Multicast Johdanto Ryhmien hallinta Reititys Reaaliaikaiset siirto- ja hallintaprotokollat Resurssien varaus Sessioiden hallinta MBone Petri Vuorimaa 1
Johdanto Tietoverkoissa voidaan lähettää kolmella eri tavalla + Unicast + Broadcast + Multicast Broadcastia ja multicastia varten tarvitaan erityisiä ryhmäosoitteita Petri Vuorimaa 2
Unicast Petri Vuorimaa 3
Broadcast Petri Vuorimaa 4
Multicast Petri Vuorimaa 5
Protokollat Ryhmien hallinta Reititys Reaaliaikaiset siirto- ja hallintaprotokollat Resurssien varaus Sessioiden hallinta Petri Vuorimaa 6
Ryhmien hallinta 1. Ryhmäosoitteet 2. Mekanismi, jolla ryhmiin liitytään 3. Reititysprotokollat 4. Lähetettävän datan luonti ja hallinta Petri Vuorimaa 7
Ryhmäosoitteet IPv4: Luokka D + osoitteet 224.0.0.0-239.255.255.255 + näistä 244.0.0.0-244.255.255.255 varattu reititystä ym. varten IPv6: + liput: neljäs bitti kertoo onko reitti pysyvä + scope: kuinka laaja ryhmä on Petri Vuorimaa 8
IPv4 vs. IPv6 Petri Vuorimaa 9
Ryhmiin liittyminen Kaksi vaihtoehtoa + A) Tietokone liittyy haluamaansa ryhmään + B) Reititin kertoo ryhmistä ja pyytää liittymään Jälkimmäisessä tapauksessa käytetään Internet Group Management Protocol (IGMP) protokollaa Petri Vuorimaa 10
Reititys Reititin tietää seuraavan kohteen reititystaulun avulla Reitittimet vaihtavat keskenään tietoja ja päivittävät reititystauluja Kaksi perusmenetelmää: + Etäisyysvektori - Distance Vector + Yhteyden tila - Link Status Petri Vuorimaa 12
Reititystaulu Petri Vuorimaa 13
Distance Vector Reititin kertoo naapureille etäisyydet muihin reitittimiin Helppo laskea Toimii huonosti, jos yhteydet katkeilevat usein Skaalaantuu huonosti Petri Vuorimaa 14
Toiminta Petri Vuorimaa 15
Link Status Etäisyyksien sijasta lähetetään tiedot yhteyksistä muihin reitittimiin Vastaanottava reititin päivittää tiedot käytettävistä olevista yhteyksistä Reitit lasketaan Dijkstran lyhyimmän polun algoritmilla Menetelmä skaalaantuu paremmin Petri Vuorimaa 16
Multicast-reititys Myös multicast-reitityksessä ylläpidetään reititystauluja Lisäksi pitää rakentaa multicast-puut Myös dynaamiset ryhmien muutokset pitää hallita + Multicast-puihin liittyy ja poistuu jatkuvasti jäseniä Nykyään on ongelmana myös skaalattavuus Petri Vuorimaa 17
Harvennus Tärkein tehtävä on Multicast-puiden harvennus (Pruning) Puusta poistetaan oksat, joissa ei ole lehtiä (asiakkaita) Petri Vuorimaa 18
Tulvinta Tulvinta (Flooding) on helpoin tapa rakentaa multicast-puita Multicast-paketit tulvivat kaikkiin reittimen ulosmenoportteihin Reititin lähettää paketit eteenpäin, jos se ei ole nähnyt pakettia aikaisemmin Turhat oksat voidaan myöhemmin karsia Petri Vuorimaa 20
Karsinta Petri Vuorimaa 21
Multicast-reititysprotokollat Distance-Vector Multicast Routing Protocol (DVMRP) Multicast Extension to Open Shortest Path First (MOSPF) Protocol Independent Multicast (PIM) Petri Vuorimaa 22
DVMRP Distance-Vector Multicast RoutingProtocol (DVMRP) perustuu RPM -algoritmiin Alkuperäinen MBone-reititysprotokolla Helppo toteuttaa Ei skaalaannu hyvin Toimii vain Distance-Vector -reititysprotokollien kanssa Petri Vuorimaa 23
MOSPF Multicast Extension to Open Shortest Path First (MOSPF) perustuu link-state -protokollaan Multicast-paketit tulvivat vain lähialueelle Solmujen välille rakennetaan normaalisti puu Puusta karsitaan multicast-versio Petri Vuorimaa 24
MOSPF:n ominaisuudet Reagoi nopeasti Puiden laskenta raskasta Toimii vain Link-State -protokollien kanssa Petri Vuorimaa 25
PIM Protocol Independent Multicast (PIM) on riippumaton unicast-reititysprotokollasta Kaksi versiota: +Dense Mode (PIM-DM) +Sparse Mode (PIM-SM) Petri Vuorimaa 26
Reaaliaikaiset siirtoprotokollat Protokollaperhe + Real-Time Transport Protocol (RTP) + Real-Time Control Protocol (RTCP) + Real-Time Streaming Protocol (RTSP) Sopivat yleensä jatkuva-aikaisen median siirtoon - ei pelkästään multicastia varten Petri Vuorimaa 27
Protokollien väliset suhteet RTSP RSVP RTP/ RTCP Reliable Multicast UDP TCP IP Petri Vuorimaa 28
RTP Real-Time Transport Protocol (RTP) +sekvenssien numerointi + aikaleimat + eri kuormien identifiointi Toimii yleensä UDP:n päällä Ei takaa luotettavaa siirtoa - eikä QoS ominaisuuksia Petri Vuorimaa 29
RTP ja muut protokollat Conference control Application Media RTCP RTP UDP ST-II Signaling IPX Ethernet IP AAL5 ATM Petri Vuorimaa 30
RTCP Real-Time Control Protocol (RTCP) ohjaa RTP yhteyksiä Tehtävät: + 1. Välittää informaatio RTP-yhteyden ominaisuuksista (QoS-parametrit) +2. Välittää tietoa RTP-yhteyden lähettäjästä + 3. Rajoittaa ohjaustiedon määrän (5%) +4. Välittää tietoa itse sessiosta Petri Vuorimaa 31
RTSP Real-Time Streaming Protocol (RTSP) muodostaa ja hallinnoi reaaliaikaisia siirtoyhteyksiä Toimii hyvin yhteen RTP ja RTCP-protokollien kanssa Tekee osittain samoja asioita kuin HTTPprotokolla Petri Vuorimaa 32
RTSP - Toiminta Workstation Web browser Media Player HTTP GET SETUP PLAY RTP video RTP audio PAUSE TEARDOWN Web Server Multimedia Server Petri Vuorimaa 33
Resurssien varaus Reaaliaikaiset siirtoprotokollat eivät yksin takaa jatkuva-aikaisen median luetettavaa siirtoa Tarvittavat resurssit pitää erikseen varata kaikilta reitin elementeiltä Tätä varten on kehitetty erillisiä resurssien varaus -protokollia Tunnetuin protokolla on Resource ReSerVation Protocol (RSVP) Petri Vuorimaa 34
RSVP Resource ReSerVation Protocol (RSVP) perustuu vastaanottajan tekemiin varauksiin Lähettäjä lähettää ensin Path -ilmoituksen Tarvittaessa reitittimet lähettävät PathErr - ilmoituksen Petri Vuorimaa 35
RSVP (jatk.) Reitittimet kirjaavat yhteyden ylös + Soft state + Jokaista yhteyttä varten on cleanup ja restart-laskuri Vastaanottaja lähettää Resv -vastauksen + Samalla määritetään QoS-vaatimukset Resv -viestit kulkevat reitittimien kautta + Reitittimet tarkistavat resurssit ja tekevät varaukset Petri Vuorimaa 36
RSVP-viestit Resv -viestit Kohde 1 Lähde Path -viestit Kohde 2 Kohde 3 Petri Vuorimaa 37
Pehmeä tila Jokaisen yhteyden tilasta pidetään kirjaa Tiedot vanhentuvat ennalta määrätyn ajan kuluttua Tämän takia tilaa kutsutaan pehmeäksi Petri Vuorimaa 38
QoS-pyynnöt Vastaanottaja pyytävät "Resv"-ilmoituksilla tiettyjä QoS-parametrejä Jokainen reititin tarkistaa onko riittävästi resursseja Jos on, niin yhteyden olemassa olo (pehmeä tila) kirjataan ylös Tarvittaessa pyynnöt voidaan yhdistää (Multicast) Petri Vuorimaa 39
RSVP-yhdistäminen Yhdistämiskohta Yhdistetty Resv -viesti (31 Mbps) Resv -viesti (31 Mbps) Resv -viesti (15 Mbps) Petri Vuorimaa 40
RSVP:n tilanne Ei vielä otettu laajalti käyttöön Ongelmia: + menetelmän skaalaantuminen (ohjaus, yhteydet, yhteyksien uusinta) + resurssien tarkistamista varten ei ole hyvää algoritmia + laskutuksen ja kirjanpidon järjestäminen Petri Vuorimaa 41
Sessioiden hallinta Tarjolla olevia multicast yhteyksiä pitää jotenkin mainostaa Tarvitaan hakemistopalveluja Käytössä on kolme protokollaa SDP, SAP ja SIP Petri Vuorimaa 42
SDP Session Description Protocol (SDP) välittää tietoa tarjolla olevista sessioista ja niiden asetuksista Kyse on formaatista, jossa tiedot ilmoitetaan Käytössä on kolme parametriluokkaa: + Session kuvaus + Ajan kuvaus + Median kuvaus Petri Vuorimaa 43
SAP Session Annoucement Protocol (SAP) välittää sessioiden kuvaukset eri hakemistoihin Ilmoitukset lähetetään multicast-lähetyksinä Yleensä tiedot välitetään kuitenkin joko sähköpostilistojen tai www-sivujen avulla Petri Vuorimaa 44
SIP Session Initation Protocol (SIP) käytetään, kun halutaan kutsua vain tietyt osapuolet mukaan sessioon Kutsuttavat voivat olla henkilöitä tai "robotteja" Robotteja ovat VOD-palvelimet, videokamerat ym. Hakemistopalveluja voidaan käyttää myös henkilöiden etsinnässä Petri Vuorimaa 45
Robotit Jäsen Multimedia sessio Jäsen Pj. Ilmoittaa Hakemisto Kutsuttava Mediapalvelin SIP RTSP Petri Vuorimaa 46
Henkilöhaku cz@cs.tu-berlin-de 1. Kutsu henning@ cs.columbia.edu 2. henning 3. hgs@play 4. Kutsu hgs@play hgs@play 6. 200 OK 5. 200 OK Petri Vuorimaa 47
MBone Lähtöisin tutkimusprojektista + University of Southern California s Information Sciences Institute + Massachusetts Institute of Technology + Xerox Palo Alto Research Center + Lawrence Berkeley National Laboratory DARPA Research Testbed, DARTNET -90 + Unix-työasemat, T1-yhteydet Petri Vuorimaa 48
MBone - kehitys DARTNet multicast vt vat IETF audiocast 32 aliverkkoa nevat ivs wb nv vic MBone kasvaa nte rat 3000 aliverkkoa sdr 91 92 93 94 95 96 Petri Vuorimaa 49
Mbone Arkistot Merit Networks + www.merit.edu/~mbone/index/titles.html Henning Schulzrinne + www.cs.columbia.edu/~hgs/rtp/ Mbone FAQ + www.cs.columbia.edu/~hgs/internet/mbone-faq.html Petri Vuorimaa 50