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Unificaci贸n de los protocolos de multipunto fiable optimizando la escalabilidad y el retardo
Las aplicaciones distribuidas que precisan de un servicio multipunto fiable son muy
numerosas, y entre otras es posible citar las siguientes: bases de datos distribuidas, sistemas
operativos distribuidos, sistemas de simulaci贸n interactiva distribuida y aplicaciones
de distribuci贸n de software, publicaciones o noticias. Aunque en sus or铆genes el dominio
de aplicaci贸n de tales sistemas distribuidos estaba reducido a una 煤nica subred (por ejemplo
una Red de 脕rea Local) posteriormente ha surgido la necesidad de ampliar su aplicabilidad
a interredes.
La aproximaci贸n tradicional al problema del multipunto fiable en interredes se ha basado
principalmente en los dos siguientes puntos: (1) proporcionar en un mismo protocolo
muchas garant铆as de servicio (por ejemplo fiabilidad, atomicidad y ordenaci贸n) y a su vez
algunas de 茅stas en distintos grados, sin tener en cuenta que muchas aplicaciones multipunto
que precisan fiabilidad no necesitan otras garant铆as; y (2) extender al entorno multipunto
las soluciones ya adoptadas en el entorno punto a punto sin considerar las caracter铆sticas
diferenciadoras; y de aqu铆, que se haya tratado de resolver el problema de la fiabilidad
multipunto con protocolos extremo a extremo (protocolos de transporte) y utilizando esquemas
de recuperaci贸n de errores, centralizados (las retransmisiones se hacen desde un
煤nico punto, normalmente la fuente) y globales (los paquetes solicitados se vuelven a enviar
al grupo completo).
En general, estos planteamientos han dado como resultado protocolos que son ineficientes
en tiempo de ejecuci贸n, tienen problemas de escalabilidad, no hacen un uso 贸ptimo
de los recursos de red y no son adecuados para aplicaciones sensibles al retardo.
En esta Tesis se investiga el problema de la fiabilidad multipunto en interredes operando
en modo datagrama y se presenta una forma novedosa de enfocar el problema: es m谩s
贸ptimo resolver el problema de la fiabilidad multipunto a nivel de red y separar la fiabilidad
de otras garant铆as de servicio, que pueden ser proporcionadas por un protocolo de
nivel superior o por la propia aplicaci贸n.
Siguiendo este nuevo enfoque se ha dise帽ado un protocolo multipunto fiable que opera
a nivel de red (denominado RMNP). Las caracter铆sticas m谩s representativas del RMNP
son las siguientes; (1) sigue una aproximaci贸n orientada al emisor, lo cual permite lograr
un grado muy alto de fiabilidad; (2) plantea un esquema de recuperaci贸n de errores distribuido
(las retransmisiones se hacen desde ciertos encaminadores intermedios que siempre
estar谩n m谩s cercanos a los miembros que la propia fuente) y de 谩mbito restringido (el alcance
de las retransmisiones est谩 restringido a un cierto n煤mero de miembros). Este esquema
hace posible optimizar el retardo medio de distribuci贸n y disminuir la sobrecarga
introducida por las retransmisiones; (3) incorpora en ciertos encaminadores funciones de
agregaci贸n y filtrado de paquetes de control, que evitan problemas de implosi贸n y reducen
el tr谩fico que fluye hacia la fuente.
Con el fin de evaluar el comportamiento del protocolo dise帽ado, se han realizado
pruebas de simulaci贸n obteni茅ndose como principales conclusiones que, el RMNP escala
correctamente con el tama帽o del grupo, hace un uso 贸ptimo de los recursos de red y es adecuado para aplicaciones sensibles al retardo.---ABSTRACT---There are many distributed applications that require a reliable multicast service, including:
distributed databases, distributed operating systems, distributed interactive simulation
systems and distribution applications of software, publications or news. Although
the application domain of distributed systems of this type was originally conf铆ned to a single
subnetwork (for example, a Local 脕rea Network), it later became necessary extend
their applicability to internetworks.
The traditional approach to the reliable multicast problem in internetworks is based
mainly on the following two points: (1) provide a lot of service guarantees in one and the
same protocol (for example, reliability, atomicity and ordering) and different lev茅is of
guarantee in some cases, without taking into account that many multicast applications that
require reliability do not need other guarantees, and (2) extend solutions adopted in the
unicast environment to the multicast environment without taking into account their distinctive
characteristics. So, the attempted solutions to the multicast reliability problem
were end-to-end protocols (transport protocols) and centralized error recovery schemata
(retransmissions made from a single point, normally the source) and global error retrieval
schemata (the requested packets are retransmitted to the whole group).
Generally, these approaches have resulted in protocols that are inefficient in execution
time, have scaling problems, do not make optimum use of network resources and are not
suitable for delay-sensitive applications.
Here, the multicast reliability problem is investigated in internetworks operating in
datagram mode and a new way of approaching the problem is presented: it is better to
solve to the multicast reliability problem at network level and sep谩rate reliability from
other service guarantees that can be supplied by a higher protocol or the application itself.
A reliable multicast protocol that operates at network level (called RMNP) has been
designed on the basis of this new approach. The most representative characteristics of the
RMNP are as follows: (1) it takes a transmitter-oriented approach, which provides for a
very high reliability level; (2) it provides for an error retrieval schema that is distributed
(the retransmissions are made from given intermed铆ate routers that will always be closer to the members than the source itself) and of restricted scope (the scope of the retransmissions
is confined to a given number of members), and this schema makes it possible to optimize
the mean distribution delay and reduce the overload caused by retransmissions; (3)
some routers include control packet aggregation and filtering functions that prevent implosi贸n
problems and reduce the traffic flowing towards the source.
Simulation test have been performed in order to eval煤ate the behaviour of the protocol
designed. The main conclusions are that the RMNP scales correctly with group size,
makes optimum use of network resources and is suitable for delay-sensitive applications