BitTorrent (Protokoll)
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BitTorrent (Bit: kleinste Daten-Einheit, engl. torrent: reißender Strom, von lat. torrens) ist ein kollaboratives Filesharing-Protokoll, das sich besonders für die schnelle Verteilung großer Datenmengen eignet. Im Gegensatz zu anderen Filesharing-Techniken setzt Bittorrent nicht auf ein übergreifendes Filesharing-Netzwerk, sondern baut für jede Datei ein separates Verteilnetz auf.

Inhaltsverzeichnis

BitTorrent-Technik

Technisch ist das Protokoll der OSI-Schicht 7, also der Anwendungsschicht, zuzuordnen und setzt auf das TCP/IP-Referenzmodell. Die Referenzimplementierung durch den Erfinder Bram Cohen erfolgte in der Programmiersprache Python. Mittlerweile steht eine Reihe alternativer Programme zur Verfügung, die das BitTorrent-Protokoll implementieren.

BitTorrent reduziert die Serverauslastung, da sich Peers, auch mit unvollständigen Dateien, untereinander austauschen. Wie die farbigen Balken bei einigen Clients anzeigen, wird die Datei stückweise in zufälliger Reihenfolge untereinander ausgetauscht, anstatt sie komplett zu laden.

Im Vergleich zum herkömmlichen Herunterladen einer Datei mittels HTTP oder FTP werden bei der BitTorrent-Technik die (ansonsten ungenutzten) Upload-Kapazitäten der Downloader mitgenutzt, auch wenn sie die Datei erst unvollständig heruntergeladen haben. Dateien werden also nicht nur von einem Server verteilt, sondern auch von Nutzer zu Nutzer (Peer-to-Peer). Das belastet den Server weniger und der Anbieter spart Kosten. Insgesamt ist die Downloadlast nicht geringer, sie wird lediglich auf die einzelnen Nutzer verlagert. Bei populären Dateien verhindert diese Technik das Zusammenbrechen des Netzes infolge des Überschreitens der Kapazitätsgrenzen des Anbieters.

Tracker

BitTorrent besteht aus zwei Teilen: Dem Server-Programm, genannt Tracker (engl. „track“ = verfolgen), und dem Client, der auf dem PC des Anwenders als Gegenstelle fungiert. Der Tracker verwaltet Informationen zu einer oder mehreren Dateien. Der herunterladende Client erfährt vom Tracker, wer sonst noch die Datei herunterlädt und verteilt. Sobald ein Client ein Segment (engl. „chunk“) der Datei erhalten und die Prüfsumme verifiziert hat, meldet er dies dem Tracker und kann dieses Dateistück nun schon an die anderen Clients weitergeben. Die Menge aller Clients, die am gleichen Torrent interessiert sind, nennt man Schwarm. Clients, die im Besitz des kompletten Inhalts des Torrents sind, und somit nichts von anderen Clients herunterladen, sondern lediglich Daten verteilen, nennt man Seeder. Als Leecher werden in der Regel die Clients bezeichnet, die noch nicht über den gesamten Torrent-Inhalt verfügen und noch weitere Segmente herunterladen. (Abwertend bezeichnet "Leecher" zum Teil auch einen Client, der nur herunterlädt, ohne selbst bereits heruntergeladene Segmente weiterzuverteilen.) Peer bezeichnet allgemein einen mit einem Client verbundenen anderen Client.

Um eine Datei herunterladen zu können, benötigt der Client eine Torrent-Datei (Dateinamenserweiterung .torrent oder .tor). In dieser befindet sich die IP-Adresse (bzw. der Hostname) des Trackers sowie Dateiname, Größe und Prüfsummen der herunterzuladenden Datei. Eine Torrent-Datei kann auch Informationen über mehrere Dateien beinhalten. Torrent-Dateien sind wenige Kilobytes groß und werden üblicherweise auf der Website des Anbieters zum Herunterladen bereitgestellt. Löscht der Anbieter den Torrent aus dem Tracker oder geht der Kontakt zum Tracker verloren, können die Clients keinen neuen Kontakt zu anderen Clients mehr aufbauen, der Austausch zwischen schon bekannten Clients kann aber fortgeführt werden. Um trotzdem die Kontaktaufnahme zu anderen Clients zu ermöglichen, wird in neueren Clients zusätzlich der trackerlose Betrieb verwendet.

Im Gegensatz zu anderen bekannten File-Sharing-Systemen werden nicht beliebige Dateien aus den Beständen der Teilnehmer ausgetauscht. Vielmehr verteilt jeder Schwarm nur die Dateien, welche der Autor der Torrent-Datei explizit zum Herunterladen vorgesehen hat. Auch der Betreiber des Trackers bestimmt selbst, welche Downloads von diesem verwaltet werden sollen. Die einzelnen Tracker stehen nicht in Verbindung zueinander, es existiert daher kein gemeinsames Netz. Jede Tracker-Datei erschafft somit ihr eigenes temporäres Netz aus beteiligten Clients. Anbieter können sich so von fremden, möglicherweise illegalen Inhalten leichter distanzieren.

Trackerloser Betrieb

In neuen Versionen wurden „trackerlose“ (engl. "trackerless") Systeme entwickelt. Die Trackerfunktion wird dabei von der Clientsoftware übernommen. Dies vermeidet einige der bisherigen Probleme (z. B. die fehlende Ausfallsicherheit des Trackers), auch wenn tracker-gestützter Betrieb weiter möglich sein wird. Es erleichtert auch das Anbieten, da Tracker den aufwändigsten Teil in BitTorrent darstellen. Seit der im November 2005 erschienenen Version 4.2.0 unterstützt der Referenz-Client den trackerlosen Betrieb und setzt dabei auf den Kademlia-Algorithmus. Der Tracker kann dabei dezentral, ähnlich wie im Kademlia-Netzwerk, als Verteilte Hashtabelle (VHT) auf den Clients selbst abgelegt und verwaltet werden.

Moderne BitTorrent-Clients können daher auf Tracker verzichten und dezentral arbeiten („trackerlos”). Allerdings verwenden sie noch unterschiedliche Protokolle, sodass die Kommunikation zwischen verschiedenen Clients auf VHT-Basis nicht immer möglich ist. Untereinander kompatibel sind zur Zeit BitComet, Deluge, µTorrent, KTorrent und der Classic-Client. Die Entwickler arbeiten verstärkt daran, Kompatibilität herzustellen.

Internetcache

Ab Version 4.20.0 unterstützt BitTorrent das Internet Cache Protocol (ICP), um die Datenübertragungsrate der Provider zu schonen. Dazu wurde das Zusatz-Protokoll Cache Discovery Protocol definiert. Bisher wurde die Technik aber noch nicht genutzt. Da Caching-Provider durch den Digital Millennium Copyright Act (DMCA) nicht für den durchgeleiteten Datenverkehr haften müssen, bestehen zumindest in den Vereinigten Staaten juristisch keine Probleme[1].

Anti-Leech-Tracker (ALT)

BitTorrent beruht – wie alle Filesharing-Netzwerke – auf dem Prinzip „Geben und Nehmen“. Nicht wenige Teilnehmer deaktivieren ihre eigene Sende-Funktion ("upload") und missachten damit das Prinzip aller Filesharing-Netzwerke. Als Reaktion auf dieses Ausnutzen haben sich sogenannte "Anti-Leech-Tracker" (ALT) etabliert, welche das Verhalten der Teilnehmer stetig beobachten und Teilnehmer, welche nur herunterladen oder dies in unfairem Verhältnis tun, vom Netzwerk ausschließen, sobald gegen vordefinierte Regeln verstoßen wird. Als Maßstab gilt hier die sogenannte Ratio ("file ratio" oder "overall ratio"), die sich aus dem Quotienten von gesendeter und empfangener Datenmenge errechnet.

Bei diesem System sind jedoch Teilnehmer mit geringerer Datenübertragungsrate benachteiligt. So kann es passieren, dass solche Nutzer vom ALT verbannt werden, wenn sie ihre Ratio nicht rechtzeitig einhalten können. Aufgrund dessen wird auf einigen ALT mit dem sogenannten „Only Upload“ gegen diesen Missstand vorgegangen. Bei „Only Upload“ wird ausschließlich die Masse an hochgeladenen Daten angerechnet. Ferner wird diesem Problem auch verstärkt mit einem sogenannten „Seedbonus“ begegnet, bei welchem Punkte für die Zeitspanne des Sendevorgangs ("upload") vergeben werden, die dann wiederum in „Upload-Guthaben“ eingetauscht werden können.

Eine weitere Problematik: der ALT ist zum Errechnen des Verhältnisses auf Berichte der teilnehmenden Clients angewiesen. Diese können leicht verfälscht werden, entweder absichtlich durch Manipulationen von Schummlern oder versehentlich durch fehlerhaft konfigurierte Client-Software. Hier wurden mittlerweile jedoch auch Methoden entwickelt, die solche potentiellen Betrugsversuche erkennen und damit zum sofortigem Ausschluss führen.

Künftige Weiterentwicklungen

In Zukunft wird die Weiterentwicklung des Protokolls nicht mehr alleine von Bram Cohen, sondern auch von anderen Entwicklern getragen. BitTorrent-Benutzer sind in letzter Zeit zunehmend (teils unwissentlich) vom Traffic-Shaping ihrer Provider betroffen. Werden dabei Pakete als P2P-Pakete klassifiziert, wird der Upload in vielen Fällen stark gedrosselt. Als Antwort darauf implementierten die Clients Azureus und µTorrent eine End-zu-End-Verschlüsselung (RC4), um das Traffic-Shaping zu umgehen. BitComet, rTorrent, Transmission sowie KTorrent unterstützen die neue Protokoll-Verschlüsselung ebenfalls.

Geschichte

Das BitTorrent-Protokoll wurde im April 2001 von dem Programmierer Bram Cohen für die Bootlegger-Online-Community etree entworfen.[2] Am 2. Juli 2001 veröffentlichte er eine erste Implementation[3], die mittlerweile von seiner Firma BitTorrent, Inc. betreut wird. Bereits nach kurzer Zeit begann die File-Sharing-Szene, die Technologie unter anderem für das Tauschen von Raubkopien zu nutzen. Mit der Zeit entwickelte sich BitTorrent zum größten (Inhalte, Benutzer, Verkehr) Filesharing-Netz, es produziert ein Drittel des gesamten, weltweiten Internet-Datenverkehrs.

Die US-amerikanische Firma namens BitTorrent hat Ende Februar 2007 ihre gleichnamige Website in einen Online-Shop umgewandelt, in dem sich viele Medieninhalte nur noch kostenpflichtig herunterladen lassen.

Einsatzgebiete, Vor- und Nachteile

Besonders gut geeignet ist BitTorrent für die schnelle Verteilung großer Dateien, für die eine aktuell große Nachfrage vorhanden ist. Bei etwas älteren oder weniger gefragten Dateien ist unter Umständen der Download über FTP oder HTTP wegen der zu geringen Anzahl von Uploadern vorzuziehen. Der Vorgang der Datendistribution mit BitTorrent unterscheidet sich grundsätzlich von der Arbeitsweise der bekannten Filesharing-Tauschbörsen, bei welchen jeder Teilnehmer parallel eigene Dateien anbietet. Durch die zunehmende Implementierung von trackerlosen Techniken sowie Suchfunktionen in den Clients lassen sich diese jedoch auch wie traditionelle Tauschbörsen verwenden.

Da die Größe der Datenübertragungsrate, die jeder Downloader bekommen kann, von der Menge der fertigen und der Menge der unfertigen Downloads (Peers) im Netz sowie der Uploadraten der Nutzer abhängt, kann es je nach Menge der Anbieter (Seeder), der Downloader (Peers) und der Verteilungsrate zu mehr oder weniger Kilobytes pro Sekunde kommen. Da ein Nutzer mit vollständigem Download praktisch keinerlei Downloadrate benötigt, steigt die maximal verfügbare Datenübertragungsrate für das gesamte Netz, weil dieser fertige Nutzer nur hochlädt (seedet). Umgekehrt beanspruchen Downloader Datenübertragungsrate, tragen aber selbst mit ihrer Uploadrate bei. Am folgenden (nur sehr theoretischen) Beispiel soll die Auswirkung von unterschiedlichen Mengen von reinen Anbietern (Seeder) und Downloadern (Peers) dargestellt werden:

  • 5 vollständige Downloads, jeder der Anschlüsse hat im Schnitt eine Uploadrate von 30 KiloBytes pro Sekunde: 5 × 30 = 150 KByte/s
  • 10 unvollständige Downloads, jeder der Anschlüsse hat im Schnitt eine Uploadrate von 30 KiloBytes pro Sekunde: 10 × 30 = 300 KByte/s

Die gesamte Datenübertragungsrate im Netzwerk beträgt also 150 KByte/s plus 300 KByte/s, insgesamt also 450 KByte/s. Da 10 Nutzer gleichzeitig herunterladen, teilt sich diese verfügbare Datenübertragungsrate auf in 10× durchschnittlich 45 KByte/s.

In der Realität wird solch ein Wert auf großen, öffentlichen Trackern aber meist nur bei beliebten Torrents erreicht, da auch Datenübertragungsrate durch Wartezeiten, Zuordnungen, verschiedene Erreichbarkeiten etc. verlorengeht. Außerdem sind in der Praxis auch verschiedene Anschlussgeschwindigkeiten und Prioritäten für ein mehr oder weniger schnelles Herunterladen verantwortlich. Zudem haben viele Benutzer ihren Client oder ihre Firewall falsch konfiguriert.

Auf Anti-Leech-Trackern (Erklärung s. o.) sind solche und noch wesentlich höhere Downloadraten allerdings sehr oft anzutreffen. Hier lassen sich auch schnelle Anschlüsse wie etwa DSL 6000 mit Download-Geschwindigkeiten jenseits der 500 KByte/s optimal nutzen.

Einsatz in der Praxis

Red Hat gehörte neben Novell zu den ersten Linux-Distributoren, die BitTorrent zur Verbreitung ihrer Distributionen verwendeten. Der Spieleentwickler Blizzard verteilte die World-of-Warcraft-Beta über BitTorrent und stellt jetzt, wie id Software, die größeren Patches für die finale Version ebenfalls als Torrents bereit. Inzwischen sind alle bekannteren Linuxdistributionen und FreeBSD über BitTorrent erhältlich. Auch außerhalb des Software-Bereiches gibt es konkrete Anwendungen: Die britische BBC unternimmt derzeit Pilotversuche, um aktuelle Sendungen und Dokumentationen unmittelbar nach der Ausstrahlung online über BitTorrent zur Verfügung zu stellen. Das Freie-Musik-Projekt Jamendo verteilt Alben über BitTorrent und über das eDonkey2000-Netzwerk.

Sonstiges

Einer Studie der ipoque GmbH vom Februar 2009 zufolge[4] macht die Datenübertragung über das BitTorrent-Protokoll in Deutschland 37% des gesamten Datenverkehrs aus und belegt damit den Spitzenplatz, mit weitem Abstand auf HTTP mit einem Anteil von 15%.[5]

Weiterhin gibt ipoque an, dass BitTorrent das einzige Filesharing-Protokoll sei, das signifikant für legale Inhalte genutzt werde.[6]

Rechtliches

Die Legalität des Betreibens von Torrentseiten oder Trackerservern mit Torrents, über die urheberrechtlich geschütztes Material ohne Genehmigung verbreitet werden kann, ist umstritten, da die Server selbst keine Dateien anbieten, sondern nur die Peers untereinander verbinden.

In der Vergangenheit kam es häufiger zu Beschlagnahmungen von Servern, die Torrents anboten. Die erste groß angelegte Aktion fand im Dezember 2004 statt, als die finnische Polizei eine Razzia auf die Server der Seite Finreactor durchführte. Die Torrents werden seitdem nicht mehr angeboten und das Verfahren wurde eingestellt.[7][8] Im Mai 2005 schlossen die US-Behörden FBI und das dem US-Heimatschutzministerium untergeordnete Immigration and Customs Enforcement die Seite EliteTorrents.org. Die bis dato wohl größte Torrent-Seite, Suprnova.org, wurde im Dezember 2005 von slowenischen Behörden beschlagnahmt. Die Seite LokiTorrent, vermutlich damals größte Torrent-Suchmaschine hinter Suprnova, hat kurz danach ebenfalls den Dienst eingestellt. Angeblich wurde der Administrator Edward Webber von der MPAA gerichtlich zu einer Geldstrafe und der Herausgabe der Logs gezwungen.

Die bisher wohl spektakulärste Aktion fand im Mai 2006 statt, als der weltgrößte BitTorrent-Tracker ThePirateBay.org auf Druck des US-Justizministeriums von der schwedischen Polizei beschlagnahmt wurde, jedoch bereits wenige Tage später wieder am Netz war. Im Februar 2009 wurden vier der Betreiber von The Pirate Bay von der schwedischen Justiz angeklagt und im April zu jeweils einjährigen Haftstrafen sowie Schadenersatzzahlungen in Millionenhöhe verurteilt.[9][10] Dies ist insofern bedeutend, als dass es um das Bereitstellen urheberrechtsgeschützter Inhalte ging, die jedoch an sich nicht auf den Servern der Betreiber liegen. Das Urteil ist noch nicht rechtskräftig.

In diesem Zusammenhang ist mittlerweile auch oft von P2P-„Privatsphäre“ oder P2P-Privacy die Rede. Grundsätzlich ist es jedermann möglich, einen BitTorrent-Trackerserver ins Netz zu stellen, also auch Urheberrechtschutzverbänden und Strafermittlungsbehörden. Zusätzlich können natürlich auch am eigentlichen Peering (Datenaustausch) die zuvor genannten Organisationen und Institutionen teilnehmen und damit gegebenenfalls einen „Nachweis“ der im P2P-Netz übertragenen respektive getauschten Dateien erlangen. Da es für den Anwender auf der BitTorrent-Client-Seite nur schwer nachzuvollziehen ist, welche Tracker-Server oder Peers (IPs) sozusagen lediglich „mithorchen“, gibt es Bestrebungen und Projekte, einen besseren Schutz der Privatsphäre in P2P-Netzwerken erreichen zu wollen. Ein Ansatz hierfür ist es, einfach bestimmte IPs via IP-Listen zu blocken und damit vom jeweiligen Torrent auszuschließen. Als Beispiel sei hier PeerGuardian genannt.

Weitere Informationen zur Rechtslage befinden sich unter Filesharing.

Siehe auch

Weblinks

Quellen

  1. Heise-Newsticker: „BitTorrent 4.20 unterstützt Internet Caches“
  2. The Seattle Times: Business & Technology: BitTorrent file-sharing program floods the Web
  3. Bram Cohen: BitTorrent — a new P2P app. In: Yahoo! Groups. Yahoo! Inc., 2. Juli 2001. Abgerufen am 15. April 2007.
  4. "Internet Study 2008/2009" der ipoque GmbH
  5. "Traffic-Analyse: P2P verliert Anteile, Web holt auf", Meldung im Heise-Newsticker vom 19. Februar 2009
  6. "P2P Raid in Germany Shows Little Effect"
  7. "Police swoop closes down Finland’s largest file download site"
  8. "Finnish police raid BitTorrent site"
  9. "Tauschbörse The Pirate Bay vor Gericht, tagesschau.de"
  10. "Pirate Bay-Betreiber zu einjährigen Haftstrafen verurteilt, tagesschau.de"

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