاسوب عادي، ولذلك فهي تتصل وتنفصل باستمرار، مما يجعل الشبكة غير مستقرة تمامًا. كما أن تكلفة عرض النطاق الترددي للبحث على غنوتيلا تتزايد بشكل كبير مع ازدياد عدد المستخدمين المتصلين، ^{[ 24 ]} مما يؤدي غالبًا إلى استهلاك كامل سعة الاتصالات وجعل العقد الأبطأ عديمة الفائدة. ونتيجة لذلك، غالبًا ما تُفقد طلبات البحث، ولا تصل معظم الاستعلامات إلا إلى جزء صغير جدًا من الشبكة. وقد كشفت هذه الملاحظة أن شبكة غنوتيلا نظام موزع غير قابل للتوسع ، وألهمت تطوير جداول التجزئة الموزعة ، وهي أكثر قابلية للتوسع ولكنها تدعم البحث عن التطابق التام فقط، وليس البحث عن الكلمات المفتاحية. ^{[ 25 ]}

لمعالجة مشكلة الاختناقات ، قام مطورو Gnutella بتطبيق نظام هرمي من النظراء الفائقين والأوراق . فبدلاً من اعتبار جميع العقد متساوية، تُحفظ العقد الداخلة إلى الشبكة على "حافة" الشبكة، كأوراق. لا توفر الأوراق التوجيه. أما العقد القادرة على توجيه الرسائل فتُرقّى إلى نظراء فائقين. يقبل النظراء الفائقون اتصالات الأوراق ويوجهون عمليات البحث ورسائل صيانة الشبكة. يسمح هذا لعمليات البحث بالانتشار على نطاق أوسع في الشبكة، ويتيح إجراء تعديلات عديدة على بنيتها. وقد حسّن هذا بشكل كبير من الكفاءة وقابلية التوسع.

بالإضافة إلى ذلك، اعتمد برنامج غنوتيلا عددًا من التقنيات الأخرى لتقليل الحمل الزائد على البيانات وتحسين كفاءة عمليات البحث. ومن أبرز هذه التقنيات بروتوكول توجيه الاستعلام (QRP) والاستعلام الديناميكي (DQ). فباستخدام QRP، لا يصل البحث إلا إلى العملاء الذين يُحتمل أن يمتلكوا الملفات المطلوبة، مما يجعل البحث عن الملفات النادرة أكثر كفاءة. أما باستخدام DQ، فيتوقف البحث بمجرد حصول البرنامج على عدد كافٍ من نتائج البحث. وهذا يقلل بشكل كبير من حجم البيانات الناتجة عن عمليات البحث الشائعة. ^{[ 26 ]}

من مزايا لامركزية شبكة غنوتيلا صعوبة إيقافها، وجعلها شبكةً يقتصر فيها تحديد المحتوى المتاح على المستخدمين. على عكس نابستر ، حيث كانت الشبكة بأكملها تعتمد على خادم مركزي، لا يمكن إيقاف غنوتيلا بإيقاف أي عقدة. تمنع الشبكة اللامركزية الجهات الخبيثة من السيطرة على محتوى الشبكة أو التلاعب بالبيانات عبر التحكم بالخادم المركزي. ^{[ 27 ]}

كانت خدمة Gnutella تعمل سابقًا ببروتوكول يعتمد كليًا على إغراق الاستعلامات . يستخدم بروتوكول الشبكة القديم Gnutella الإصدار 0.4 خمسة أنواع مختلفة من الحزم، وهي: ^{[ 28 ]}

• اختبار الاتصال (ping): اكتشاف الأجهزة المضيفة على الشبكة
• بونغ: الرد على بينغ
• الاستعلام: البحث عن ملف
• تم تنفيذ الاستعلام: الرد على الاستعلام
• دفع: طلب تنزيل للخوادم المحمية بجدار ناري

تُسهّل هذه الحزم عمليات البحث. أما عمليات نقل الملفات فتتم معالجتها بواسطة بروتوكول HTTP . ^{[ 29 ]}

يتولى منتدى مطوري غنوتيلا (GDF) حاليًا قيادة تطوير بروتوكول غنوتيلا. وقد طُوِّرت العديد من امتدادات البروتوكول، ولا تزال قيد التطوير، من قِبَل موردي البرامج ومطوري غنوتيلا المتطوعين في منتدى مطوري غنوتيلا. تشمل هذه الامتدادات توجيه الاستعلامات الذكي، ومجموع التحقق SHA-1 ، ونقل نتائج الاستعلامات عبر بروتوكول UDP ، والاستعلام عبر بروتوكول UDP، والاستعلامات الديناميكية عبر بروتوكول TCP ، ونقل الملفات عبر بروتوكول UDP، وبيانات XML الوصفية، وتبادل المصادر (المعروف أيضًا باسم شبكة التنزيل )، والتنزيل المتوازي على شكل شرائح (التنزيل الجماعي). ^{[ 29 ]}

تُبذل جهودٌ لوضع اللمسات الأخيرة على هذه الإضافات البروتوكولية في مواصفات Gnutella 0.6، على موقع تطوير بروتوكول Gnutella. يُعدّ معيار Gnutella 0.4 قديمًا، ولكنه لا يزال أحدث مواصفات البروتوكول لأن جميع الإضافات، حتى الآن، لا تزال في طور المقترحات. في الواقع، من الصعب أو المستحيل الاتصال اليوم باستخدام مصافحات 0.4. ووفقًا للمطورين في GDF، فإن الإصدار 0.6 هو ما ينبغي على المطورين الجدد اتباعه باستخدام المواصفات قيد التطوير . ^{[ 30 ]}

لا يزال بروتوكول غنوتيلا قيد التطوير. ورغم المحاولات الرامية إلى التخلص نهائياً من التعقيد الموروث من الإصدار القديم غنوتيلا 0.4 وتصميم بنية رسائل جديدة وبسيطة، فإنه لا يزال أحد أنجح بروتوكولات مشاركة الملفات حتى الآن. ^{[ 31 ]}

تُقارن الجداول التالية المعلومات العامة والتقنية لعدد من التطبيقات التي تدعم شبكة Gnutella. ولا تهدف هذه الجداول إلى تقديم قائمة شاملة بعملاء Gnutella ، بل تقتصر على العملاء القادرين على المشاركة في شبكة Gnutella الحالية.

بروتوكول Gnutella2 (يُشار إليه غالبًا باسم G2)، على الرغم من اسمه، ليس بروتوكولًا خلفًا لبروتوكول Gnutella ولا يرتبط بمشروع Gnutella الأصلي، ^{[ 34 ]} بل هو بروتوكول مختلف تمامًا انبثق من المشروع الأصلي واستغل اسم Gnutella. ومن النقاط الخلافية لدى العديد من مطوري Gnutella أن اسم Gnutella2 يوحي بالترقية أو التفوق، مما أدى إلى جدل حاد . وشملت الانتقادات الأخرى استخدام شبكة Gnutella لتهيئة نظراء G2 وضعف توثيق بروتوكول G2. بالإضافة إلى ذلك، فإن كثرة محاولات البحث التي يقوم بها عميل Shareaza ، أحد عملاء G2 الأوائل، قد تُثقل كاهل شبكة Gnutella بلا داعٍ. ^{[ 35 ]}

شهد كلا البروتوكولين تغييرات جوهرية منذ انقسامهما عام ٢٠٠٢. يتميز G2 بمزايا وعيوب مقارنةً بـ Gnutella. من المزايا التي تُذكر غالبًا أن البحث الهجين في Gnutella2 أكثر كفاءة من أسلوب إغراق الاستعلامات في Gnutella الأصلي . مع ذلك، استبدل Gnutella أسلوب إغراق الاستعلامات بأساليب بحث أكثر كفاءة، بدءًا من توجيه الاستعلامات عام ٢٠٠٢، والذي اقترحه مطورو Limewire عام ٢٠٠١. ^{[ ٣٦ ] [ ٣٧ ] [ ٣٨ ]} من مزايا Gnutella قاعدة مستخدميه الضخمة التي تُقدر بالملايين. ^{[ ٣ ]} أما شبكة G2 فهي أصغر حجمًا بعشر مرات تقريبًا . ^{[ ٣٩ ]} يصعب مقارنة البروتوكولين في شكلهما الحالي. من المرجح أن يؤثر اختيار العميل، على أي من الشبكتين، على المستخدم النهائي بنفس القدر.

• بيتزي
• GNUnet

• داي، مارك. ماكدونالد، ريك. روفي، أنطون دبليو، "أساسيات الشبكات"، أكاديمية سيسكو للشبكات، مطبعة سيسكو، الفصل 3، صفحة 91
• داي، مارك. ماكدونالد، ريك. روفي، أنطون دبليو، "أساسيات الشبكات"، أكاديمية سيسكو للشبكات، مطبعة سيسكو، الفصل 3، صفحة 90

• الموقع الرسمي لـ Gnutella (على أرشيف الإنترنت)