شبکه های Overlay و کاربردهای آنها ارائه دهنده : بهزاد اکبری

شبكه هاي Overlay شبكه هاي Overlay چيست؟ كاربردهاي شبكه هاي Overlay : به هر شبكه اي بر روي يك شبكه ديگر ايجاد مي شود Overlay گفته مي شود. ولي امروزه شبكه هاي Overlay به شبكه هايي اطلاق مي شود كه در لايه كاربرد و برروي شبكه IP تشكيل مي شوند. شبكه هاي اشتراك فايل از قبيل Gnutella, KaZaA و غيره نمونه هايي از شبكه هاي Overlay هستند. كاربردهاي شبكه هاي Overlay : سيستم هاي اشتراك فايل (Peer-to-Peer File Sharing) چند پخشی در اينترنت (Multicasting in the Internet) کنفرانس ويدئوِيی بازی ها ی گروهی در شبکه ....

سيستم هاي اشتراك فايل Peer-to-Peer Alice chooses one of the peers, Bob. File is copied from Bob’s PC to Alice’s notebook: HTTP While Alice downloads, other users uploading from Alice. Alice’s peer is both a Web client and a transient Web server. All peers are servers = highly scalable! Example Alice runs P2P client application on her notebook computer Intermittently connects to Internet; gets new IP address for each connection Asks for “Hey Jude” Application displays other peers that have copy of Hey Jude.

P2P: centralized directory directory server peers Alice Bob 1 2 3 original “Napster” design 1) when peer connects, it informs central server: IP address content 2) Alice queries for “Hey Jude” 3) Alice requests file from Bob

P2P: problems with centralized directory Single point of failure Performance bottleneck Copyright infringement file transfer is decentralized, but locating content is highly decentralized

Query flooding: Gnutella fully distributed no central server public domain protocol many Gnutella clients implementing protocol overlay network: graph edge between peer X and Y if there’s a TCP connection all active peers and edges is overlay net Edge is not a physical link Given peer will typically be connected with < 10 overlay neighbors

Gnutella: protocol Query message sent over existing TCP connections File transfer: HTTP Query message sent over existing TCP connections peers forward Query message QueryHit sent over reverse path Query QueryHit Scalability: limited scope flooding

Gnutella: Peer joining Joining peer X must find some other peer in Gnutella network: use list of candidate peers X sequentially attempts to make TCP with peers on list until connection setup with Y X sends Ping message to Y; Y forwards Ping message. All peers receiving Ping message respond with Pong message X receives many Pong messages. It can then setup additional TCP connections Peer leaving: see homework problem!

Exploiting heterogeneity: KaZaA Each peer is either a group leader or assigned to a group leader. TCP connection between peer and its group leader. TCP connections between some pairs of group leaders. Group leader tracks the content in all its children.

KaZaA: Querying Each file has a hash and a descriptor Client sends keyword query to its group leader Group leader responds with matches: For each match: metadata, hash, IP address If group leader forwards query to other group leaders, they respond with matches Client then selects files for downloading HTTP requests using hash as identifier sent to peers holding desired file

Kazaa tricks Limitations on simultaneous uploads Request queuing Incentive priorities Parallel downloading

چند پخشی در اينترنت به روش Overlay چند پخشی IP چندپخشی IP بهينه ترين روش تحويل داده به صورت نقطه به چند نقطه است. گروه چند پخشی: مجموعه گيرنده های داده چند پخشی آدرس چند پخشی: يک آدرس IP از کلاس D به ازای هر گروه پروتکل IGMP : پروتکلی که گيرنده ها بوسيله آن به گروه چند پخشی مورد علاقه ملحق می شوند. فرستنده داده ها را به آدرس چند پخشی ارسال می کند. مسيرياب ها وظيفه مديريت گروه چند پخشی را بعهده دارند. مسيرياب ها وظيفه تکثير بسته ها و روانه سازی آنها با ساير مسيرياب ها را بعهده دارند. درخت چند پخشی توسط مسيرياب ها و با بکار گيری پروتکل های مسيريابی چند پخشی ساخته می شود.

چند پخشی در اينترنت به روش Overlay چند پخشی IP (ادامه) پروتکل های مسيريابی چند پخشی پروتکل های درون دامنه ای (Intra Domain) DVMRP ،MOSPF، PIM ، CBT پروتکل های بين دامنه ای (Inter Domain) BGMP درخت های چند پخشی درخت مبتنی بر منبع داده (Source-based tree) درخت مشترک (Shared tree)

چند پخشی در اينترنت به روش Overlay موانع گسترش چند پخشی IP در اينترنت پيچيدگی پروتکل يکی از دلايل موفقيت IP ساده گی آن در هسته شبکه است است. سرويس های پيچيده تر به لايه های بالاتر در End-system ها واگذار شده است. نگهداری حالت گروه های چند پخشی در مسيرياب ها عدم وجود روش موثر مديريت گروه : يک کاربر بد انديش می تواند داده بيهوده تحت يک آدرس چند پخشی ارسال نمايد. مساله تخصيص منحصربفرد آدرس چند پخشی به هر نشست و بطور سراسری در اينترنت ناهمگن بودن End-system ها و شبکه ها کنترل نرخ جريان مطابق ظرفيت گيرنده ها بسيار مشکل است. پيچيدگی سرويس های انتقال فراهم سازی سرويس های لايه های بالاتر از قبيل قابليت اطمينان، کنترل تراکم و کنترل جريان برای سرويس چند پخشی IP از مدل تک پخشی مشکل تر است.

چند پخشی در اينترنت به روش Overlay چند پخشی IP چند پخشی به روش Overlay

چند پخشی در اينترنت به روش Overlay روش هايی که در آنها ابتدا گره ها تشکيل يک Mesh می دهند و سپس از روی آن يک درخت پوشای بهينه ساخته می شود. روش هايی که در آنها ابتدا يک درخت تشکيل می گردد و سپس برای تبادل پيغام های کنترلی يک Mesh نيز بين گره ها ايجاد می شود. روش هايی که در آنها برای تحويل داده درختی ساخته نمی شود بلکه با يک روش ضمنی عمل روانه سازی بسته های داده انجام می گيرد. (Embedded structure)

چند پخشی در اينترنت به روش Overlay کيفيت مسير داده Stress Stretch مقياس پذيری قابليت اطمينان

چند پخشی در اينترنت به روش Overlay Tree-based Mesh-based Embedded Structure ALMA (Application Layer Multicast Architecture) ALMI (Application Level Multicast Infrastructure) BTP (Banana Tree Protocol) HMTP( Host Multicast Tree Protocol) OMNI (Overlay Multicast Network Infrastructure) Overcast Yoid Narada Kudos Scattercast Scribe NICE CAN (Content Addressable Network) Bayeux ZIG-ZAG

چند پخشی در اينترنت به روش Overlay HMTP( Host Multicast Tree Protocol)

چند پخشی در اينترنت به روش Overlay Narada

چند پخشی در اينترنت به روش Overlay CAN (Content Addressable Network)

چند پخشی در اينترنت به روش Overlay Scribe روش پايه اشتراک يک عضو جديد و ايجاد درخت درScribe مسيريابی در شبکه Pastry

چند پخشی در اينترنت به روش Overlay NICE

چند پخشی ويدئو در اينترنت به صورت Overlay اهميت چند پخشی در کاربردهای ويدئويی: کاربردهای ويدئويی نياز به پهنای باند بالا دارند و بسياری از آنها کاربران همزمان زيادی دارند. بنابراين بکارگيری چند پخشی در آنها باعث صرفه جويی در مصرف پهنای باند شده و از طرف ديگر نياز به سرورهای پر قدرت ويدئو را برطرف می سازد. چالش های چند پخشی ويدئو به صورت Overlay : نياز به پهنای باند زياد نياز به تاخير کم (در برخی از کاربردها) ناهمگن بودن Host های اينترنت

چند پخشی ويدئو در اينترنت به صورت Overlay مسائلی که در پند پخشی ويدئو به صورت Ovelay مورد توجه قرار دارند: ساخت درخت چند پخشی بهينه از نظر پهنای باند تخصيص پهنای باند در درخت چند پخشی کنترل خطا .....