PeerConn: Design and Implementation of A Decentralized Peer-to-Peer (P2P) Communication Application

Abstract

PeerConn is a modular, peer-to-peer (P2P) communication platform designed to provide secure and efficient messaging and file sharing over decentralized networks. The system leverages Python-based frameworks such as Twisted for asynchronous socket management and PyQt5 for user interface development. To ensure data security, SSL/TLS protocols are implemented using PyOpenSSL, supported by robust encryption algorithms such as RSA, AES-256-GCM, and SHA-256. The initial phases of PeerConn development faced challenges related to single-threaded architectures, high CPU usage, and performance bottlenecks. These issues were mitigated in subsequent iterations through the integration of asynchronous event-driven designs, modular file structures, and optimized communication protocols. The system's ability to handle large file transfers and maintain secure encrypted communication marks a significant advancement. Despite its achievements, PeerConn encountered limitations in simultaneous data transfer and real-time messaging due to the constraints of Twisted's single-socket design. Future iterations aim to address these issues by improving multi-socket support and enhancing user authentication mechanisms. This paper presents PeerConn's architecture, implementation details, and its potential for secure, decentralized communication in both local and wide-area networks.

Keywords

• Network communication
• Peer-to-Peer communication
• Decentralized communication
• Data privacy

PeerConn: Merkezi Olmayan Eşler Arası (P2P) İletişim Uygulamasının Tasarımı ve Gerçekleştirilmesi

Abstract

PeerConn, merkezi olmayan ağlar üzerinde güvenli ve verimli mesajlaşma ve dosya paylaşımı sağlamak amacıyla tasarlanmış modüler bir eşler arası (P2P) iletişim platformudur. Sistem, asenkron soket yönetimi için Twisted ve kullanıcı arayüzü geliştirme için PyQt5 gibi Python tabanlı çerçevelerden yararlanmaktadır. Verilerin güvenliğini sağlamak için RSA, AES-256-GCM ve SHA-256 gibi güçlü şifreleme algoritmalarıyla SSL/TLS protokolleri entegre edilmiştir. PeerConn'un ilk geliştirme aşamalarında, tek iş parçacıklı mimari, yüksek CPU kullanımı ve performans sorunları gibi zorluklarla karşılaşılmıştır. Bu sorunlar, asenkron olay tabanlı tasarımlar, modüler dosya yapıları ve optimize edilmiş iletişim protokollerinin entegrasyonu ile sonraki aşamalarda giderilmiştir. Sistemin büyük dosya transferlerini güvenli ve stabil bir şekilde gerçekleştirme kabiliyeti önemli bir ilerlemeyi temsil etmektedir. Bununla birlikte, PeerConn, Twisted’ın tek soket tasarımının sınırlamaları nedeniyle eş-zamanlı veri aktarımı ve gerçek zamanlı mesajlaşmada bazı kısıtlamalarla karşılaşmıştır. Gelecekteki çalışmalarda, çoklu soket desteğinin geliştirilmesi ve kullanıcı kimlik doğrulama mekanizmalarının iyileştirilmesi hedeflenmektedir. Bu makale, PeerConn’un mimarisi, uygulama detayları ve yerel ile geniş alan ağlarında güvenli, merkezi olmayan iletişim için potansiyelini sunmaktadır.

Keywords

• Ağ iletişimi
• Eşler arası iletişim
• Merkezi olmayan iletişim
• Veri mahremiyeti

References

1. Abba Ari, A. A., Ngangmo, O. K., Titouna, C., Thiare, O., Mohamadou, A., & Gueroui, A. M. (2024). Enabling privacy and security in Cloud of Things: Architecture, applications, security & privacy challenges. Applied Computing and Informatics, 20(1/2), 119-141.
2. Abidullah, A., Rahmani, K. R., Wadeed, W. M., & Hakimi, M. (2024). Data transfer security in IoT communication based on attribute-based cryptography. International Journal Software Engineering and Computer Science (IJSECS), 4(2), 553-565.
3. Bopche, A., & Kulkarni, R. (2022). Development of a Peer-to-Peer File Sharing Web Application Using Angular and Node.js. In Proceedings of the 2022 International Conference on Computer Science, Engineering and Applications. (pp. 47-60)
4. Boubiche, D. E., Athmani, S., Boubiche, S., & Toral-Cruz, H. (2021). Cybersecurity issues in wireless sensor networks: current challenges and solutions. Wireless Personal Communications, 117, 177-213.
5. Drake, W. J., Vinton, C. G., & Kleinwächter, W. (2016). Internet fragmentation: An overview. Proceedings of the Internet Governance Forum.
6. Ogbuke, N. J., Yusuf, Y. Y., Dharma, K., & Mercangoz, B. A. (2022). Big data supply chain analytics: ethical, privacy and security challenges posed to business, industries and society. Production Planning & Control, 33(2-3), 123-137.
7. Pamarthi, S., & Narmadha, R. (2022). Literature review on network security in Wireless Mobile Ad-hoc Network for IoT applications: network attacks and detection mechanisms. International Journal of Intelligent Unmanned Systems, 10(4), 482-506.
8. Parast, F. K., Sindhav, C., Nikam, S., Yekta, H. I., Kent, K. B., & Hakak, S. (2022). Cloud computing security: A survey of service-based models. Computers & Security, 114, 102580.

9. Sadhu, P. K., Yanambaka, V. P., & Abdelgawad, A. (2022). Internet of things: Security and solutions survey. Sensors, 22(19), 7433.
10. Sağırlar, G. (2018). Merkezi olmayan modellerin IoT üzerindeki etkisi. Turkish Journal of Internet and Technology, 12(4), 78–86.
11. Sen, S., & Wang, J. (2002). Peer-to-peer trafik analizi. IEEE/ACM Transactions on Networking, 10(3), 256–269
12. Shen, B., Abraham, G., & Sekhar, V. S. (2021). Secure peer-to-peer messenger and file sharing over IPv6. International Journal of Engineering Research and Technology, 1(1), 70014–70020.
13. Solarte-Vasquez, C. (2020). Regulatory patterns of the internet development. Journal of Internet Law, 24(3), 14–20.
14. Sujihelen, L., Varma, U., Reddy, A. Y., Senthilsingh, C., Christy, A., & Antopraveena, M. D. (2022, February). Secure Data Transmission in Wireless Sensor Networks using Paillier Algorithm. In 2022 Second International Conference on Artificial Intelligence and Smart Energy (ICAIS). (pp. 1437-1442)
15. Torro, M. (2020). Toro-P2P: Python ile geliştirilmiş P2P programı. International Journal of Computer Applications, 181(21), 39–45.
16. Trautwein, J., Muller, K., & Wang, Y. (2021). Peer Copy: Tamamen merkeziyetsiz Peer-to-Peer dosya transfer aracı. Journal of Distributed Systems, 35(2), 123–135.
17. Tsipenyuk, G. Y. (2018). Merkezi sistemlerin güvenlik açıkları ve GDPR etkisi. Cybersecurity Review, 6(2), 21–29.
18. Wei, L., Yang, Y., Wu, J., Long, C., & Li, B. (2022). Trust management for Internet of Things: A comprehensive study. IEEE Internet of Things Journal, 9(10), 7664-7679.
19. Witaba, B., & Cavalli, O. (2022). South School on Internet Governance. In Proceedings of the 2022 International Internet Governance Workshop. (pp. 45–50)
20. Zaki, Y., & Xu, W. (2024). The War on Encryption is Dangerous. Financial Times.
21. Zhao, W., & Guo, L. (2014). Yerel alan ağı iletişim yazılımı. Journal of Network and Computer Applications, 36(1), 123–134.
22. Zheng, T., Yunxuan, S., An, W. X., & Ruifeng, L. (2020). Design and Implementation of Secure File Transfer System Based on Java. In International Conference on P2P, Parallel, Grid, Cloud and Internet Computing. (pp. 366-375)