Sub-Layer-Hopping: Optimierte Staukontrolle für IP-Multicast. Erweiterter Bericht

Abstract

Die Multicast-Kommunikation im Internet ist derzeit Gegenstand zahlreicher Forschungsaktivitäten. Konzentrierte sich in jüngster Vergangenheit die überwiegende Zahl der Arbeiten auf die Bereitstellung skalierbarer Mechanismen zur Fehlerbehebung, so rückt derzeit die Entwicklung geeigneter Algorithmen zur Staukontrolle in den Mittelpunkt des Interesses. Eine besondere Herausforderung besteht dabei in der Unterstützung heterogener Kommunikationsgruppen, innerhalb derer die Empfänger unterschiedliche Stausituationen erfahren. Ein vom Konzept her vielversprechender Ansatz ist der sogenannte Layered-Multicast, bei dem der eigentliche Datenstrom in mehrere Unterströme (Layers) aufgeteilt wird. Jedes Gruppenmitglied empfängt durch Beitritt zu den entsprechenden Untergruppen eine seiner aktuellen Stau- und Netzcharacteristik angepaßte Menge von Teilströmen. Dadurch wird trotz Nutzung der effizienten Multicast-Technologie eine gewisse Individualität errreicht. Bisher scheiterte die praktische Umsetzung dieses vielversprechenden Ansatzes jedoch an der Trägheit heutiger Routingprotokolle. Diese sind nicht in der Lage, auf die notwendigen Wechsel in der Gruppenmitgliedschaft in einer akzeptablen Zeit zu reagieren. Insbesondere verhindern die langen Austrittszeiten des Internet Group Management Protocol (IGMP) eine effiziente und schnelle Regelung des Datenvolumens. Vor diesem Hintergrund wird im vorliegenden Artikel ein Verfahren entwickelt und bewertet, welches trotz der genannten Beschränkungen erstmals die praktische Umsetzung des Layered Multicast in heutigen Netzen ermöglicht. Der entwickelte Ansatz, welcher als Sub-Layer-Hopping (SLH) bezeichnet wird, kommt ohne Modifikationen an netzinternen Komponenten oder Routingprotokollen aus. Er basiert auf einer geschickten Nutzung des durch IP bereitgestellten Multicast-Dienstes. Analytische Betrachtungen und experimentelle Messungen zeigen, daß der Verwaltungs- und Kontrollaufwand innerhalb der Router durch das Verfahren kaum beeinflußt wird. Die erstellte Implementierung wurde schließlich für Messungen im MBone unter Beteiligung internationaler Partner eingesetzt. Es wird belegt, daß bei Einsatz des entwickelten Verfahrens eine höhere Empfangsrate und eine gewisse Fairneß gegenüber dem restlichen TCP-Verkehr erreicht wird

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