P2P-Learning - Ein technischer Überblick

Inhaltsverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

1 Einführung in Peer to Peer-Netzwerke
1.1 Vor- und Nachteile von P2P-Netzwerken
1.2 P2P ist besonders geeignet für Educational Objects
1.3 Besonderheiten von Metadaten bei P2P-Learning

2 RDF als Beispiel für einen Metadatenstandard

3 JXTA als technische Umsetzung
3.1 Die Schichtenarchitektur von JXTA
3.2 Protokolle von JXTA

4 Edutella als Beispiel für einen P2P-Klienten
4.1 Die elementaren Dienste von Edutella
4.2 Der Edutella Query Service im Detail

5 Lomster
5.1 Der Lomster Query Service im Detail

6 Lomster und Edutella im Vergleich

Literaturverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: RDF

Abbildung 2: JXTA

Abbildung 3: RDF Database

Abbildung 4: RDF Ergebnis

1 Einführung in Peer to Peer-Netzwerke

Besonders in den letzten Jahren wurde viel über Peer to Peer (P2P) geschrieben. Programme wie Napster, Audiogalaxy oder Kazaa waren die ersten Vertreter einer Generation von Software, die die breite Masse auf P2P-Technologien aufmerksam machten. Trotz ihrer umsatzschädlichen Wirkung auf Medienkonzerne, ist diese neue Art des Datenaustausches anscheinend nicht zu stoppen.

Dabei handelt es sich bei P2P gar nicht um etwas grundsätzlich Neues. Das Wort Peer kommt aus dem Englischen und bedeutet Gleichgestellte. Damit wird unterstrichen, dass es sich um eine bilaterale Kommunikation handelt. Jeder Teilnehmer besitzt die gleichen Rechte und Pflichten. Es gibt keine Rollenverteilung mehr. Beide Seiten können demnach Dienste nutzen, müssen aber auch Dienste anbieten.

Auch wenn das derzeitige Internet eher dem klassischen Client/Server-Modell entspricht, war dies am Anfang anders. Wichtigstes Ziel des Internets oder damals Attached Resource Computer Network (ARPA-Net) ist die Autonomie der dezentralen Teilnehmer, so dass ein punktueller Ausfall einer Datenleitung nicht zum Zusammenbruch der Kommunikation des ganzen Netzes führte.

Dies implizierte, dass jeder Teilnehmer gewisse Dienste anbieten musste, so dass eine gewisse Redundanz vorhanden war. Es handelt sich also bei P2P- Netzwerken nicht wirklich um eine neue Technologie, sondern eher um die Wiedergeburt eines elementaren Prinzips des Internets ([a]).

1.1 Vor- und Nachteile von P2P-Netzwerken

Technisch gesehen sind die Vorteile des P2P Netzwerkes gegenüber einem Client/Server Modell die Verteilung der Netzlast auf mehrere Rechner. Jeder Rechner kann Server oder Client sein, sodass ein bottleneck bei einem Server vermieden wird [b]. Dieser positive Effekt wird dadurch verstärkt, dass sich stark nachgefragte Inhalte sehr schnell verteilen.

Es wird unterschieden zwischen zentralisierten und dezentralisieren P2P-Netzwerken: Zentrale Systeme besitzen eine gemeinsame Instanz, bei der sich die Teilnehmer anmelden müssen. Dieser Knotenpunkt ist die Schwachstelle des Systems. Eine Attacke führt zu einem Ausfall des gesamten P2P Dienstes (single point of failure) [b], denn ohne eine gemeinsame Anlaufstelle ist ein Verbinden mit anderen Clients nicht möglich. So konnte z.B. auch die Napster-Community innerhalb kürzester Zeit zerschlagen werden, indem die zentralen Anmelde-Server gesperrt wurden.

Dezentrale Systeme haben diese Schwachstelle (z.B. Gnutella) nicht. Die Geschwindigkeit des Datenflusses ist allerdings deutlich geringer als bei zentralen Systemen, da jeder Teilnehmer einzeln identifiziert und angesprochen werden muss.

1.2 P2P ist besonders geeignet für Educational Objects

In der wissenschaftlichen Arbeit kommt es besonders auf Aktualität an. Die Firma Neofonie schätzt dass im Netz derzeit 550 Mrd. Dokumente vorhanden sind [c], die nicht über Links zu erreichen sind. Der Grund liegt darin, dass es zu viel Aufwand bedeutet, ständig eine aktuelle Version auf die Webseiten zu stellen. Ein großer Teil wissenschaftlicher Arbeit verschwindet im so genannten Deep Web.

Es besteht auch ein finanzielles Interesse an dem ungehinderten Austausch von Learning Objekten. Folgendes Beispiel aus dem SCORM Best Practices Guide [d] soll dies verdeutlichen. Es beruht auf den Annahmen, dass ein Lernmodul den Umgang mit versuchtem Material lehren soll und 50% des Inhalts identisch ist (z. B. das richtige Benutzen von Handschuhen).

Wenn nun zehn Transport-Unternehmen, zehn Feuerwachen, vier Abteilungen des Militärs und zehn Umweltorganisationen dieses Training brauchen, ergeben sich Gesamtkosten in Höhe von 680 000 € (jeder Einzelne bezahlt fur die Entwicklung 20 000 €).

Würde die Möglichkeit bestehen, dieses Modul über ein P2P zu teilen, ergäbe sich folgende Rechnung: 34 Organisationen könnten auf den allgemeinen Teil (einmalig 10 000 €) zugreifen und müssten nur noch den auf ihre Bedürfnisse zugeschnittenen Teil selbst entwickeln. Es entstehen also Kosten in Höhe von 350 000 €.

Diese Überlegungen machen nur Sinn, wenn gewährleistet ist, dass die Module auch gefunden werden. Deswegen kommen Metadaten beim Austausch von Learning Objects eine besondere Bedeutung zu.

1.3 Besonderheiten von Metadaten bei P2P-Learning

Bei Gnutella sind die Metadaten auf den Dateinamen und den Pfad limitert [e]. Das macht durchaus Sinn, wenn sich die Suche auf ein Musikstück z.b. Madonna-like a virgin beschränkt. Aber für ein Lernobjekt z.b. Introduction to Algebra-Lecture 23 sind diese Informationen nicht ausreichend. Es müssen komplexere Metadaten benutzt werden, wie z.B. die Standards von IEEE-LOM/IMS [g].Edutella basiert auf dem Ressource Description Network (RDF), ein Standard ,der von dem W3C Konsortium [h] entwickelt wurde. Dieser wird als Beispiel für einen Metadaten Standard nun näher beschrieben.

2 RDF als Beispiel für einen Metadatenstandard

RDF wurde 1997 vom W3C Konsortium entwickelt es wurde folgende Ziele verwirklicht. Skalierbarkeit, Interoperabilität, Austauschbarkeit [i]. Ein RDF Statement ist vergleichbar mit einem deutschen Satz. Es besteht aus resource (Subjekt!, property (Prädikat! und einem Wert (Objekt) ,welches aus einem Literal oder wieder einem resource besteht. [j].

Ein gültiges Statement könnte so aussehen:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Obige Abbildung stellt also den Sachverhalt dar, dass Ora Lassila die Autorin der Homepage mit der http://www.w3.org/Home/Lassila ist. Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten diesen Sachverhalt darzustellen. In der Regel wird ein RDF/XML-syntax verwendet.

Um Resourcen zu sparen wird der Syntax wie folgt dargestellt:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Mit RDF bietet sich die Möglichkeit, komplexe Abhängigkeiten und Zustände, wie sie bei Metadaten für Lernobjekte auftreten , abzubilden.

3 JXTA als technische Umsetzung

JXTA , von Sun Microsystems entwickelt, ist die konsequente Implementierung des P2P- Gedanken. Die Abkürzung entstand aus dem englischen Wort juxtapose welches nebeneinander stellen bedeutetet und damit das „nebeneinander“ von Systemen meint. JXTA ist unabhängig von der verwendeten Programmiersprache, der Systemplattform, bzw. des verwendeten Netzwerk-Protokolls. [k]. Obwohl der Kern des Systems derzeit noch in Java implementiert ist, kann er später auch in C/C++, Perl oder anderen Sprachen implementiert werden. Damit soll die Interoperabilität, also der Austausch von Daten auf völlig verschiedenen Systemen via JXTA ermöglicht werden. Erreicht wird dies durch eine Schichtenarchitektur.

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