3D-Welten im Peer-to-Peer-Verfahren

Ein neues Datenverteilsystem soll dabei helfen, 3D-Umgebungen auch bei großem Nutzeransturm stabil zu halten.

Plötzliche Besucheranstürme gehören zum Alltag im Internet: Ein Blog-Eintrag wird plötzlich populär und die Nutzer strömen in Scharen, bis der Server zusammenbricht. Virtuelle Welten im Netz haben mit dem gleichen Phänomen zu kämpfen. Im Gegensatz zu normalen Websites lassen sich die User hier allerdings schwieriger über beliebig viele Server verteilen, um die Lastspitzen auszugleichen. Mitspieler müssen schließlich in der Nähe bleiben, damit sie miteinander interagieren können. VastPark, ein australisches Unternehmen, das Grundlagentechnologien für virtuelle Welten entwickelt, will nun eine neue Technologie des örtlichen Forschungsinstituts National ICT Australia (NICTA) nutzen, um das Problem anzugehen

Das NICTA-System verwendet aus dem Bereich der Dateitauschbörsen bekannte Peer-to-Peer-Netzwerke (P2P), die dabei helfen, den Nutzeransturm zu verteilen, in dem Bandbreite und Rechenleistung jedes neuen Users mitverwendet werden. Santosh Kulkarni, leitender Forscher am NICTA, glaubt, dass solche P2P-Netze die Kosten der Infrastruktur für Firmen senken könnten, die virtuelle Welten anbieten. Die Idee: So lassen sich mehr Nutzer unterstützen, ohne dass stets neue Server gekauft werden müssen.

Die typische Netzwerk-Architektur virtueller Welten beinhaltet zentrale Server, die den Informationsfluss kontrollieren, der von den Client-Programmen, die auf den PCs der Nutzer installiert sind, kommt. Einige Systeme wie Second Life von Linden Lab streamen alle Informationen über die Welt von den zentralen Servern an die Nutzer – darunter die 3D-Daten und die Angaben über die Position des Avatars des Nutzers. Andere Ansätze wie das Multiverse-Netzwerk separieren hingegen Informationen über die Darstellung der Welt von der Interaktion der Avatare. Die 3D-Daten werden dazu mit der Client-Software verteilt und auf den Nutzerrechnern gespeichert, was die Informationsmenge reduziert, die ständig von den zentralen Servern zum Nutzer fließt.

Das NICTA-System verringert die notwendige Infrastruktur nun wiederum, in dem einzelnen Teilnehmerrechner die Informationen zur Avatar-Position und der Interaktion der Charaktere koordinieren. 3D-Inhalte verteilen hingegen weiter die zentralen Server. Die Anpassung der Peer-to-Peer-Technologie an 3D-Welten sei eine große Herausforderung gewesen, meint Kulkarni. Der Dateitausch sei einfach anders.

NICTA unterteilt den Raum einer virtuellen Welt dazu in Regionen auf – und die einzelnen Peer-Rechner bei den Nutzern sind für das Hosting dieser verantwortlich. Sind Regionen besonders gut besucht, werden sie noch kleinteiliger und mehr Peers machen mit. Will der Client des Nutzers dann herausfinden, welche Objekte sich um den Avatar herum befinden, sendet er eine Anfrage an das Netzwerk, das dann wiederum die passenden Peers im Netz auffindet, auf denen die aktuelle Region vorgehalten wird. Der Nutzercomputer wird dann damit verbunden und die passenden Informationen ausgetauscht. Das System enthält außerdem Code, mit dem die Last im Netzwerk grundsätzlich abgesenkt werden soll, etwa Algorithmen, die Cluster von Nutzern ermitteln, die sich zusammen durch die Welt bewegen. Ihre Update-Wünsche werden dann in eine gemeinsame Anfrage zusammengefasst.

"Das schöne an der Peer-to-Peer-Technik ist, dass man nur Informationen über ein paar Peers vorhalten muss, die sich in der Nähe befinden. Sobald diese Daten feststehen, kann man mehr und mehr über seine Umgebung herausfinden und all die vorgehaltenen Objekte kennen lernen. Auf diese Art lässt sich ein System grenzenlos skalieren", sagt Kulkarni.

Es gibt noch andere Projekte, die versuchen, P2P-Netze für virtuelle Welten zu entwickeln, etwa Solipsis und VAST. Diese Systeme nutzen andersartige Algorithmen. VastPark-CEO Bruce Joy sagt, dass seine Firma vor allem deshalb auf NICTAs Technologie setzt, weil sie sich gut mit der bestehenden Infrastruktur von VastPark vereinen lässt. "Wir haben versuch, herauszufinden, wie man einzelne, kleine Räume schaffen kann, die sich miteinander verbinden lassen, um eine riesige Welt zu schaffen", sagt Joy. NICTAs Ansatz bestehe nun darin, eine Welt so lange zu unterteilen, dass sie sich von einzelnen Nutzern verwalten lässt. Auch dieses System lasse sich beliebig vergrößern. Diese Ansätze ergänzten sich optimal.

Wu-chang Feng, Dozent für Computerwissenschaften an der Portland State University, der an der Netzwerkarchitektur virtueller Welten forscht, glaubt, dass die NICTA-Technologie sich zwar nicht für Spiele eigne, für virtuelle Gemeinschaften aber überzeugend sei. Bei Online-Spielen, die sich ebenfalls über P2P-Netze abwickeln lassen, bestehe stets die Gefahr des Schummelns, weil sich Daten leichter manipulieren ließen. Bei Welten, die auf soziale Interaktionen setzten, sei die Reduktion der Infrastrukturkosten mittels P2P aber sinnvoll.

Feng gibt allerdings zu bedenken, dass Linden Lab selbst eine große Konkurrenz für VastParks Ansatz darstellen könnte, wenn das Unternehmen damit beginnt, seine Nutzer eigene Second Life-Server betreiben zu lassen. Die Chance, dass das passiert, ist groß: Linden Lab ist derzeit dabei, sein System deutlich zu öffnen.

NICTA hat laut Kulkarni bereits daran geforscht, Peer-to-Peer-Systeme schummelsicher zu machen, doch auch er glaubt, dass das System in virtuellen Welten am besten funktioniert. VastPark arbeitet derzeit an der Integration der P2P-Technik. Ende des Jahres steht eine Testphase an.

 
 

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