Incentivos en Redes P2P

Bibliografía

M. Feldman, K. Lai, I. Stoica, and J. Chuang. Robust Incentive Techniques for Peer-to Peer Networks. In Proceedings of the Fifth ACM Conference on Electronic Commerce, May 2004.

David Hales, Bruce Edmonds: Applying a socially inspired technique (tags) to improve cooperation in P2P networks. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part A 35(3): 385-395. 2005.

Cliente servidor vs. P2P

Cliente/servidor P2P

Tráfico de red Asimétrico, tráfico de subida bajo aceptable.

Simétrico.

Contenido Centralizado en el servidor.

Distribuido entre los peers.

Direccionamiento Estático, utilizando DNS, NAT, puertos bien conocidos (80).

Dinámico, registros en tiempo real. Tratamiento de NAT/firewall.

Rendimiento Decrece con el número de usuarios.

Aumenta con el número de usuarios.

¡Gracias Javier!

Algunos factores que afectan el rendimiento

Algoritmo de ruteo.

Grado de replicación de recursos populares.

Cooperación.

Lo Común o Compartido

Aunque todos se benefician de un recurso común, el mismo termina siendo destruido por la actitud egoísta de cada individuo.

Fenómeno bien estudiado por las ciencias sociales sobrepastoreo de un lote compartido contaminación del ambiente deforestación pesca intensiva ...

Tragedy of the Commons

“That which is common to the greatest number has the least care bestowed upon it"

Aristóteles 384 BC-322 BC

Tragedy of the Commons

"Freedom in a commons brings ruin to all”

"The Tragedy of the Commons," Garrett

Hardin, Science, 162(1968):1243-1248.

Garrett Hardin 1915-2003

Cooperación

Alta performance requiere alto grado de cooperación compartir archivos

más se comparte menor latencia

ruteo más se reenvía menor

latencia, menor pérdida, mayor conectividad

servicio (ej., reenvío de paquetes,

descarga de archivos)

servicioservicio

Motivación

Los sistemas P2P se basan en la cooperación entre usuarios con intereses propios.

Free-Riding/Greedy Behavior. Necesidad de incentivos para la

cooperación.

Juegos

Estrictamente competitivos (suma cero) ajedrez, go, póquer, escondidas

Juegos (y otras situaciones)

Puramente cooperativos (o casi)

Juegos

Juegos Cooperativos/Competitivos dilema del Prisionero, dilema del contrabandista,

halcón y paloma

Dilema del Prisionero

Alicia

Roberto

confiesa niega

confiesa 3,3 0,5

niega 5,0 1,1

Alicia

Roberto

cooperar desertar

cooperar R,R P,T

desertar T,P C,C

R: Recompensa T: Tentación P: Perdedora

C: Castigo

Dilema del Prisionero

T>R>C>P

R > (T+P)/2.

Torneo de Axelrod (1979)

Invitación a enviar estrategias. Los programas (estrategias) compiten

entre ellos. Objetivo: obtener puntos. Pueden recordar interacciones previas 14 estrategias + aleatoria

Representación de las estrategias

Autómatas finitos. Estados acciones del jugador. Arcos acciones del oponente. Estado inicial elección inicial del

jugador.

TIT-FOR-TAT “nice”

C D

C

C

D D

TIT-FOR-TAT

TAT-FOR-TIT “nasty”

D C

C

C

D D

TAT-FOR-TIT

EASY-GO “hopeless”

D C

C D C,D

EASY-GO

FORG-NOT “ruthless”

C D

C D C,D

FORG-NOT

Una Sola Vez vs. Repetidas Veces

El razonamiento a seguir no es el mismo si se juega una sola vez a si se juega repetidas veces.

Estrategias con memoria. Más próxima a las situaciones de la vida

real.

La Evolución de la Cooperación

Explorar las condiciones bajo las cuales la cooperación emerge entre agentes fundamentalmente egoístas.

Incentivo a largo plazo para la cooperación, a pesar de existir un incentivo a a corto plazo que favorece la deserción.

Cooperación Emergente

Torneo ecológico. Resultado de un juego tiene influencia en

la proporción con que cada estrategia se vería representada en el juego siguiente.

ResultadoEstrategias torpes fueron desapareciendoEstrategias del tipo TIT-FOR-TAT fueron

sobreviviendo.El ambiente resultó ser cada vez más

cooperativo.

Dilema del Prisionero Generalizado

Similar al dilema del prisionero clásico pero con peers que pueden asumir el rol de clientes y servidores en cada jugada.

servicio(e.g., redireccionamiento de paquetes,

descarga de archivos)

servicioservicio

ja,ja,ja.

%@#?!

servicio

servicio

fuente Incentives for Cooperation in the Internet. Lai et al

Nuevos Desafíos

Gran número de peers menor probabilidad de repetir interacción entre peers.

Identidades “gratuitas” cambio continuo de identidad.

Aumenta la probabilidad de interactuar con extraños.

Nuevos Desafíos (cont.)

Asimetría modos servidor y cliente

solicitar servicio

otorgar servicio (cooperar)

ignorar solicitud(desertar)

solicitar servicio?

-1+7

Nuevos Desafíos

Alicia

Roberto

confiesa niega

confiesa 3,3 0,5

niega 5,0 1,1

Servidor

Cliente

otorgar ignorar

solicitar 7,-1 0,0

no solicitar 0,0 0,0

Objetivo

Diseñar estrategias de incentivos que motiven al sistema a alta utilidad

generalizada (por ejemplo., 100% cooperación)

brinden mayores beneficios que los obtenidos al desertar.

Arquitectura

servicio

servicio

función de decisión

historiaprivada

historiacompartida

Alicia Roberto

Juan

Alicia: 1 cooperación

Alicia: 1 cooperación c/RobertoJuan: 1 cooperación c/Alicia

Estrategia

Espacio de Diseño

Función de decisiónuso de historia compartida y subjetiva. trato con extraños.robusta ante diferentes patrones de

deserción.

Espacio de Diseño

Historia Privada vs. Historia CompartidaPrivada: A almacena las acciones de B hacia

A. poca utilidad si la población es muy grande

(repetición improbable). implementación descentralizada directa.

Compartida: Se almacenan las acciones de B hacia todos.

cuestiones de escalabilidad.

Espacio de Diseño

ExtrañosProblema con identidades no persistentes Legitimate newcomer vs. WhitewashersEstrategias especializadas para tratar con

extraños.

Espacio de Diseño

Reputación objetiva vs. reputación subjetivaObjetiva:

vulnerable a colusión

Subjetiva noción de confiabilidad

Espacio de Diseño

Estrategia de SelecciónEvitar extraños y desertores.A veces los servicios sólo están disponibles a

través de un subconjunto de los servidores (selección limitada).

¿Por qué BitTorrent funciona tan bien?

Selección Grupal. BT resiste freeloaders

y soporta altruismo (al menos en parte)

Grupos con numerosos freeloaders tienden a desaparecer.

Tags para Promover Cooperación

C

C,D

D

C,D

tag tag

10100010010001000 01101000011001101

TagsWorld

C

C,D

tag

D

C,D

tag

D

C,D

tag

D

C,D

tag

D

C,D

tag

D

C,D

tagD

C,D

tagC

C,D

tag

C

C,D

tag

C

C,D

tagC

C,D

tag

C

C,D

tag

Cooperación Basada en Tags

Conclusiones y Cuestiones Abiertas

Las técnicas de incentivos mitigan pero no previenen.

Tipo de incentivo Incorporado al algoritmo (upload rate determina

download rate) Externo (micro-pagos, puntaje, popularidad, fama). Manual (exponer generosidad del usuario)

Los protocolos existentes requieren un cierto grado de honestidad (son vulnerables)