1. شبکه های Overlay و کاربردهای آنها
ارائه دهنده : بهزاد اکبری

2. 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
....

3. 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.

4. 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

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

6. 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

7. 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

8. 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!

9. 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.

10. 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

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

12. 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.

13. 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)

14. 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.

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

16. 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)

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

18. 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

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

20. چند پخشی در اينترنت به روش Overlay
Narada

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

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

23. چند پخشی در اينترنت به روش Overlay
NICE

24. 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

25. 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
.....