Multicast Johdanto Ryhmien hallinta Reititys Reaaliaikaiset siirto- ja hallintaprotokollat Resurssien varaus Sessioiden hallinta MBone Johdanto Tietoverkoissa voidaan lähettää kolmella eri tavalla + Unicast + Broadcast + Multicast Broadcastia ja multicastia varten tarvitaan erityisiä ryhmäosoitteita Petri Vuorimaa 1 Petri Vuorimaa 2 Unicast Broadcast Petri Vuorimaa 3 Petri Vuorimaa 4 Multicast Protokollat Ryhmien hallinta Reititys Reaaliaikaiset siirto- ja hallintaprotokollat Resurssien varaus Sessioiden hallinta Petri Vuorimaa 5 Petri Vuorimaa 6 1
Ryhmien hallinta 1. Ryhmäosoitteet 2. Mekanismi, jolla ryhmiin liitytään 3. Reititysprotokollat 4. Lähetettävän datan luonti ja hallinta 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 7 Petri Vuorimaa 8 IPv4 vs. IPv6 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 9 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 2
Reititystaulu Distance Vector Reititin kertoo naapureille etäisyydet muihin reitittimiin Helppo laskea Toimii huonosti, jos yhteydet katkeilevat usein Skaalaantuu huonosti Petri Vuorimaa 13 Petri Vuorimaa 14 Toiminta 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 15 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 Harvennus Tärkein tehtävä on Multicast-puiden harvennus (Pruning) Puusta poistetaan oksat, joissa ei ole lehtiä (asiakkaita) Petri Vuorimaa 17 Petri Vuorimaa 18 3
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 Multicast-reititysprotokollat Distance-Vector Multicast Routing Protocol (DVMRP) Multicast Extension to Open Shortest Path First (MOSPF) Protocol Independent Multicast (PIM) Petri Vuorimaa 21 Petri Vuorimaa 22 DVMRP Distance-Vector Multicast Routing Protocol (DVMRP) perustuu RPM -algoritmiin Alkuperäinen MBone-reititysprotokolla Helppo toteuttaa Ei skaalaannuhyvin Toimii vain Distance-Vector -reititysprotokollien kanssa 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 23 Petri Vuorimaa 24 4
MOSPF:n ominaisuudet Reagoi nopeasti Puiden laskenta raskasta Toimii vain Link-State -protokollien kanssa PIM Protocol Independent Multicast (PIM) on riippumaton unicast-reititysprotokollasta Kaksi versiota: + Dense Mode (PIM-DM) + Sparse Mode (PIM-SM) Petri Vuorimaa 25 Petri Vuorimaa 26 Reaaliaikaiset siirtoprotokollat Protokollien väliset suhteet 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 RSVP RTSP RTP/ RTCP UDP Reliable Multicast TCP IP Petri Vuorimaa 27 Petri Vuorimaa 28 RTP RTP ja muut protokollat Real-Time Transport Protocol (RTP) + sekvenssien numerointi + aikaleimat + eri kuormien identifiointi Toimii yleensä UDP:n päällä Ei takaa luotettavaa siirtoa - eikä QoS ominaisuuksia Conference control Signaling IPX Ethernet RTCP Application Media RTP UDP IP AAL5 ATM ST-II Petri Vuorimaa 29 Petri Vuorimaa 30 5
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 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 31 Petri Vuorimaa 32 RTSP - Toiminta Resurssien varaus Workstation Web browser Media Player HTTP GET SETUP PLAY RTP video RTP audio PAUSE TEARDOWN Web Server Multimedia Server 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 33 Petri Vuorimaa 34 RSVP Resource ReSerVation Protocol (RSVP) perustuu vastaanottajan tekemiin varauksiin Lähettäjä lähettää ensin Path -ilmoituksen Tarvittaessa reitittimet lähettävät PathErr - ilmoituksen 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 35 Petri Vuorimaa 36 6
RSVP-viestit Pehmeä tila Resv -viestit Kohde 1 Jokaisen yhteyden tilasta pidetään kirjaa Tiedot vanhentuvat ennalta määrätyn ajan kuluttua Tämän takia tilaa kutsutaan pehmeäksi Lähde Path -viestit Kohde 2 Kohde 3 Petri Vuorimaa 37 Petri Vuorimaa 38 QoS-pyynnöt RSVP-yhdistäminen 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) Resv -viesti (31 Mbps) Yhdistämiskohta Yhdistetty Resv -viesti (31 Mbps) Resv -viesti (15 Mbps) Petri Vuorimaa 39 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 Sessioiden hallinta Tarjolla olevia multicastyhteyksiä pitää jotenkin mainostaa Tarvitaan hakemistopalveluja Käytössä on kolme protokollaa SDP, SAP ja SIP Petri Vuorimaa 41 Petri Vuorimaa 42 7
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 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 43 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 Robotit Mediapalvelin Jäsen Multimedia sessio Jäsen Pj. Kutsuttava Ilmoittaa Hakemisto SIP RTSP Petri Vuorimaa 45 Petri Vuorimaa 46 Henkilöhaku MBone cz@cs.tu-berlin-de 1. Kutsu henning@ cs.columbia.edu 6. 200 OK 2. henning 3. hgs@play 4. Kutsu hgs@play 5. 200 OK hgs@play 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 47 Petri Vuorimaa 48 8
MBone - kehitys Mbone Arkistot DARTNet multicast vt 32 aliverkkoa IETF audiocast vat nevat ivs wb nv vic MBone kasvaa nte rat 3000 aliverkkoa sdr 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 91 92 93 94 95 96 Petri Vuorimaa 49 Petri Vuorimaa 50 9