SKYPE. Ανάλυση του πρωτοκόλλου Peer to Peer του προγράμματος Skype ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ

Transcript

1 SKYPE Ανάλυση του πρωτοκόλλου Peer to Peer του προγράμματος Skype ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΜΑΚΕΔΟΝΙΑΣ ΟΙΚΟΝΟΜΙΚΩΝ ΚΑΙ ΚΟΙΝΩΝΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΤΜΗΜΑ ΕΦΑΡΜΟΣΜΕΝΗΣ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΚΗΣ Το παρόν αποτελεί απόδοση στα ελληνικά της δημοσίευσης: An Analysis of the Skype Peer-to-Peer Internet Telephony Protocol, Salman A. Baset and Henning G. Schulzrinne, 25th IEEE International Conference on Computer Communications (INFOCOM 2006), 2006, pp ΠΕΡΙΛΗΨΗ: Επιμέλεια Ελληνικής Έκδοσης: Παπίκας Ιωάννης, Χατζηκυριάκου Ηλίας Mail: Το Skype είναι ένα πρόγραμμα-client peer-to-peer το οποίο αναπτύχθηκε το 2003 από τον οργανισμό που δημιούργησε το Kazaa. Το Skype υποστηρίζει ότι μπορεί να δουλέψει χωρίς κανένα πρόβλημα ξεπερνώντας τα firewall και τα NAT και ότι έχει καλύτερη ποιότητα VoIP από άλλους clients της ίδιας υπηρεσίας. Κρυπτογραφεί τις κλήσεις από άκρο σε άκρο και αποθηκεύει πληροφορίες χρήστη με ξεχωριστό τρόπο. Το Skype επίσης υποστηρίζει υπηρεσία άμεσων μηνυμάτων και συνεδριάσεων. Αυτό το κείμενο αναλύει συναρτήσεις κλειδιά του Skype όπως είναι η σύνδεση (login), προσπέραση του NAT και των Firewalls, πραγματοποίηση κλήσεων, μεταφορά πολυμεσικών δεδομένων, πακέτα κωδικοποιητών και συνεδρίαση κάτω από 3 διαφορετικούς τύπους δικτύων. Η ανάλυση πραγματοποιείται με προσεκτική μελέτη της κίνησης στο δίκτυο του Skype και κάνοντας αλλαγές στην κοινή βιβλιοθήκη και τις κλήσεις συστήματος του Skype. Υπάρχει ένας χάρτης από υπέρ-κόμβους (super nodes) με τους οποίους το Skype πραγματοποιεί μια TCP σύνδεση κατά την σύνδεση. Ι. ΕΙΣΑΓΩΓΗ Το Skype είναι ένας Peer-to-Peer client υπηρεσίας VoIP το οποίο αναπτύχθηκε από τον οργανισμό που δημιούργησε το Kazaa. Το Skype επιτρέπει στους χρήστες του να πραγματοποιούν φωνητικές κλήσεις και αποστολές γραπτών μηνυμάτων σε άλλους χρήστες του ίδιου client. Στην ουσία, είναι παρόμοιο με τις εφαρμογές MSN Messenger

2 και Yahoo ΙΜ(Instant Messaging), καθώς έχει δυνατότητες για φωνητικές κλήσεις, άμεσα μηνύματα, συνεδριάσεις και λίστα φίλων. Ωστόσο, το πρωτόκολλο πάνω στο οποίο στηρίζεται το Skype είναι αρκετά διαφορετικό. Όπως τον πρόγονο του, πρόγραμμα μοιράσματος αρχείων, Kazaa, το Skype χρησιμοποιεί ένα δικό του peer-to-peer δίκτυο, χρησιμοποιώντας το ήδη υπάρχον. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχουν δύο τύποι κόμβων, οι απλοί κόμβοι και οι υπέρ-κόμβοι. Ένας απλός κόμβος είναι μια εφαρμογή Skype που τρέχει σε ένα τερματικό ηλεκτρονικού υπολογιστή το οποίο χρησιμοποιείται για τις λειτουργίες που προαναφέραμε. Ένας υπέρκόμβος είναι και αυτός ένας απλός κόμβος. Οποιοσδήποτε κόμβος που έχει δημόσια IP, με αρκετή δύναμη επεξεργασίας CPU, μνήμης και διεκπεραιότητας δικτύου είναι υποψήφιος για να γίνει υπέρ-κόμβος. Ένας απλός κόμβος πρέπει να συνδεθεί σε έναν υπέρ-κόμβο και να περάσει από την διαδικασία αυθεντικοποίησης μέσω του Skype server. Αν και δεν είναι κόμβος ο ίδιος, ο Skype server είναι μια σημαντική οντότητα στο δίκτυο του Skype διότι τα ονόματα χρηστών και οι κωδικοί αποθηκεύονται σε αυτόν τον server. Αυτός ο server διασφαλίζει την διαφορετικότητα στα ονόματα όλων των χρηστών του Skype. Αρχίζοντας από την έκδοση 1.2, και η λίστα φίλων αποθηκεύεται στον server. Το σχήμα 1 αναπαριστά τις σχέσεις που υπάρχουν μεταξύ των απλών κόμβων, των υπέρ-κόμβων και του Skype login server. Σχήμα 1 Δίκτυο Skype.Υπάρχουν 3 κύριες οντότητες : υπέρ-κόμβοι, απλοί κόμβοι και login servers.

3 Εκτός από τον login server, υπάρχουν και skypeout και skypein servers οι οποίοι παρέχουν την δυνατότητα γεφύρωσης των δικτύων τηλεφωνίας με το διαδίκτυο (PC-to- PSTN PSTN-to-PC). Οι δύο τελευταίοι servers δεν μεσολαβούν καθόλου στην επικοινωνία PC-to-PC και γι αυτό δεν θεωρούνται μέρος του δικτύου του Skype. Έτσι θεωρούμε τον Login server ως το μοναδικό κεντρικό κόμβο στο δίκτυο του Skype. Πληροφορίες των χρηστών, συνδεδεμένων ή όχι, αποθηκεύονται και επεξεργάζονται με ξεχωριστό τρόπο. Πιστεύεται ότι κάθε κόμβος χρησιμοποιεί μια μεταβλητή του πρωτοκόλλου STUN για να προσδιορίσει τον τύπο του NAT ή του Firewall που είναι από πίσω. Επίσης δεν υπάρχουν παγκόσμιοι servers με ΝΑΤ ή κάποιο firewall διότι αν υπήρχαν, το Skype θα αντάλλαζε την διαδικτυακή κίνηση με αυτά κατά την διάρκεια του login και της πραγματοποίησης κλήσης σε πολλά από τα πειράματα που έγιναν. Το δίκτυο του Skype είναι ένα δίκτυο «εικονικό» πάνω στο πραγματικό διαδίκτυο και έτσι, κάθε client πρέπει να κατασκευάσει και να ανανεώνει σε συχνά χρονικά διαστήματα έναν πίνακα με τους κόμβους με τους οποίους συνδέεται. Στο Skype αυτός ο πίνακας λέγεται host cache (HC) και περιέχει διευθύνσεις IP και αριθμούς πορτών για τους υπέρ-κόμβους. Από την έκδοση 1.0, αυτός ο πίνακας αποθηκεύεται σε αρχείο XML. Το Skype ισχυρίζεται ότι έχει αναπτύξει μια 3G P2P τεχνολογία ή αλλιώς ένα παγκόσμιο ευρετήριο (Global Indexing) η οποία μπορεί να βρει εγγυημένα αν ένας χρήστης συνδέθηκε στο δίκτυο τις τελευταίες 72 ώρες. Το Skype χρησιμοποιεί γνωστούς σε όλους κωδικοποιητές οι οποίοι επιτρέπουν να διατηρηθεί μια ικανοποιητική ποιότητα στις κλήσεις και ένα διαθέσιμο εύρος των 32 kb/s. Χρησιμοποιεί TCP πρωτόκολλο για εύρεση σήματος και για μεταφορά δεδομένων χρησιμοποιεί και TCP και UDP. Το υπόλοιπο κείμενο είναι οργανωμένο ως εξής : Ενότητα ΙΙ : o περιγράφει τα κλειδιά χαρακτηριστικά του λογισμικού του Skype και το δίκτυό του. Ενότητα ΙΙΙ : o περιγράφει την διαδικασία των πειραμάτων για reverse-engineering του πρωτοκόλλου του Skype. Ενότητα IV : o περιγράφει τις λειτουργίες «κλειδιά» όπως η εκκίνηση, το login, την αναζήτηση χρηστών, την εγκαθίδρυση κλήσεων, μεταφορά δεδομένων και κωδικοποιητών. Διαγράμματα ροής βασισμένα σε πραγματικά δεδομένα κίνησης του διαδικτύου περιέχονται ώστε να βοηθήσουν στις λεπτομέρειες. Ενότητα V : o συνεδριάσεις. Ενότητα VI : o περιγράφει άλλα πειράματα και συγκρίνει όψεις του Skype με το Yahoo, το MSN και το Google Talk. Υπάρχει επίσης ένας παγκόσμιος χάρτης από

4 απλούς κόμβους στον οποίο ένας client Skype πραγματοποιεί μια σύνδεση TCP στην σύνδεση. Ενότητα VII : o Συμπεράσματα. ΙΙ : «ΚΛΕΙΔΙΑ ΧΑΡΑΚΤΗΡΙΣΤΙΚΑ» ΤΟΥ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟΥ Ένας client Skype «ακούει» σε συγκεκριμένες πόρτες για εισερχόμενες κλήσεις, διατηρεί έναν πίνακα με άλλους κόμβους που λέγεται Host Cache (HC), χρησιμοποιεί γνωστούς κωδικοποιητές, διατηρεί μια λίστα φίλων και προσδιορίζει αν τρέχει πίσω από NAT ή κάποιο firewall. Αυτό το τμήμα περιγράφει αυτές τις ιδιότητες και λειτουργίες σε βάθος. Α. Πόρτες Ένας client Skype ανοίγει μια πόρτα TCP και μια UDP για οτιδήποτε εισερχόμενο στον αριθμό πόρτας που προσδιορίζεται από τον κάθε client στο παράθυρο ρύθμισης της σύνδεσης. Επιλέγει τυχαία την αριθμό της πόρτας κατά την εγκατάσταση. Επίσης, ανοίγει πόρτες TCP στον αριθμό 80 και 443 οι οποίες χρησιμοποιούνται για να ακούνε σε αιτήσεις από HTTP και HTTP-over-TLS. Σε αντίθεση με άλλα πρωτόκολλα διαδικτύου όπως το SIP και το HTTP, δεν υπάρχει κάποια προεπιλεγμένη τιμή για αυτές τις πόρτες. Το σχήμα 14 δείχνει μια εικόνα των ρυθμίσεων σύνδεσης του Skype. Φαίνονται οι πόρτες στις οποίες το πρόγραμμα ακούει για εισερχόμενες συνδέσεις. B. Host Cache Η Host Cache (HC) είναι μια λίστα από διευθύνσεις IP των υπέρ-κόμβων και τα ζευγάρια των πορτών που κατασκευάζει και χρησιμοποιεί ο client και ανανεώνει συχνά. Είναι ένα σημαντικό κομμάτι στην επιχείρηση Skype. Στην έκδοση 0.97, πρέπει να υπάρχει τουλάχιστον μια έγκυρη τιμή μέσα σε αυτόν τον πίνακα. Λέγοντας έγκυρη τιμή εννοούμε μια έγκυρη καταχώρηση μιας διεύθυνσης IP μαζί με τις πόρτες που της αντιστοιχούν, και η οποία είναι αυτή τη στιγμή συνδεδεμένη. Κατά την διάρκεια της σύνδεσης, η έκδοση 0.97 προσπαθούσε να πραγματοποιήσει μια σύνδεση TCP και να ανταλλάξει πληροφορίες με οποιαδήποτε τιμή στην HC. Αν δεν μπορούσε να πραγματοποιήσει επιτυχώς την εντολή, έβγαζε μήνυμα σφάλματος κατά την σύνδεση. Από την έκδοση 1.2 και μεταγενέστερες, αν ο client δεν μπορέσει να κάνει με καμιά καταχώρηση στην HC σύνδεση, τότε προσπαθεί να πραγματοποιήσει μια TCP σύνδεση και να ανταλλάξει πληροφορίες με μια από τις 7 εναλλακτικές διευθύνσεις IP που περιέχονται στο εκτελέσιμο του client. Ένας client για την έκδοση XP των Windows αποθηκεύει αυτόν τον πίνακα σε αρχείο XML με όνομα shared.xml στον κατάλογο C:\Documents and Settings\<xp user>\application Data\Skype. Ένας client σε λειτουργικό Linux κάνει το ίδιο με το αρχείο XML και το αποθηκεύει στον κατάλογο $(HOMEDIR)/.Skype. Μετά από εκτέλεση του client για διάρκεια 2 ημερών, παρατηρήθηκε ότι η λίστα HC περιείχε εγγραφές με μέγιστο πλήθος 200. Οι πίνακες για τους Hosts και για τα peers δεν είναι κάτι καινούριο

5 για το Skype. Το Chord, ένα άλλο πρωτόκολλο peer-to-peer, έχει έναν πίνακα με δείκτες τον οποίο χρησιμοποιεί και βρίσκει πολύ γρήγορα τον επιθυμητό κόμβο. C. Κωδικοποιητές Κατά την διάρκεια των πειραμάτων, παρατηρήθηκε ότι το Skype χρησιμοποιεί τους εξής κωδικοποιητές : ilbc, isac, ipcm. Αυτοί οι κωδικοποιητές αναπτύχθηκαν από την εταιρεία GlobalIPSound. Για την έκδοση 1.4 μετρήθηκε ότι οι κωδικοποιητές λαμβάνουν συχνότητες στο εύρος Hz. Αυτό το εύρος είναι το χαρακτηριστικό ενός κωδικοποιητή με μεγάλο εύρος συχνοτήτων. D. Λίστα Φίλων Στην έκδοση xp των windows, το Skype αποθηκεύει πληροφορίες για την λίστα φίλων σε ένα αρχείο XML με όνομα config.xml στην θέση C:\Documents and Settings\<XP user>\application Data\Skype\<Skype user id>\. Στις εκδόσεις Linux το αρχείο αυτό αποθηκεύεται στον φάκελο $(HOMEDIR)/.Skype/<Skype user id>. Μετά την έκδοση 1.2, στην περίπτωση των windows η λίστα φίλων αποθηκεύεται επίσης σε έναν κεντρικό Skype server με IP Η λίστα φίλων αποθηκεύεται χωρίς κρυπτογράφηση στον υπολογιστή. Ας δούμε ένα κομμάτι από το αρχείο config.xml : <CentralStorage> <LastBackoff>0</LastBackoff> <LastFailure>0</LastFailure> <LastSync> </LastSync> <NeedSync>0</NeedSync> <SyncSet> <u> <skypebuddy1>2f1b8360:2</skypebuddy1> <skypebuddy2>d0450f12:2</skypebuddy2> Σχήμα 2. Παραπάνω φαίνεται ένα κομμάτι του αρχείου config.xml ενός client που έχει 2 φίλους. Κάθε φίλος περιγράφεται με έναν αριθμό των 4 byte. Για 2 clients που έχουν τον ίδιο φίλο, αυτός ο αριθμός είναι διαφορετικός για αυτόν τον φίλο. E. Κρυπτογραφία Στο site του Skype γράφουν : Το Skype χρησιμοποιεί το AES (Advanced Encryption Standard), επίσης γνωστό ως Rijndael, το οποίο χρησιμοποιείται και από οργανισμούς της Αμερικάνικης Κυβέρνησης για την προστασία ευαίσθητων πληροφοριών. Το Skype χρησιμοποιεί κρυπτογράφηση 256-bit, η οποία έχει συνολικό αριθμό πιθανών κλειδιών 1.1 x με σκοπό να κρυπτογραφήσουν τα δεδομένα σε κάθε πραγματοποίηση κλήσης ή ανταλλαγή μηνυμάτων ανάμεσα σε 2 clients. Χρησιμοποιεί ένα 1024-bit κλειδί RSA για την διαπραγμάτευση συμμετρικών AES κλειδιών. Τα δημόσια κλειδιά των χρηστών είναι πιστοποιημένα από τον Skype server κατά την σύνδεση χρησιμοποιώντας πιστοποιητικά RSA των 1526-bit ή 2048-bit. F. NAT και Firewall Υποθέτουμε ότι ο client χρησιμοποιεί μια ποικιλία STUN και TURN πρωτοκόλλων για να προσδιορίσει τον τύπο του NAT και Firewall πίσω από τα οποία λειτουργεί.

6 Υποθέτουμε ότι ανανεώνει αυτή την πληροφορία περιοδικά. Αυτή η πληροφορία περιέχεται στο αρχείο shared.xml. Σε αντίθεση με το μέρος του διαμοιρασμού των αρχείων του Kazaa, ένας Skype client δεν μπορεί να εμποδίσει τον εαυτό του από το να γίνει ένας υπέρ-κόμβος. ΙΙΙ : ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΗ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΗ Τα πειράματα πραγματοποιήθηκαν σε έκδοση του skype για windows xp και για Linux με την έκδοση Χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές ανάλυσης κυκλοφορίας πακέτων, κοινόχρηστων βιβλιοθηκών και κλήσεων συστήματος για την ανάλυση ποικίλων πλευρών του πρωτοκόλλου του Skype. Εργαλεία όπως το memgrp μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ανάλυση σε χρόνο εκτέλεσης την μνήμης του Skype. Χρησιμοποιήσαμε αυτό το εργαλείο πολύ απλά καθώς χρειάζεται μεγάλη προσπάθεια και πολλές δοκιμές και λάθη για την «αποκρυπτογράφηση» memory dumps. Έτσι, δεν παρουσιάζονται καθόλου αποτελέσματα αυτού του εργαλείου. Εργαλεία του MaxMind χρησιμοποιήθηκαν για την αντίστροφη αναζήτηση της χώρας, της πόλης και του ISP για μια διεύθυνση IP όταν υπήρχε ένα πρόβλημα με την εγγραφή DNS PTR. Παρακάτω εξηγούμε την πειραματική διαδικασία για πειράματα που πραγματοποιήθηκαν σε διαφορετικές εκδόσεις του Skype. Α. Έκδοση Αυτή η έκδοση ήταν διαθέσιμη για Windows. Η ανάλυση της κίνησης είναι ο κύριος μηχανισμός για τα πειράματα αυτής της έκδοσης. Εγκαταστάθηκαν 2 clients σε 2 διαφορετικούς υπολογιστές με windows xp. Κάθε υπολογιστής είχε τα εξής χαρακτηριστικά : 3GHz Pentium 4 CPU και 1GB RAM, 10/100 Mb/s Ethernet card και ήταν συνδεδεμένοι σε ένα δίκτυο με μέγιστη διεκπεραιωτική ικανότητα 100 Mb/s. Πραγματοποιήθηκαν πειράματα με την χρήση 3 διαφορετικών τύπων δικτύου. Στην πρώτη εγκατάσταση, και οι 2 clients ήταν σε υπολογιστές με δημόσια IP διεύθυνση, στην δεύτερη εγκατάσταση ο ένας από τους 2 clients λειτουργούσε πίσω από NAT με περιορισμό πόρτας 1 και Firewall με περιορισμό πρωτοκόλλου UDP. Οι υπολογιστές με NAT και Firewall έτρεχαν Mandriva Linux 10.2 και ήταν συνδεδεμένοι στο δίκτυο. Το NAT ρυθμίστηκε με την χρήση πινάκων IP (iptables). Χρησιμοποιήθηκαν επίσης οι εφαρμογές Ethereal και Net Peeker για την παρακολούθηση και τον έλεγχο της κυκλοφορίας του δικτύου. Το Net Peeker χρησιμοποιήθηκε για την ρύθμιση του εύρους του δικτύου έτσι ώστε να αναλύσει την λειτουργία του Skype όταν υπάρχει δικτυακή συμφόρεση. Β. Έκδοση Αυτή η έκδοση είναι διαθέσιμη για λειτουργικά που τρέχουν Linux. Χρησιμοποιήθηκαν τεχνικές κοινών βιβλιοθηκών και προώθησης κλήσεων συστήματος 1 Ένα ΝΑΤ με περιορισμό πορτών επιτρέπει σε έναν εξωτερικό Host και ΙΡ Χ και πόρτα Ρ να στείλει ένα πακέτο στον εσωτερικό host μόνο αν ο εσωτερικός του έχει στείλει πρώτα ένα πακέτο στην ΙΡ Χ και στην πόρτα Ρ.

7 για να αποκτηθεί μια καλύτερη ματιά μέσα στο πρωτόκολλο του Skype. Στο Linux, κατά την εκκίνηση του προγράμματος, μια δυναμική σύνδεση χρησιμοποιείται για την φόρτωση μιας κοινής βιβλιοθήκης από την μεταβλητή LD_PRELOAD πριν από οποιαδήποτε άλλη βιβλιοθήκη. Αυτό καθιστά δυνατό την υπερφόρτωση συναρτήσεων της βιβλιοθήκης όπως την strcpy() και την send(). Όταν υπάρχει η μεταβλητή LD_PRELOAD σε βιβλιοθήκη η οποία περιέχει την υπερφορτωμένη συνάρτηση strcpy(),όταν το πρόγραμμα το οποίο περιέχει την συνάρτηση strcpy() εκτελείται, καλεί την υπερφορτωμένη συνάρτηση strcpy(). Μπορούν να εμφανιστούν οι παράμετροι που περνάνε σαν ορίσματα σε αυτή την συνάρτηση ή να γίνει οποιαδήποτε κατάλληλη λειτουργία. Έτσι, αφού γίνουν οι επιπλέον λειτουργίες, η υπερφορτωμένη συνάρτηση καλεί την κανονική. Στα πειράματα αυτά, χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα X-Win32 για την εξαγωγή της εικόνας 2 διαφορετικών υπολογιστών σε ένα host μηχάνημα. Έτσι μπορέσουμε να τρέξουμε 2 clients στο ίδιο Host μηχάνημα και να έχουμε καλύτερη πρόσβαση στα αποτελέσματα. Ωστόσο, σε αυτή την περίπτωση δεν υπάρχει πρόσβαση στην συσκευή ήχου. Για να ξεπεραστεί αυτό το πρόβλημα, παρακάμφθηκαν οι συναρτήσεις open(), close(), select() και iotcl() με την χρήση των τεχνικών που περιγράφηκαν παραπάνω. Καθεμία από αυτές τις συναρτήσεις καλούσε την συνάρτηση libc που βρισκόταν στον host. Στο Skype, οι μεταβλητές για τον προσδιορισμό του socket και του ήχου φορτώνονται από την κλήση της συνάρτησης select(). Όταν το Skype ζητάει να ανοίξει μια συσκευή ήχου, η υπερφορτωμένη συνάρτηση open() καλεί έναν ψεύτικο περιγραφέα. Και μετά το Skype ζητάει αυτόν τον περιγραφέα από την συνάρτηση select(). Από την άλλη, επειδή είναι ένας ψεύτικος περιγραφέας, δεν πρέπει να περαστεί στην πραγματική συνάρτηση select(), η υπερφορτωμένη συνάρτηση select() «καθαρίζει» τον ψεύτικο περιγραφέα προτού καλέσει την πραγματική συνάρτηση. Μια συσκευή εισόδου ήχου (μικρόφωνο) θα έχει περιοδικά δεδομένα για να διαβάσει αφού ανοιχτεί. Ωστόσο, εφόσον η συσκευή του πειράματος είναι ψεύτικη, η συνάρτηση select() δεν θα επιστρέφει περιοδικά δεδομένα στην συσκευή. Για την επίλυση αυτού του προβλήματος, δημιουργήθηκε ένας χρονομετρητής για την πραγματική select(), να εκτελείται κάθε 20ms. Όταν εκτελείται η select() σε κάθε χρονικό συμβάν, καλείται η συνάρτηση read() στην οποία περνάει σαν παράμετρο τον ψεύτικο περιγραφέα συσκευής ήχου. Εφόσον η read() είναι υπερφορτωμένη, θα κληθεί αυτή και όχι η πραγματική. Και μετά η read() επιστρέφει έναν ψεύτικο buffer ήχου. Παρατηρήθηκε ότι το Skype ζήτησε να διαβάζει 960 bytes από την συσκευή εισόδου ήχου σε κάθε read(). Στις επόμενες ενότητες, σε οποιαδήποτε αναφορά σε υπερφορτώσεις συναρτήσεων, έγινε σε Skype clients σε λειτουργικό Linux. IV: ΣΥΝΑΡΤΗΣΕΙΣ ΤΟΥ SKYPE Οι συναρτήσεις του Skype μπορούν να χωριστούν σε κλάσεις όπως : εκκίνηση, σύνδεση, αναζήτηση χρήστη, πραγματοποίηση κλήσης και τερματισμό, μεταφορά

8 πολυμεσικών δεδομένων και παρουσίαση μηνυμάτων. Αυτό το τμήμα παρουσιάζει το καθένα από αυτά με λεπτομέρειες. Α. Εκκίνηση Όταν ο client v1.4 έτρεξε για πρώτη φορά μετά την εγκατάσταση, έστειλε μια κλήση HTTP 1.1 GET στον Skype server. Η πρώτη γραμμή της κλήσης περιείχε την λέξη installed. Ολόκληρα τα μηνύματα για την έκδοση 0.97 είναι στην τεχνική αναφορά. Β. Σύνδεση Η σύνδεση είναι ίσως η πιο κρίσιμη λειτουργία του Skype. Κατά την διάρκεια αυτής της διαδικασίας γίνεται αυθεντικοποίηση του ονόματος χρήστη και του κωδικού μέσα στον login server, διαφημίζει την παρουσία του σε άλλα peers και στους φίλους του, προσδιορίζει το NAT και το Firewall πίσω από το οποίο βρίσκεται, ανακαλύπτει συνδεδεμένους κόμβους με δημόσιες IP διευθύνσεις και ελέγχει την διαθεσιμότητα της τελευταίας έκδοσης του Skype. 1) Διαδικασία Σύνδεσης Χρησιμοποιώντας τις τεχνικές υπερφόρτωσης συναρτήσεων βιβλιοθήκης που περιγράφηκαν στο τμήμα ΙΙΙ.Β, παρακάμφθηκαν οι συναρτήσεις connect() και sendto() έτσι ώστε να επιστρέφουν σφάλμα. Ωστόσο, επιτράπηκε μια σύνδεση TCP με το localhost εφόσον το Skype αρνείται να τρέξει αν δεν μπορεί να πραγματοποιήσει αυτή τη σύνδεση. Η ώρα του συστήματος τυπωνόταν κάθε φορά που καλούνταν μία από αυτές τις συναρτήσεις για να μπορεί να προσδιοριστεί πότε ο client έστελνε τα μηνύματα σύνδεσής του. Επίσης, πριν από κάθε εκκίνηση του Skype, διαγραφόταν το αρχείο xml της HC. Μετά έτρεχε ο client και έκανε προσπάθεια σύνδεσης. Παρατηρήθηκε ότι στέλνει πρώτα ένα πακέτο UDP μήκους 18 bytes σε καθεμία από τις 7 εναλλακτικές ΙΡ διευθύνσεις στην πόρτα Αν δεν υπήρχε καμία απάντηση μέσα σε 5 δευτερόλεπτα, προσπαθούσε να πραγματοποιήσει TCP σύνδεση με καθεμία από αυτές τις διευθύνσεις στην ίδια πόρτα Αν αποτύχουν αυτές οι προσπάθειες σύνδεσης, επαναλαμβάνει την ίδια διαδικασία μετά από 6 δευτερόλεπτα. Αυτό το πείραμα πραγματοποιήθηκε για 15 λεπτά και κατά έναν παράξενο τρόπο, ο client δεν ανέφερε σφάλμα σύνδεσης. Στο σχήμα 3 φαίνονται οι προσπάθειες σύνδεσης διαγραμματικά.

9 Σχήμα 3 Διαδικασία σύνδεσης στο Skype. Ο client στέλνει UDP πακέτα μήκους 18 bytes σε όλες τις εναλλακτικές. Μετά από 5 επιχειρεί να συνδεθεί μέσω TCP με όλες τις εναλλακτικές ΙΡ διευθύνσεις και πόρτες Η αυθεντικοποίηση με τον login server δεν φαίνεται. Στο ίδιο πείραμα που πραγματοποιήθηκε τον Ιούλιο 2005 για την έκδοση 1.0 για Linux, παρατηρήθηκε ότι ο client προσπαθούσε να πραγματοποιήσει σύνδεση με καθεμία από τις διευθύνσεις στις πόρτες 80 και 443. Τα περισσότερα Firewall είναι ρυθμισμένα να επιτρέπουν εξερχόμενες συνδέσεις στην πόρτα 80(HTTP) και στην 443 (HTTP-over-TLS). Ωστόσο, δεν παρατηρήθηκαν τέτοιες προσπάθειες στην νεότερη έκδοση 1.2. Εφόσον το αρχείο της HC είχε διαγραφεί, και εφόσον φάνηκαν οι αποτυχίες σύνδεσης στις εναλλακτικές διευθύνσεις ΙΡ, βγήκε το συμπέρασμα ότι αυτές οι διευθύνσεις είναι καταχωρημένες μέσα στο εκτελέσιμο αρχείο. Παρατηρήθηκε επίσης ότι ένας client πρέπει να συνδεθεί με έναν υπέρ-κόμβο με μια TCP σύνδεση έτσι ώστε να συνδεθεί στο δίκτυο του Skype. Αν δεν μπορεί να συνδεθεί σε υπέρ-κόμβο, θα παρουσιάσει σφάλμα σύνδεσης. Σε άλλο πείραμα, εισάχθηκε στην HC μη έγκυρη ΙΡ διεύθυνση μαζί με την πόρτα που της αντιστοιχούσε. Αρχικά, ο client δεν μπορούσε να πραγματοποιήσει σύνδεση με αυτή την εγγραφή, ωστόσο, μετά από λίγη ώρα, πραγματοποίησε σύνδεση με έναν από τους εναλλακτικούς υπέρ-κόμβους. Εφόσον καμία διεύθυνση ΙΡ υπέρ-κόμβου και της

10 πόρτας που της αντιστοιχούσε δεν υπήρχε στο αρχείο, δίνει μεγαλύτερες πιθανότητες στο ότι αυτές οι εγγραφές είναι καταχωρημένες μέσα στο εκτελέσιμο του Skype. Για να δούμε το πλήθος των μηνυμάτων που ανταλλάζει ο client με άλλες οντότητες για μια επιτυχημένη σύνδεση, πραγματοποιήθηκε το επόμενο πείραμα. Διαγράφηκε ο πίνακας HC και επιτράπηκαν οι εξερχόμενες και εισερχόμενες UDP και TCP συνδέσεις. Άρχισε να τρέχει ένας client και έκανε μια προσπάθεια σύνδεσης. Η προσπάθεια ήταν επιτυχής. Μετά επαναλήφθηκε το πείραμα για τον ίδιο χρήστη άλλες 2 φορές. Το σχήμα 4 δείχνει τα μηνύματα που αντάλλαξαν ο client με τους εναλλακτικές ΙΡ διευθύνσεις, με τους υπέρ-κόμβους και τον login server. Σχήμα 4 Πλήθος μηνυμάτων που ανταλλάσει ο client με τις εναλλακτικές ΙΡ, τους υπέρ-κόμβους και τον login server. Φαίνεται επίσης και το μέγεθος των μηνυμάτων. Τα μηνύματα που ανταλλάσσονται με τον login server μετά από τα παραπάνω δεν φαίνονται στο σχήμα. Σε αυτά τα πειράματα παρατηρήθηκε ότι το πρώτο και το δεύτερο μήνυμα με τον login server ήταν πάντα τα ίδια σε όλες τις προσπάθειες σύνδεσης ακόμα και για διαφορετικούς χρήστες. Η δεκαδική αναπαράσταση του μηνύματος (1) είναι και του (2) Στα περισσότερα πειράματα, μόνο 4 μηνύματα ανταλλάχθηκαν με τον login server. Το μήκος τους είναι περίπου το ίδιο με επόμενα πειράματα. Τα μηνύματα (3) και (4) ήταν διαφορετικά για κάθε προσπάθεια σύνδεσης. Ωστόσο, μοιράζονταν μια κοινή επικεφαλίδα των 4 byte σε διαφορετικά πειράματα. Η δεκαδική αναπαράσταση των 4 πρώτων byte είναι ίδια με τα μηνύματα (1) και (2). Το 5 ο byte του μηνύματος (3) όμως ήταν 205. Με μια ακόμα ματιά, βλέπουμε την επικεφαλίδα και ένα ακόμα πεδίο με τιμή 198. Η δεκαδική αναπαράσταση του 5 ου byte του μηνύματος (4) ήταν 217 και φαίνεται να είναι το μήκος του μηνύματος. Να τονιστεί ότι στα μηνύματα SSL, το πρώτο byte δείχνει τον τύπο του μηνύματος και τα επόμενα 2 την έκδοση του SSL. Η τιμή 22 (0x16) ανταποκρίνεται στον τύπου του

11 κλειδιού που ανταλλάσουν οι clients και η τιμή 3 0 ανταποκρίνεται στην έκδοση του SSL, 3.0 σε αυτή την περίπτωση. Εφόσον το μήνυμα που στέλνει ένας client περιέχει την επικεφαλίδα , αυτό δείχνει ότι χρησιμοποιεί μέρος της SSL επικεφαλίδας για τα μηνύματα σύνδεσης. Χρησιμοποιώντας τις ίδιες ρυθμίσεις που περιγράφηκαν στο παραπάνω πείραμα, πραγματοποιήθηκε μια προσπάθεια σύνδεσης με λάθος κωδικό. Τα μηνύματα (1), (2) και (3) με τον login server ήταν τα ίδια. Το μήκος του μηνύματος (4) ήταν 18 bytes και έδειχνε μήνυμα σφάλματος σύνδεσης. Η δυαδική αναπαράσταση του 5 ου byte ήταν 13 που δείχνει το μήκος του μηνύματος μετά την επικεφαλίδα. Για να δούμε αν μπορούμε να παρεμποδίσουμε το Skype από το να κάνει σύνδεση, πραγματοποιήθηκε το εξής πείραμα. Έγινε μια προσπάθεια σύνδεσης και μετά ο client τερματίστηκε. Παρακάμφθηκε η συνάρτηση connect() έτσι ώστε να γυρνάει σφάλμα στην περίπτωση προσπάθειας σύνδεσης με τον login server. Μετά ξεκίνησε ο client και πραγματοποιήθηκε μια προσπάθεια σύνδεσης επιτυχώς. Παρατηρήθηκε η διεύθυνση ΙΡ στην οποία στάλθηκε το αρχικό μήνυμα για σύνδεση με δεκαδική αναπαράσταση Στην συνάρτηση που δημιουργήθηκε για να παρακαμφθεί η connect(), οι συνδέσεις ήταν μπλοκαρισμένες για αυτή την ΙΡ διεύθυνση. Παρόλα αυτά, το Skype μπόρεσε να συνδεθεί επιτυχώς. Μετά, προσθέσαμε και τις άλλες ΙΡ διευθύνσεις στις οποίες στάλθηκαν τα μηνύματα σύνδεσης στην προηγούμενη προσπάθεια. Στο τέλος, η συνάρτηση είχε μπλοκαρισμένες 6 ΙΡ διευθύνσεις. Ακόμα και μετά από αυτά, το Skype μπόρεσε πάλι να συνδεθεί επιτυχώς. από αυτό το πείραμα έγινε αντιληπτό ότι το Skype δρομολογεί τα μηνύματα σύνδεσης μέσα από τους υπέρ-κόμβους. Αυτό άλλαξε μετά την έκδοση 0.97 όπου ήταν δυνατόν να εμποδίσεις το Skype να συνδεθεί απλά μπλοκάροντας τις ΙΡ διευθύνσεις. Μετά, παρακάμφθηκε η συνάρτηση send() έτσι ώστε να επιστρέφει σφάλμα όταν έβλεπε μήνυμα με τα 4 πρώτα bytes Αυτά είναι τα πρώτα 4 byte των μηνυμάτων (1) και (3). Μετά ξεκίνησε το Skype και επιτεύχθηκε σύνδεση. Το Skype ήταν αδύνατο να συνδεθεί ακόμα και για διαφορετικούς χρήστες. Έτσι, είναι δυνατόν να μπλοκάρεις το Skype απλά μπλοκάροντας όλα τα πακέτα των οποίων τα 4 πρώτα bytes είναι Ωστόσο, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή στο firewall δεν εμποδίζει άλλες συνδέσεις να πραγματοποιηθούν. Για την έκδοση 1.4, πραγματοποιήθηκαν πειράματα με σκοπό την κατανόηση της συμπεριφοράς του Skype κατά την σύνδεση για τις 3 περιπτώσεις δικτύου που περιγράφηκαν στο τμήμα ΙΙΙ.Α. Για αυτά τα πειράματα, καθαρίστηκε τελείως το μηχάνημα από οποιοδήποτε ίχνος Skype client, και στο επίπεδο της registry. Και ένας καινούριος client εγκαταστάθηκε στον υπολογιστή. Στον πίνακα 1 φαίνονται τα αποτελέσματα από αυτά τα πειράματα. Λεπτομέρειες για τα μηνύματα σύνδεσης για την έκδοση 0.97 υπάρχουν στην τεχνική αναφορά.

12 ΠΙΝΑΚΑΣ 1 Skype (v1.4) Περίληψη πειραμάτων σύνδεσης Στις περισσότερες προσπάθειες σύνδεσης παρατηρήθηκε ότι ο client έστελνε πακέτα ICMP στις ακόλουθες ΙΡ διευθύνσεις : * (ΗΠΑ), * (Σουηδία), * (Αυστραλία), * (Ιαπωνία). Ο λόγος για τον οποίο στάλθηκαν αυτά τα πακέτα δεν είναι ξεκάθαρος. Με το πρόγραμμα Maxmind φάνηκε ότι έστελνε πακέτα σε 4 διαφορετικές χώρες σε 4 ηπείρους. Για τις πρώτες 2 πειραματικές ρυθμίσεις, ο client έστειλε μηνύματα σε 22 κόμβους και πήρε απάντηση από αυτούς αφού έκανε αυθεντικοποίηση του εαυτού του μέσω του login server. 2) Login Server Αφού ένας client Skype συνδεθεί σε έναν υπέρ-κόμβο, πρέπει να αυθεντικοποιήσει το όνομα χρήστη του και τον κωδικό του μέσω του login server. Ο login server είναι το μοναδικό κεντρικό τμήμα του p2p Skype δικτύου. Αποθηκεύει ονόματα χρηστών και κωδικούς που αντιστοιχούν σε αυτά και επιβλέπει ώστε να μην υπάρχουν διπλοτιμές ως προς το όνομα χρήστη. Κατά την διάρκεια των πειραμάτων παρατηρήθηκε ότι ο client πάντα αντάλλαζε μηνύματα μέσω σύνδεσης TCP με έναν κόμβο του οποίου η ΙΡ διεύθυνση ήταν είτε ή Μάλλον αυτοί οι κόμβοι είναι οι login servers. Κατά την διάρκεια εύρεσης των 2 αυτών διευθύνσεων, δεν υπήρχε κάποια καταχωρημένη εγγραφή. Για την πρώτη επιστράφηκε τιμή ns07.customer.eu.level3.net και για την δεύτερη ns3.dk.net. Η πρώτη βρίσκεται στην Ολλανδία και η δεύτερη στην Δανία. Η λίστα φίλων είναι αποθηκευμένη στην ΙΡ διεύθυνση Μάλλον είναι μέρος του login server. 3) Εναλλακτικοί Υπέρ Κόμβοι Καταγράφηκαν οι 7 ΙΡ διευθύνσεις μαζί με τις πόρτες οι οποίες παρατηρήθηκαν κατά την διάρκεια μιας αποτυχημένης προσπάθειας σύνδεσης. Τα hostnames που ανταποκρίθηκαν μαζί με την πρώτη εγγραφή του έγκυρου τμήματος βρίσκονται στην πίνακα 2. Από την αντίστροφη αναζήτηση φαίνεται ότι ένας υπέρ-κόμβος διατηρείται από το ίδιο το Skype.

13 ΠΙΝΑΚΑΣ 2 Εναλλακτικές ΙΡ διευθύνσεις και hostnames από την αντίστροφη αναζήτηση. 4) Προσδιορισμός NAT και Firewall Έγινε η υπόθεση ότι το Skype μπορεί να καταλάβει κατά την διάρκεια της σύνδεσης αν βρίσκεται πίσω από ΝΑΤ και Firewall. Μάλλον υπάρχουν 2 τρόποι για να το καταλάβει. Ο πρώτος είναι η ανταλλαγή μηνυμάτων με έναν υπέρ-κόμβο χρησιμοποιώντας μια μεταβλητή του πρωτοκόλλου STUN. Η άλλη πιθανότητα είναι ότι κατά την διάρκεια του login, ο client στέλνει και λαμβάνει κάποια δεδομένα από κάποιους κόμβους αφού έχει πραγματοποιήσει μια TCP σύνδεση με τον υπέρ-κόμβο. Σε αυτό το σημείο μάλλον χρησιμοποιείται η μεταβλητή του πρωτοκόλλου STUN για τον προσδιορισμό του ΝΑΤ ή του Firewall πίσω από το οποίο βρίσκεται. από την στιγμή που θα ληφθεί αυτή η πληροφορία, ο client αποθηκεύει την αποθηκεύει στο αρχείο shared.xml. Και αυτή η πληροφορία ανανεώνεται περιοδικά, δεν είναι σίγουρο το πόσο συχνά γίνεται αυτή η διαδικασία διότι η πληροφορία είναι κρυπτογραφημένη. 5) Τελευταία έκδοση του Skype Κατά την διάρκεια της σύνδεσης, ο client στέλνει μια αίτηση HTTP 1.1 GET στον server του Skype (Skype.com) για να προσδιορίσει αν υπάρχει διαθέσιμη καινούρια έκδοση. Η πρώτη σειρά της αίτησης περιέχει την λέξη κλειδί getlatestversion. Μαζί με τις αίτησης που στέλνει όταν συνδέεται για πρώτη φορά, αυτά είναι τα μόνα μηνύματα κειμένου που στέλνει. 6) Χρόνος επεξεργασίας Εισόδου Μετρήθηκε ο χρόνος για την προσπάθεια σύνδεσης στο δίκτυο του Skype και για τους 3 τύπους δικτύων που περιγράφηκαν στο τμήμα ΙΙΙ. Γι αυτό το πείραμα, η HC περιείχε το μέγιστο 200 εγγραφές. Οι 2 clients, ο ένας με την δημόσια ΙΡ διεύθυνση και ο άλλος πίσω από το ΝΑΤ με περιορισμό πορτών, έκαναν 3-7 δευτερόλεπτα για να συνδεθούν. Ο τρίτος που έτρεχε πίσω από Firewall με περιορισμό πρωτοκόλλου UDP έκανε 35 δευτερόλεπτα για να πραγματοποιήσει σύνδεση. Για τον τελευταίο παρατηρήθηκε ότι έστελνε πακέτα UDP σε 20 εγγραφές της HC. Όλα αυτά συμπέραναν ότι ήταν πίσω από το Firewall. Μετά προσπάθησε να πραγματοποιήσει TCP σύνδεση με τις εγγραφές στην HC και κατάφερε επιτέλους να συνδεθεί με υπέρ-κόμβο. Επίσης, ένας

14 client πίσω από ΝΑΤ και Firewall έκανε 5-10 δευτερόλεπτα για να συνδεθεί σε επόμενες συνδέσεις. Αυτό σημαίνει ότι αποθηκεύει πληροφορίες για την τελευταία σύνδεση σε ένα αρχείο. C. Αναζήτηση Χρηστών Το Skype χρησιμοποιεί την τεχνολογία παγκόσμιου ευρετηρίου για την αναζήτηση ενός χρήστη. Το Skype ισχυρίζεται ότι είναι μια κατανεμημένη αναζήτηση και εγγυείται ότι βρίσκει έναν χρήστη ο οποίος έχει συνδεθεί τις τελευταίες 72 ώρες. Εκτεταμένα τεστ απέδειξαν ότι το Skype έχει αυτή την δυνατότητα για χρήστες που χρησιμοποιούσαν δημόσια ή ιδιωτική ΙΡ. Σχήμα 5. Ροή μηνυμάτων για μια επιτυχημένη αναζήτηση χρήστη με τον client να έχει έκδοση 1.4 και δημόσια ΙΡ. Το Β σημαίνει Bytes και το Ν και κόμβους. Το μέγεθος των μηνυμάτων ανταποκρίνεται στο μέγεθος φόρτωσης των TCP και UDP πακέτων. Δεν εμφανίζονται όλα τα μηνύματα. Σχήμα 6. Ροή μηνυμάτων για μια επιτυχημένη αναζήτηση όταν ο client έκδοσης 1.4 είναι πίσω από ΝΑΤ. UDP πακέτα στέλνονται στους κόμβους Ν1, Ν2, Ν3 και Ν4 κατά την διάρκεια της σύνδεσης. Μετά στέλνονται οι απαντήσεις. Σχήμα 7 Αναζήτηση χρήστη από client με έκδοση 1.4 πίσω από Firewall. Δεδομένα ανταλλάσσονται μόνο με τον υπέρ-κόμβο.

15 Το Skype δεν είναι ένα ανοιχτό πρωτόκολλο και τα μηνύματά του είναι κρυπτογραφημένα. Ενώ στην διαδικασία της σύνδεσης μπορούσε να σχηματιστεί μια γνώμη για τις διαφορετικές οντότητες που περιλαμβάνονται στην διαδικασία, δεν είναι δυνατόν να γίνει κάτι τέτοιο στην αναζήτηση επειδή δεν μπορεί να γίνει ανίχνευση των μηνυμάτων πέρα από τον υπέρ-κόμβο. Επίσης ήταν αδύνατον να αναγκαστεί ένας client να συνδεθεί σε ένα συγκεκριμένο υπέρ-κόμβο. Ωστόσο, παρατηρήθηκαν και παρουσιάζονται μηνύματα αναζήτησης και για τους 3 τύπους δικτύων. Ένας client έχει ένα πεδίο αναζήτησης. Μετά την εισαγωγή του ονόματος χρήστη και του πατήματος του κουμπιού, ο client αρχίζει την αναζήτηση για έναν συγκεκριμένο χρήστη. Στην περίπτωση ενός client με δημόσια ΙΡ, στέλνει ένα TCP πακέτο στον υπέρκόμβο του. Φαίνεται ότι ο υπέρ-κόμβος του επέστρεψε την ΙΡ διεύθυνση και την πόρτα από 8 κόμβους αφού ο client στέλνει 8 UDP πακέτα σε 8 κόμβους. Αν δεν μπορούσε να βρει τον χρήστη, ενημέρωνε τον client με TCP πακέτα. Φαίνεται τώρα ότι ο υπέρ-κόμβος του ζήτησε να επικοινωνήσει με 16 κόμβους, αφού μετά από την αποτυχημένη αναζήτηση ο client έστειλε πακέτα σε 16 διαφορετικούς κόμβους. Αυτή η διαδικασία συνεχίζεται μέχρι ο client να βρει τον χρήστη ή να προσδιορίσει ότι ο χρήστης δεν υπάρχει. Κατά μέσο όρο, ο client επικοινωνεί με 24 κόμβους. Η αναζήτηση πήρε 3-4. Ένας client που βρίσκεται πίσω από ΝΑΤ με περιορισμό πορτών ανταλλάζει δεδομένα μεταξύ υπέρ-κόμβων και μερικών κόμβων που ανταποκρίθηκαν στις αιτήσεις UDP κατά την διάρκεια της σύνδεσης. Η ακολουθία των μηνυμάτων φαίνεται στη σχήμα 6. Η αναζήτηση πήρε 5-6. Ένας client πίσω από ΝΑΤ με περιορισμό πορτών και firewall UDP πρωτοκόλλου στέλνει τις αιτήσεις του με TCP στον υπέρ-κόμβο του. Μετά γίνεται η υπόθεση ότι ο υπέρκόμβος κάνει την αναζήτηση και στέλνει τα αποτελέσματα στον client. Σε αντίθεση με την αναζήτηση ενός client με δημόσια ΙΡ διεύθυνση, αυτός ο client δεν επικοινωνεί με άλλους κόμβους. Αυτό δείχνει ότι ήξερε ότι βρισκόταν πίσω από Firewall. Τα μηνύματα παρουσιάζονται στο σχήμα 7. Η αναζήτηση διήρκησε Δεν είναι εμφανές το πως τερματίζει την αναζήτηση ο client αν δεν βρει κάποιον χρήστη. 1) Αποθήκευση των αποτελεσμάτων Αναζήτησης Για την παρατήρηση της περίπτωσης να αποθηκεύονται τα αποτελέσματα αναζήτησης σε ενδιάμεσους κόμβους, πραγματοποιήθηκε το εξής πείραμα με client Skype έκδοσης 1.4. Ο χρήστης Α ήταν πίσω από ΝΑΤ και Firewall και συνδέθηκε στο δίκτυο του Skype. Ο χρήστης Β συνδέθηκε σε ένα μηχάνημα με δημόσια ΙΡ διεύθυνση. Ο χρήστης Β ψάχνει τον Α. Η αναζήτηση διήρκησε περίπου δευτερόλεπτα. Μετά, ο client στο Β μηχάνημα απεγκαταστάθηκε και καθαρίστηκε το μητρώο των Windows έτσι ώστε να αδειάσουν όλες οι προσωρινές μνήμες, και ξαναεγκαταστάθηκε στο ίδιο μηχάνημα και έγινε πάλι η ίδια αναζήτηση. Η αναζήτηση διήρκησε 3-4 δευτερόλεπτα. Αυτό το πείραμα πραγματοποιήθηκε 4 φορές σε διαφορετικές μέρες και παρατηρήθηκαν τα ίδια αποτελέσματα. από την παραπάνω συζήτηση μπορεί να συμπεράνει κανείς ότι ο

16 client χρησιμοποιεί πληροφορίες χρηστών που έχουν αποθηκευτεί στην cache των ενδιάμεσων κόμβων. Το Skype επιτρέπει σε έναν χρήστη να κάνει αναζήτηση με μπαλαντέρ (wildcard) σε διαφορετικά ονόματα χρηστών. Για να δούμε αν η αναζήτηση με τον ίδιο μπαλαντέρ σε 2 διαφορετικούς clients θα επέστρεφε τα ίδια αποτελέσματα, πραγματοποιήθηκε το εξής πείραμα. Ξεκίνησαν 2 clients σε 2 διαφορετικά μηχανήματα και εκτέλεσαν την ίδια αναζήτηση με μπαλαντέρ Τα αποτελέσματα δεν ήταν απολύτως τα ίδια. Σε όλες τις παρόμοιες αναζητήσεις του πειράματος, τα αποτελέσματα δεν ήταν ποτέ ακριβώς τα ίδια. D. Πραγματοποίηση κλήσης και τερματισμός Θεωρούμε την πραγματοποίηση κλήσης για το SC v1.4 για τα 3 δίκτυα, όπως περιγράφηκαν στην ενότητα ΙΙΙ. Επιπλέον, για κάθε εγκατάσταση, θεωρούμε την πραγματοποίηση κλήσης για τους χρήστες οι οποίοι βρίσκονται στην λίστα φίλων του καλούντος και για τους χρήστες που δεν βρίσκονται στην λίστα φίλων. Είναι σημαντικό να σημειώσουμε ότι δημιουργείται πάντα ένα TCP κανάλι μεταξύ των δύο χρηστών. Για τους χρήστες που δεν είναι παρόντες στην λίστα φίλων, η κλήση είναι ισοδύναμη με αναζήτηση χρήστη και επιπλέον την κλήση αυτού. Κατά συνέπεια, συζητάμε την καθιέρωση κλήσης για την περίπτωση που ο καλών είναι στην λίστα φίλων αυτού που καλεί. Αν και οι 2 χρήστες βρίσκονται σε μηχανήματα με δημόσια IP διεύθυνση, συνδεμένοι και βρίσκονται στην λίστα φίλων ο ένας του άλλου, τότε με το πάτημα του κουμπιού κλήσης, ο καλών client δημιουργεί μια TCP σύνδεση με τον καλούμενο. Η πληροφορία καναλιού μεταφέρθηκε μέσω TCP. Η ροή μηνύματος μεταξύ του καλών και του καλούντος παρουσιάζεται στο σχήμα 8.

17 Σχήμα 8 Ροή μηνυμάτων όταν ο client που καλεί και αυτός που καλείται (v1.4) είναι σε μηχανήματα με δημόσια ΙΡ και ο client που καλείται βρίσκεται στην λίστα φίλων του client που κάνει την κλήση. Το μέγεθος των μηνυμάτων είναι το συνολικό μέγεθος δεδομένων που αντάλλαξαν οι clients μεταξύ τους. Ο αριθμός στην παρένθεση δείχνει τον συνολικό αριθμό των μηνυμάτων. Σχήμα 9 Ροή μηνυμάτων όταν ο client που καλεί είναι πίσω από ΝΑΤ και αυτός που καλείται έχει δημόσια ΙΡ. Σχήμα 10 Ροή μηνυμάτων όταν και οι 2 clients είναι πίσω από ΝΑΤ και Firewall.

18 Οι clients ανταλλάσουν κατά μέσο όρο 3 μηνύματα το δευτερόλεπτο μέσω TCP με τους κόμβους Ν1, Ν2 και Ν3 μετά από την πραγματοποίηση της κλήσης. Η αρχική ανταλλαγή μηνυμάτων μεταξύ του καλούντος και του καλουμένου δείχνει στην ύπαρξη ενός μηχανισμού πρόκλησης-απάντησης. Ο καλών επίσης στέλνει κάποια μηνύματα μέσω UDP σε εναλλακτικούς κόμβους Skype (δεν φαίνονται στο σχήμα 8). Για αυτό το σενάριο, περίπου 6 ΚΒ δεδομένων ανταλλάχθηκαν. Στο 2 ο δίκτυο, όταν ο καλών βρισκόταν πίσω από NAT με περιορισμό πόρτας και ο καλούμενος ήταν σε μια δημόσια IP διεύθυνση, η πληροφορία για το κανάλι αρχικά δεν έρεε απευθείας μεταξύ του καλούντος και του καλουμένου. Αντίθετα ο καλών στέλνει πληροφορίες καναλιού μέσω TCP σε έναν συνδεμένο κόμβο Skype, ο οποίος το προωθεί στον καλούμενο μέσω TCP. Αφού γίνει η σύνδεση, τα δεδομένα ρέουν απευθείας μεταξύ του καλούντος και του καλουμένου μέσω UDP. Η ροή μηνυμάτων παρουσιάζεται στην εικόνα 9. Για αυτό το σενάριο, μεταφέρθηκαν περίπου 8 ΚΒ δεδομένων. Στο 3 ο δίκτυο, στο οποίο και οι 2 χρήστες βρίσκονται πίσω από ΝΑΤ και Firewall, και οι 2 clients ανταλλάσουν μηνύματα με έναν άλλον κόμβο μέσω TCP. Ο καλών στέλνει τα μηνύματα σε έναν κόμβο που είναι συνδεδεμένος και μετά προωθούνται στον καλούμενο και το αντίστροφο. Η ροή μηνυμάτων φαίνεται στο σχήμα 10. Για αυτό το σενάριο, περίπου 8 ΚΒ δεδομένων ανταλλάχθηκαν. Υπάρχουν ορισμένα πλεονεκτήματα της ύπαρξης κόμβου δρομολόγησης των πακέτων φωνής. Πρώτα, παρέχει ένα μηχανισμό για τους χρήστες πίσω από ΝΑΤ και firewall για να μιλούν ο ένας με τον άλλο. Δεύτερον, αν οι χρήστες πίσω από ΝΑΤ ή firewall θέλουν να συμμετάσχουν σε μια συνεδρίαση, και κάποιοι χρήστες με δημόσια ΙΡ διεύθυνση επίσης θέλουν να συμμετάσχουν, ο κόμβος λειτουργεί ως μείκτης και εκπέμπει την κυκλοφορία συνεδρίασης στους συμμετάσχοντες. Η αρνητική πλευρά είναι ότι υπάρχει πολύ φόρτος στον κόμβο. Οι χρήστες γενικά δεν αρέσκονται στο γεγονός ότι η αυθαίρετη κυκλοφορία θα μπορούσε να ρεύσει στα μηχανήματά τους. Κατά την διάρκεια τερματισμού της κλήσης, η πληροφορία σήματος μεταφέρεται μέσω TCP μεταξύ του καλούντος και του καλούμενου αν και οι 2 έχουν δημόσιες διευθύνσεις ΙΡ, ή μεταξύ καλούντος, καλούμενου και των υπέρ-κόμβων τους. Τα μηνύματα που παρατηρήθηκαν από τον τερματισμό της κλήσης σε δημόσιες διευθύνσεις ΙΡ εμφανίζονται στο σχήμα 11. Σχήμα 11 Ροή μηνυμάτων για τον τερματισμό της κλήσης για clients με δημόσια ΙΡ. TCP. Για το 2 ο και 3 ο δίκτυο, η τερματισμός κλήσης/καναλλιού επίσης στέλνεται μέσω

19 Για τον client έκδοσης 1.4 εκτελέστηκαν κάποια πειράματα για να καθοριστεί αν η κλήση γίνεται από άκρο σε άκρο όπου καλών και καλούμενος βρίσκονται σε μηχανήματα με δημόσιες διευθύνσεις ΙΡ και βρίσκονται στη λίστα φίλων μεταξύ τους. Δύο στιγμιότυπα των πελατών ξεκίνησαν σε δύο μηχανήματα με windows και με δημόσιες διευθύνσεις ΙΡ. Κάθε χρήστης είχε τον άλλο χρήστη Skype στην λίστα φίλων. Μετά από επιτυχή είσοδο, περιμέναμε μέχρις ότου κάθε χρήστης γνώριζε την ύπαρξη του άλλου χρήστη. Αυτό εμφανιζόταν με ένα αντικείμενο το οποίο άλλαζε χρώμα σε πράσινο στην λίστα φίλων. Επιβεβαιώθηκε το γεγονός ότι δεν υπάρχει TCP σύνδεση μεταξύ των 2 μηχανημάτων. Χρησιμοποιώντας την εφαρμογή Net Peeker, αποκλείστηκαν όλες οι εξερχόμενες και εισερχόμενες συνδέσεις, εκτός από αυτές που προορίζονταν για την καλούμενη μηχανή και το αντίστροφο. Μια προσπάθεια κλήσης έγινε με επιτυχία. Μετά μπλοκαρίστηκαν οι TCP προσπάθειες για συνδέσεις μεταξύ 2 μηχανημάτων και προσπαθήσαμε να κάνουμε μία κλήση(πάνω από TCP). Η κλήση απέτυχε. Αυτό το πείραμα δείχνει ότι για το σενάριο που περιγράφηκε παραπάνω, η κλήση γίνεται από άκρο σε άκρο και μέσω TCP. E. Μεταφορά Δεδομένων και Κωδικοποιητές Αν και οι 2 clients Skype (v1.4) βρίσκονται σε μηχανήματα με δημόσιες ΙΡ διευθύνσεις, τότε τα δεδομένα μεταφέρονται μέσω UDP. Αυτή η μεταφορά από και προς την πόρτα UDP ρυθμίζεται στον πίνακα με τις ρυθμίσεις. Τα πακέτα φωνής ποίκιλαν σε μέγεθος μεταξύ 40 και 120 bytes. Για 2 χρήστες συνδεμένους στο Internet πάνω από 100 Mb/s Ethernet με σχεδόν καθόλου συμφόρεση στο δίκτυο, κατά προσέγγιση 85 πακέτα φωνής μεταφέρθηκαν και από τις 2 πλευρές σε 1 δευτερόλεπτο. Το συνολικό εύρος για ανέβασμα και κατέβασμα δεδομένων ήταν 5 KB/s. Αυτό συμφωνεί με τα δεδομένα του Skype που λένε 3-16 ΚΒ/s. Aν κανένας από τους 2 clients δεν βρίσκεται πίσω από NAΤ, τα πακέτα στέλνονται απευθείας. Το μέγεθος πακέτου φωνής ποίκιλε μεταξύ 40 και 110 Βytes, το οποίο είναι το μέγεθος ενός UDP πακέτου. To εύρος που χρησιμοποιήθηκε ήταν περίπου 5 ΚΒ/s. Aν και οι 2 χρήστες ήταν πίσω από NAT και Firewall, τότε ο καλών και ο καλούμενος στέλνουν και παραλαμβάνουν μηνύματα φωνής μέσω TCP από έναν άλλον συνδεμένο κόμβο. To μέγεθος του TCP πακέτου ποίκιλε μεταξύ 30 και 90 bytes. Το συνολικό εύρος αποστολής και κατεβάσματος δεδομένων που χρησιμοποιήθηκε ήταν περίπου 5.5 KB/s. Για μεταφορά πολυμεσικών δεδομένων, ο client χρησιμοποίησε TCP με αναμεταδόσεις. Και στις 2 περιπτώσεις, χρησιμοποιήθηκε ο κωδικοποιητής isac. Το πρωτόκολλο του Skype φαίνεται να προτιμά τα UDP για την μεταφορά φωνής. Ο client χρησιμοποιεί το UDP για την μεταφορά φωνής αν είναι πίσω από ΝΑΤ ή firewall που επιτρέπει UDP πακέτα να μετακινούνται. 1) Καταστολή ησυχίας Δεν υποστηρίζεται από το Skype. Αυτό βρέθηκε όταν ενώ κανένας από τους 2 χρήστες δεν μιλούσε, τα πακέτα φωνής μεταφέρονταν πάλι. Παρόλο που αυτό αυξάνει

20 την χρήση του bandwidth, μεταφέροντας αυτά τα «ήσυχα» πακέτα έχει 2 πλεονεκτήματα. Πρώτον διατηρεί τις συνδέσεις UDP στο ΝΑΤ και δεύτερον αυτά τα πακέτα μπορούν να χρησιμοποιηθούν για να παίξουν κάποιο ήχο στο παρασκήνιο. Στην περίπτωση που μετακινούμε και πολυμεσικά δεδομένα μέσω TCP μεταξύ καλούντος και καλουμένου, τα «ήσυχα» πακέτα πάλι στέλνονται. Ο σκοπός είναι η αποφυγή μείωσης του μεγέθους του TCP παραθύρου συμφόρησης, το οποίο χρειάζεται κάποιο RTT για να φτάσει στο μέγιστο επίπεδο ξανά. 2) Βάζοντας κλήση σε αναμονή Το Skype το επιτρέπει. Αφού ο client μπορεί να λειτουργήσει πίσω από ΝΑΤ, πρέπει να είναι σίγουρο ότι οι UDP συνδέσεις είναι έγκυρες στο ΝΑΤ. Κατά μέσο όρο, ένας client στέλνει ένα πακέτο UDP κάθε 3 δευτερόλεπτα στον καλούντα κόμβο, υπέρ-κόμβο, ή στον συνδεμένο Skype κόμβο συμπεριφέροντας ως ενδιάμεσος proxy για προώθηση πολυμεσικών δεδομένων (media) όταν μια κλήση μπαίνει σε αναμονή. Επίσης παρατηρήθηκε ότι επιπρόσθετα στα UDP, ο client έστελνε μηνύματα μέσω TCP στον peer, υπέρ-κόμβο, ή στον συνδεμένο Skype κόμβο, συμπεριφέροντας ως ενδιάμεσος proxy στην διάρκεια της αναμονής. 3) Εύρος Συχνότητας Κωδικοποιητών(Codec) Πραγματοποιήθηκαν πειράματα για τον προσδιορισμό του εύρους συχνοτήτων μέσα στο οποίο το Skype αφήνει τους κωδικοποιητές να περάσουν. Έγινε μια κλήση μεταξύ δύο Skype client σε έκδοση v1.4. Τόνοι διαφορετικών συχνοτήτων παράχθηκαν χρησιμοποιώντας το ΝCH Tone Generator στον καλούντα client και το αποτέλεσμα πάρθηκε από τον καλούμενο client και το αντίστροφο. Η ελάχιστη και μέγιστη ευδιάκριτη συχνότητα για τους κωδικοποιητές του Skype ήταν μεταξύ Hz. Με την χρήση του Net Peeker μειώθηκε το διαθέσιμο εύρος προς και από σε bytes/s. Οι συχνότητες παρέμειναν μεταξύ Hz. 4) Συμφόρηση Congestion Έγινε έλεγχος της ποιότητας κλήσης σε χαμηλό εύρος χρησιμοποιώντας το Net Peeker για την ρύθμιση του upload/download εύρους για την κλήση. Το uplink/downlink εύρος των 2 ΚΒ το καθένα, ήταν απαραίτητο για την ελάχιστη ευδιάκριτη ποιότητα κλήσης. Η φωνή ήταν σχεδόν ακατανόητη σε uplink/downlink bandwidth των 1.5ΚΒ/s. F. Keep alive messages Έγιναν οι παρατηρήσεις για τα 3 διαφορετικά δίκτυα όπου ο client έκδοσης 1.4 έστελνε ένα μήνυμα ανανέωσης στον υπέρ-κόμβο του μέσω TCP. Όταν ο client ήταν σε μηχάνημα με δημόσια ΙΡ, το μήνυμα αυτό στέλλονταν κάθε 120s. Σχήμα 12

21 Μηνύματα ανανέωσης του Skype για clients με δημόσια ΙΡ V: ΣΥΝΕΔΡΙΑΣΗ Έγιναν παρατηρήσεις πάνω στην συνεδρίαση του Skype με 3 χρήστες για τους 3 τύπους δικτύων που περιγράφηκαν στην ενότητα ΙΙΙ.Α. Χρησιμοποιήσαμε 3 υπολογιστές. Ας ονομάσουμε τα μηχανήματα : Μηχάνημα Β, C: 1.6 GHz laptop, 512MB RAM Μηχάνημα Α: 3 GHz P4, 1GB RAM Στην 1 η εγκατάσταση δικτύου όλοι είχαν δημόσια ΙΡ. Μια κλήση έγινε μεταξύ Α και Β. Μετά ο Β αποφάσισε να συμπεριλάβει τον C στην συνεδρίαση. Από το Ethereal(νυν Wireshark) είδαν ότι ο Β και C έστελναν την κίνηση φωνής μέσω UDP στον Α, ο οποίος λειτουργούσε ως μίκτης. Αυτός μίξαρε και τα δικά του πακέτα με του Β και τα έστελνε στον C μέσω UDP και ανάποδα όπως φαίνεται στο σχήμα 13. Σχήμα 13 Συνεδρίαση 3 χρηστών στο Skype Στην 2 η εγκατάσταση, ο Β και Γ ήταν πίσω από NAT και ο Α ήταν σε δημόσιο Internet. Αρχικά ο Α και Β πραγματοποίησαν μια κλήση μεταξύ τους. Μετά ο Α έβαλε σε αναμονή τον Β και κάλεσε τον C. Τότε ξεκίνησε η συνεδρίαση με τον Β και τον C. Παρατηρήθηκε ότι και ο Β και ο C έστελναν τα πακέτα τους στον Α μέσω UDP, το οποίο μίξαρε τα πακέτα του με αυτά που έρχονταν από τον Β και Γ και τα προωθούσε κατάλληλα. Στην 3 η εγκατάσταση ο Β και ο C ήταν πίσω από NAT και firewall και ο Α ήταν σε δημόσιο Internet. Ο Α ξεκίνησε την συνεδρίαση με τον Β και τον C. Παρατηρήθηκε ότι και ο Β και C έστελναν τα πακέτα τους στον Α μέσω TCP. Ο Α μίξαρε τα δικά του και του Β και Γ και το προωθούσε στον Β και C κατάλληλα. Αν ο Β ήταν σε κλήση με τον Γ χρησιμοποιώντας μία σύνδεση D και αν ο Β αρχικοποιούσε μία συνεδρίαση με τον Α, η σύνδεση D ήταν ακόμη σε χρήση μεταξύ Β και Γ. Στα ίδια πειράματα για τον client του Skype με έκδοση 0.97 παρατηρήθηκε ότι το πιο ισχυρό μηχάνημα πάντοτε εκλεγόταν ως ο οικοδεσπότης συνομιλιών!

22 VI: ΑΛΛΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΑ Σε αντίθεση με το MSN και Yahoo Messenger τα οποία αποσυνδέουν έναν χρήστη αν ο ίδιος χρήστης συνδεθεί σε άλλο μηχάνημα, το Skype επιτρέπει στο χρήστη να συνδέεται σε πολλά μηχανήματα ταυτόχρονα. Οι κλήσεις που προορίζονται για τον συγκεκριμένο χρήστη δρομολογούνται σε όλες τις περιοχές. Στην επιλογή μιας κλήσης για μια τοποθεσία, η κλήση ταυτοχρόνως ακυρώνεται και στις άλλες τοποθεσίες. Ομοίως, τα άμεσα μηνύματα από έναν χρήστη που είναι συνδεδεμένος σε πολλά μηχανήματα μεταφέρονται σε όλες τις τοποθεσίες. Ο υπέρ-κόμβος επιλέγεται από το πρωτόκολλο του Skype βασισμένο σε κάποιους παράγοντες όπως η CPU και την διαθέσιμη διεκπαιρεωτική ικανότητα. Δεν είναι δυνατό να επιλεχθεί αυθαίρετα ο υπέρ-κόμβος για την συμπλήρωση της HC με την ΙΡ ενός συνδεμένου client. Αυτό προέκυψε από το παρακάτω πείραμα. Υπάρχουν 2 συνδεδεμένοι κόμβοι Α και Β. Ο Α είναι συνδεμένος στο δίκτυο Skype και έχει μόνο 1 εγγραφή στην HC του. Ονομάζουμε τον υπερκόμβο του Α ως SN_A. Μετά γίνεται αλλαγή στην HC του client στον Β κόμβο, έτσι ώστε να περιέχει την IP διεύθυνση και αριθμό πόρτας του client που τρέχει στον Α. Όταν ο Β συνδέθηκε στο δίκτυο του Skype, παρατηρήθηκε ότι αυτός συνδέθηκε σε άλλον υπέρ-κόμβο παρά να συνδεθεί στον Α. Έγινε σύγκριση των αρχείων εγκατάστασης Skype που κατέβηκαν τυχαία σε διαφορετικές ώρες στη βδομάδα και είδαν ότι δεν εμπεριέχεται διαφορετικό κλειδί κρυπτογράφησης σε κάθε ένα από αυτά. Αν δύο χρήστες Skype βρίσκονται πίσω από το ίδιο ΝΑΤ και πραγματοποιήσουν μια κλήση μεταξύ τους, η κίνηση φωνής περνάει απευθείας από το ιδιωτικό δίκτυο. Αν 2 χρήστες Skype βρίσκονται πίσω από διαφορετικές ΝΑΤ, τότε θεάθηκαν μερικά ARP μηνύματα. Αυτό δείχνει ότι το Skype προσπάθησε να καθορίσει την δικτυακή συνδεσιμότητα. Α. Σύγκριση με Yahoo, MSN, Google Talk Έγιναν μετρήσεις σε χρήση μνήμης και προτεραιότητα διεργασιών πριν και κατά την διάρκεια κλήσεων και στόμα-σε-αυτί καθυστέρηση για Skype, Yahoo, Msn & Google Talk εφαρμογές. Για τα πειράματα αυτά, η στόμα-σε-αυτί καθυστέρηση καθορίζεται όπως η διαφορά μεταξύ της ώρας που μιλάει ένας voice client, και η χρόνος στον οποία ακούγονται στον άλλο voice client, όταν βρίσκονται σε συνομιλία. Αν το αρχικό σήμα φωνής και το σήμα που ταξίδεψαν μέσω του δικτύου μπορούν να ηχογραφηθούν σε στερεοφωνική μορφή(stereo format), τότε η καθυστέρηση μπορεί να υπολογιστεί με τον υπολογισμό ενός συσχετισμού μεταξύ αυτών των 2 σημάτων χρησιμοποιώντας έναν γρήγορο μετασχηματισμό κατά Φουριέρ(Fast Fourier Transform FFT). Xρησιμοποιήθηκε το εργαλείο adelay του Hao Huang, το οποίο υπολογίζει την στόμα-σε-αυτί καθυστέρηση χρησιμοποιώντας την παραπάνω τεχνική. Για το πείραμα αυτό το σήμα εισόδου είχε προ-ηχογραφηθεί ως.au αρχείο των 24s. Οι εφαρμογές Skype, MSN, Yahoo και Google Talk ξεκίνησαν σε 2 διαφορετικά

23 laptops τρέχοντας Windows XP SP2 και έχοντας ίδιο hardware(pentium M 1.7 GHz CPU, 1GB RAM). Και οι 2 είχαν δημόσια ΙΡ συνδεμένα σε 100 Mb/s LAN.Πραγματοποιήθηκε μια κλήση μεταξύ voice clients. Χρησιμοποιώντας το Ethereal ελέγχθηκε ότι και ο καλών και ο καλούμενος, σε κάθε client από τους παραπάνω, έστελναν πακέτα ήχου απευθείας ο ένας στον άλλον. Ο προηχογραφημένος ήχος παίχτηκε σε διαφορετικό μηχάνημα και το ηχητικό σήμα δόθηκε ως είσοδος στο καλών μηχάνημα. Το αυθεντικό σήμα και το σήμα από πάρθηκε από το δίκτυο δόθηκαν ως είσοδος σε άλλο μηχάνημα το οποίο έτρεχε το Cool Edit Pro v2.1. Χρησιμοποιώντας το Cool Edit Pro, τα 2 σήματα ηχογραφήθηκαν σε Sun.au stereo format στα Hz με 16 bit γραμμική κωδικοποίηση. Ο χρόνος δειγματοληψίας στο adelay ήταν 2 δευτερόλεπτα. Για κάθε voice client, το πείραμα επαναλήφθηκε 4 φορές. Τα αποτελέσματα του πειράματος παρουσιάζονται περιληπτικά στον Πίνακα ΙΙΙ. Η στόμα-σε-αυτί καθυστέρηση είναι ο μέσος όρος για τα 4 πειράματα που έγιναν για κάθε ΙΜ client. Η καθυστέρηση round-trip μεταξύ του καλούντος και του καλουμένου, που μετρήθηκε χρησιμοποιώντας το ping, ήταν λιγότερη από 1 sec. ΠΙΝΑΚΑΣ ΙΙΙ Συγκρίθηκε η χρήση μνήμης και η προτεραιότητα για τους 3 clients για το τεστ. Αντίθετα από το Yahoo, MSN και Google Talk, το Skype αλλάζει την προτεραιότητα σε μέγιστη προτεραιότητα όταν πραγματοποιείται μια κλήση. Β. Skype Super Node Map Έγιναν πειράματα για την ανάλυση σε μεγαλύτερο βάθος του μηχανισμού με τον οποίο το Skype επιλέγει έναν υπέρ-κόμβο. Είναι γνωστό ότι κατά την σύνδεση, ένας client πρέπει πάντα να συνδεθεί σε υπέρ-κόμβο. Είναι πλεονέκτημα το ότι ένας client μπορεί να είναι πίσω από ΝΑΤ και δεν θα γίνει ποτέ υπέρ-κόμβος και θα συνδεθεί μόνο σε έναν υπέρ-κόμβο. Επίσης, σε επόμενη σύνδεση, ο client δεν συνδέεται στον ίδιο υπέρ-κόμβο. Έχοντας για πολύ καιρό τον client συνδεδεμένο μπορούμε να πάρουμε ένα μέρος/τμήμα των υπέρ-κόμβων. Για αυτό το πείραμα χρησιμοποιήθηκε η εφαρμογή AutoIt για να ξεκινάει αυτόματα το Skype, να το συνδέει στο δίκτυο και μετά να το κλείνει. Το AutoIt είναι ένα scripting εργαλείο για την αυτοματοποίηση Windows εργασιών όπως η είσοδος από GUI. Υπάρχει ένα χάσμα 30 δευτερολέπτων μεταξύ έναρξης της εφαρμογής και του τερματισμού και ένα χάσμα 10 δευτερολέπτων μεταξύ του τερματισμού και της επόμενης εκκίνησης. Το πείραμα πραγματοποιήθηκε σε διάρκεια 96 ωρών (4 ημέρες). Με το netstat, παρατηρήθηκε η ΙΡ διεύθυνση και ο αριθμός πόρτας στα οποία το πειραματικό

24 μηχάνημα είχε δημιουργήσει μία TCP σύνδεση. Δεδομένου ότι δεν υπήρξε καμία εφαρμογή που τρέχει στο μηχάνημα που δημιούργησε τις συνδέσεις TCP εκτός από το Skype, και δεδομένου ότι το Skype πρέπει να δημιουργήσει μια TCP σύνδεση με έναν υπέρ-κόμβο στην σύνδεση, η ΙΡ διεύθυνση και ο αριθμός πόρτας αναφερόταν στον υπέρ-κόμβο που συνδεόταν το Skype. Θεωρητικά, σε 1 περίοδο 4 ημερών μπορούν να γίνουν 8640 προσπάθειες για σύνδεση, αφού ο χρόνος επανάληψης είναι 40 δευτερόλεπτα. Παρόλα αυτά έγιναν 8175 προσπάθειες και ο μικρότερος αριθμός αποδίδεται στο script εκτέλεσης και στα Windows. Αφαιρώντας τα σύνολα δεδομένων που περιείχαν τους πολλαπλές TCP συνδέσεις στην κατάσταση ESTABLISHED στα δεδομένα του netstat, βρέθηκαν 898 μοναδικοί υπέρ-κόμβοι σε 8163 επιτυχημένες προσπάθειες για σύνδεση. Χρησιμοποιώντας τα εργαλεία MaxMind, καθορίστηκε το γεωγραφικό πλάτος, το γεωγραφικό μήκος, η χώρα και η πόλη κάθε ΙΡ διεύθυνσης. Φαίνονται στον χάρτη στο σχήμα 16. Tα MaxMind εργαλεία ήταν αδύνατον την χώρα για 4 ΙΡ διευθύνσεις, οι οποίες είχαν χρησιμοποιηθεί σε 10 συνδέσεις. Παρόλα αυτά, τα δεδομένα ήταν επιτυχημένες προσπάθειες σύνδεσης και 894 μοναδικοί υπέρ-κόμβοι. Σχήμα 16 Παγκόσμιος χάρτης με τους υπέρ-κόμβους με τους οποίους συνδέθηκε μέσω TCP κατά την σύνδεση. Η επεξεργασία των δεδομένων έδωσε: Κατανομή ΙΡ διευθύνσεων υπέρ-κόμβων: US 83.7%, Asia 8.9%, Europe 7.1%. Σε προσπάθειες για είσοδο, 2855(35%) hostnames είχαν το επίθεμα.edu και ανήκαν σε 102 πανεπιστήμια. Εκτός από τους 894 μοναδικούς υπέρ-κόμβους, οι κορυφαίοι 20 κόμβοι έλαβαν 43,8% των συνολικών συνδέσεων και οι κορυφαίοι 100 κόμβοι έλαβαν το 70.5% των συνδέσεων. Ο πίνακας IV δείχνει τον αριθμό των μοναδικών υπέρ-κόμβων στην διάρκεια των 24 ωρών. Επίσης δείχνει τον αριθμό των μοναδικών υπέρ-κόμβων που ήταν ίδιοι την τελευταία μέρα και την τωρινή. Να σημειωθεί ότι υπήρχαν συνολικά 894 μοναδικοί υπέρκόμβοι. Ο πίνακας V δείχνει τις 5 πρώτες χώρες εκτός από τις ΗΠΑ οι οποίες έλαβαν τις περισσότερες συνδέσεις. Ο πίνακας VI δείχνει τα 5 πρώτα πανεπιστήμια που έλαβαν τις περισσότερες συνδέσεις.