Πρόλογος

Τα τελευταία χρόνια υπάρχει μεγάλη ανάπτυξη στην χρήση του διαδικτύου και ιδιαίτερα των εφαρμογών μετάδοσης πραγματικού χρόνου όπως είναι η ζωντανές μεταδόσεις ήχου και εικόνας σε πολλαπλούς αποδέκτες. Η χρησιμοποίηση των κλασικών μεθόδων αποστολής των πακέτων (unicasting) έχουν οδηγήσει στην μεγάλη σπατάλη των πόρων του Internet. Η τεχνολογία multicasting αποσκοπεί στην λύση αυτού του προβλήματος και παρουσιάζει μια συνεχής εξέλιξη και βελτίωση, που σε συνδυασμό με την αυξανόμενη χρήση από πολλούς παροχής υπηρεσιών Internet (Internet Service Provider) αποτελεί πρόκληση για τους μηχανικούς του Internet.

Παρά τις δυνατότητές του, το multicasting έχει ακόμα πολλά προβλήματα να ξεπεράσει. Το multicasting είναι μια παλιά επινόηση, αλλά η ανάπτυξή του έχει γίνει με αργά βήματα. Αυτό θα το παρατηρήσουμε καλύτερα αν το συγκρίνουμε με το World Wide Web (WWW) και το Hyper Text Transform Protocol (HTTP). Το IP Multicasting πρωτοπαρουσιάσθηκε στην διδακτορική διατριβή του Steve Deering το 1988 και δοκιμάστηκε πρώτη φορά για μετάδοση ήχου το 1992 σε ένα συνέδριο της Internet Engineering Task Force (IETF) στο San Diego. Ο πρώτος WWW browser γράφτηκε το 1990 και το 1993 υπήρχαν 100 site στο WWW. Βλέπουμε λοιπόν ότι το multicasting έχει την ίδια ηλικία με το WWW αλλά πολύ μικρότερη ανάπτυξη και χρησιμοποίηση. Για πολλά χρόνια οι ρυθμίσεις που απαιτούνταν στους δρομολογητές ήταν αρκετά πολύπλοκες και η συντήρηση της multicast υποδομής κατέληξε σχεδόν αδύνατη. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με το κλασικό μοντέλο του IP internet και περιορίζει τις δυνατότητες του IP multicasting.

Με αυτά τα προβλήματα, η εικόνα του multicasting ίσως να μην φαίνεται καλή, όμως με τις τελευταίες τοπολογίες και τα πρωτόκολλα που έχουν αναπτυχθεί έχουν ξεπεραστεί πολλές αδυναμίες.

Η IP Multicast τεχνολογία χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις που η ίδια πληροφορία πρέπει να σταλεί σε πολλαπλούς προορισμούς, με σκοπό την καλύτερη διαχείριση του Bandwidth και τον περιορισμό του φορτίου στους δρομολογητές. Εφαρμογές που εκμεταλλεύονται την τεχνολογία αυτή είναι: το video conference, οι ζωντανές μεταδόσεις ήχου και εικόνας και γενικότερα εφαρμογές πραγματικού χρόνου με πολλαπλούς αποδέκτες.

Σε αυτή την πτυχιακή εργασία επιχειρείται μια μελέτη των βασικών τεχνολογικών εννοιών και των πρωτοκόλλων υλοποίησης της. Παρουσιάζονται εργαλεία με τα οποία μπορεί να την αξιοποιήσει ο τελικός χρήστης και την μέθοδο ενεργοποίησης της σε ένα δίκτυο. Παρουσιάζεται η υλοποίηση της τεχνολογίας Inter-Domain IP Multicasting του δικτύου Αριάδνη (Ε.Κ.Ε.Φ.Ε. ‘Δημόκριτος’) με το Εθνικό Δίκτυο Έρευνας και Τεχνολογίας (ΕΔΕΤ).

Συγκεκριμένα περιέχει τα εξής κεφάλαια:

1. Βασικές Έννοιες του IP Multicasting
2. Multicast Εργαλεία
3. Multicast Αλγόριθμοι δρομολόγησης και δέντρα διανομής
4. Intra-domain Multicasting (PIM-SM)
5. Interdomain Multicasting (MBGP, MSDP)
6. Configuring Routers for IP Multicasting
7. Multicast Debugging (εντολές show και το Mhealth)
8. SDP και SAP
9. SSM και bi-directional PIM
10. Πειραματικές Multicast Αρχιτεκτονικές (MALLOC και BGMP).

[Πίσω]

 Κεφάλαιο 1ο: Βασικές Έννοιες του IP Multicasting

1.1 Εισαγωγή

1.2 Τι είναι το IP Multicasting

1.3 Εφαρμογές που χρησιμοποιούν το IP multicasting

1.4 Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα του IP multicasting

1.5 Multicast Ομάδα (Group)

1.6 Multicast IP Διευθύνσεις

1.6.1 Δεσμευμένα πεδία Διευθύνσεων
1.6.2 Ethernet Mac address mapping

1.7 Internet Group Management Protocol (IGMP)

1.7.1 IGMP έκδοση 1
1.7.2 IGMP έκδοση 2
1.7.3 IGMP έκδοση 3

[Πίσω]

Κεφάλαιο 2ο: Multicast tools

2.1 Εισαγωγή

2.2 Session Directory (SDR)

2.3 Robust-Audio Tool (RAT)

2.3.1 Το Κυρίως Παράθυρο του RAT
2.3.2 Το Παράθυρο Options

2.4 VIC

2.4.1 Το κυρίως παράθυρο του VIC
2.4.2 Το παράθυρο menu του VIC

2.5 WhiteBoard

[Πίσω]

Κεφάλαιο 3ο: Τεχνικές Προώθησης Πακέτων και Δέντρα Διανομής

3.1 Εισαγωγή

3.2 Τεχνικές Προώθησης Πακέτων

3.2.1 Flooding
3.2.2 Reverse Path Forwarding (RPF)

3.3 Multicast δέντρα διανομής

3.3.1 Shortest Path Trees
3.3.2 Shared Trees
3.3.3 Σύγκριση Shortest Path Tree (SPT) με Shared Path Tree (RPT).

[Πίσω]

Κεφάλαιο 4ο: Intra-domain Multicasting

4.1 Εισαγωγή

4.2 Το ΜΒΟΝΕ

4.3 Πρωτόκολλα δρομολόγησης

4.3.1 Protocol Independent Multicasting Dense Mode (PIM-DM)
4.3.2 Protocol Independent Multicasting Sparse Mode (PIM-SM)

4.3.2.1 Ανακάλυψη των Γειτονικών Δρομολογητών
4.3.2.2 Σύνδεση στο Shared Δέντρο
4.3.2.3 Εγγραφή της Πηγής στο RP (Source Register)
4.3.2.4 Μετατροπή σε SPT
4.3.2.5 Αποκοπή των Interface (Interface Pruning)
4.3.2.6 Προσδιορισμός του RP

[Πίσω]

Κεφάλαιο 5ο: Inter-domain Multicasting

5.1 Εισαγωγή

5.2 Βασικές Έννοιες του Border Gateway Protocol (BGP)

5.3 Multiprotocol Border Gateway Protocol (MBGP)

5.4 Multicast Source Discovery Protocol (MSDP)

5.4.1 MSDP- Γενική Επισκόπηση
5.4.2 MSDP Peers
5.4.3 MSDP Μηνύματα
5.4.4 MSDP Mesh-Groups
5.4.5 MSDP SA Caching

[Πίσω]

Κεφάλαιο 6ο: Διαμόρφωση Δρομολογητών Για IP Multicast

6.1 Εισαγωγή

6.2 Διαμόρφωση Εσωτερικού Δρομολογητή

6.3 Διαμόρφωση Εξωτερικού Δρομολογητή

[Πίσω]

Κεφάλαιο 7ο: Multicast Debugging

7.1 Εισαγωγή

7.2 Debugging με Εντολές του IOS

7.2.1 Εντολές Show
7.2.2 Εντολές Debug
7.2.3 Άλλες Χρήσιμες debugging IOS Εντολές

7.3 Debugging Software Εργαλεία

7.3.1 MHealth

7.3.1.2 Πρωτόκολλο που χρησιμοποιεί το MHealth
7.3.1.3 Real Time Control Protocol
7.3.1.4 Η Λειτουργία του Mtrace
7.3.1.5 User Interface
7.3.1.6 Αλληλεπίδραση Χρήστη με Mhealth

[Πίσω]

Κεφάλαιο 8ο: Session Description Protocol (SDP) και Session Announcement Protocol (SAP)

8.1 Εισαγωγή

8.2 Session Description Protocol (SDP)

8.3 Session Announcement Protocol (SAP)

[Πίσω]

Παραρτήματα

Παράρτημα Ι: Επεκτάσεις του Πρωτοκόλλου PIM

Ι.1 Εισαγωγή

I.2 Source Specific Multicast

I.2.1 Ορισμός
I.2.2 Συστατικά του SSM
I.2.3 Πόσο το SSΜ διαφέρει από το Standard Multicast
I.2.4 SSM πεδίο διευθύνσεων
I.2.5 Λειτουργίες του SSM
I.2.6 IGMPv3
I.2.7 Πλεονεκτήματα του SSM
I.2.8 Παράδειγμα SSM

I.3 Bi-directional (Bidir) PIM

Παράρτημα II: Άλλες Multicast Αρχιτεκτονικές

II.1 Εισαγωγή

II.2 Η αρχιτεκτονική Multicast Address Allocation (MALLOC)

ΙΙ.3 Το Πρωτόκολλο MASC

II.3.1 MASC και MBGP
II.3.2 Αρνητικά του MASC

II.4 Border Gateway Multicast Protocol (BGMP)

Παράρτημα III: Internet Multicast Addresses

[Πίσω]

[1] Source-Specific Protocol Independent Multicast in 232/8
[2] Bi-Directional Shared Trees in PIM-SM

[Πίσω]