Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 15. 1 Internetes médiakommunikáció Hálózati kérdések I-II. Hosszú Gábor könyve és előadásanyagai alapján.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 15. 1 Internetes médiakommunikáció Hálózati kérdések I-II. Hosszú Gábor könyve és előadásanyagai alapján."— Előadás másolata:

1 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Internetes médiakommunikáció Hálózati kérdések I-II. Hosszú Gábor könyve és előadásanyagai alapján Takács György 5-6. előadás ,

2 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Hátralévő témák Hálózati kérdések Fájlformátumok, kodekek Orvosi jelek és multimédia Átméretezés, átszerkesztés más megjelenítési és hálózati közegre IPTV jellegű szolgáltatások VoIP jellegű szolgáltatások Valós idejű és interaktív szolgáltatások Elveszett csomagol kezelésének technikái Minőségi követelmények, a minőség megítélése és mérése

3 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Protokollok csoportosítása Adatokat vagy szabályozási (control) információkat visznek át, eszerint vannak adatátviteli protokollok és jelzési protokollok (signalling protocol) Az adattovábbítás irányának meghatározására szolgáló protokollok az útválasztási (routing) protokollok. Működésüket a bennük megvalósított útválasztási algoritmusok irányítják. Nem vesznek részt az adattovábbításban.

4 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció

5 5 Egyesadás (unicast) A hagyományos Etherneten pl. úgy valósul meg, hogy a gazdagépeknek van egy-egy hálókártyája –ez minden érkező adatkeretet figyel Ha egy keret címzése a saját egyedi MAC címére szól: –megszakítást küld a processzornak és –átadja a keretet a műveleti rendszernek –amely továbbadja azt egy alkalmazás szintű programnak (folyamatnak) Ha több vevő van egy alhálón, akkor egyesadás esetén ugyanazt az információt annyiszor kell egyidejűleg elküldeni, ahány címzett van –Ez könnyen felemészti a legnagyobb sávszélességet is –Különösen igaz ez a nagy sávszélesség igényű hang- és mozgókép-átvitel esetén

6 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Többesadás (multicast) Egy adó egyidejűleg több vevőnek továbbítja ugyanazon adatokat Itt a vevőket egy szórási/ kézbesítési/ továbbítási/ többesadás fába szervezik –Gyökere az adó, csomópontjai az útválasztók, végpontjai (a fa levelei) pedig a vevők A többesadás átviteli útvonal a fa gyökerénél lévő többesadás forrástól a fa leveleit alkotó összes többesadás vevőig tart

7 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció A többesadás működése

8 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció A közbenső csomópont A közbenső csomópont különböző eszköz lehet attól függően, hogy milyen protokoll szinten kerül a többesadás megvalósításra A különböző protokoll szinteken megvalósított többesadás és az ezekhez tartozó közbenső csomópont meghatározása hardver és szoftver szinten:

9 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Sokpontos többesadás A többesadás módszerekkel oldják meg azzal a kikötéssel, hogy a közlési viszonyban résztvevő gazdagépek közül egynél több is lehet adó Jellegzetes példa erre a hang- vagy mozgókép- konferencia, illetve a hálózati játékok Az ilyen alkalmazások tervezését könnyítheti, hogy az egyes adókból kiinduló egytől-többpontig tartó kézbesítési fák rendszerint külön kezelhetők

10 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Egybeadás (Concast)

11 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Szórtadás (broadcast) A számítógépes hálózatok csak kiterjedésbeli korlátozásokkal teszik lehetővé a szórtadás adatátvitelt –A helyi hálózatok ehhez a MAC szintű szórtadás címet, –az IP hálózatok pedig a szórtadás IP címet használják Hasznos: ha valaki mindenkinek akar adatokat küldeni Hátrány: az üzenet gyakran nem érdekel mindenkit –Ezért a hálózatközben a szórtadást általában nem használják, csak a helyi hálózatok legkisebb részein, az alhálózatokon engedik meg

12 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Az útválasztás feladata A csomagkézbesítés az Interneten az útválasztók együttműködésének az eredménye Az útválasztás feladata a csomagok hatékony eljuttatása az egyik útválasztóból a másikba –illetve a csomagok útjának kijelölése a forrástól a cél útválasztóig Minden eszköznek egy egyedi címmel kell rendelkeznie az Interneten, hogy elérhető legyen

13 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Osztályozás Statikus vagy dinamikus Egyetlen utas vagy többesutas (single path- multipath) Lapos (flat, peer) vagy rangsorolt (hierarchical) Gazdagép-értelmes (host-intelligent) vagy útválasztó-értelmes (router intelligent) Tartománybeli (intradomain) vagy tartományközi (interdomain) Távolságvektoros (distance vector) vagy kapcsolat (link-state) -állapotú

14 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Távolságvektor ill. kapcsolatállapot összehasonlítása

15 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Működési ismérvek

16 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Az Internet rangsorolt építménye (Autonomous System -- AS)

17 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Útválasztás az Interneten Tartománybeli útválasztás AS-en belül, tartományközi útválasztás (belső átjáró protokollok) –RIP –OSPF AS-közi útválasztás (külső átjáró protokollok) –Határ Átjáró Protokoll 4 (BGP4)

18 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Önkormányzó rendszereken (AS) alapuló útválasztás Mivel az egyes hálózatok függetlenek egymástól, ezeket gyakran önkormányzó rendszereknek hívják (AS) Különböző protokollokat használó hálózatok közötti átjárók ún. többprotokollos útválasztók Általában két szintű útválasztási algoritmusokat használnak: –Belső átjáró protokoll (Interior Gateway Protocol) az AS- en belüli útválasztásra és –Külső átjáró (interdomain) protokoll az AS-ek közti útválasztásra

19 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Nem táblázat alapú útválasztási algoritmusok nem-determinisztikus/statikus –Esetükben a pillanatnyi döntéseket nem befolyásolják az aktuális forgalmi adatok vagy a hálózati alakzat –Így ezeknél nem szükséges, hogy az útválasztók ismerjék a hálózatot –Ilyenek: Véletlenszerű Elárasztás Forró krumpli

20 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Véletlenszerű útválasztási algoritmus Ennél a módszernél az útválasztó a továbbítandó csomagot egy véletlenszám-képző segítségével kiválasztott sorszámú, (természetesen az érkező vonaltól eltérő) más vonalon küldi tovább Mivel a hálózat által így szállított csomagok véletlenszerűen bolyonganak, a csomagokhoz hozzárendelik a mozgásuk során átlépett útválasztók számát és törlik azokat a csomagokat, amelyek lépésszáma elér egy előre meghatározott küszöböt Ez az eljárás nem biztosítja a csomagok kézbesítését, de –nagyon egyszerű és –nem bonyolult hálózatokban jól működik

21 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Elárasztás (flooding) Esetében sem szükséges ismeret a hálózatról Az útválasztók, amikor egy csomagot továbbítanak, a bejövő csomagot minden vonalra kiküldik --kivéve, ahonnan az érkezett A lépések száma korlátozott Előnyök: –A csomag legalább egy példányban mindenképpen a legrövidebb úton ér célba –Ez természetesen jelentősen terheli a rendszert, mivel nagyszámú másolat van és sok felesleges továbbítás történik –Az algoritmus nagyon megbízható és még sérült rendszerben is működőképes, katonai alkalmazásokban (battlefild) is hasznos lehet

22 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Forró krumpli (Hot Potato) Lényege, hogy a beérkezett csomagot az útválasztó abba a kimeneti sorba rakja, amelyik a legrövidebb Azaz a legrövidebb ideig „égeti a kezét”, mivel gyorsan megszabadul tőle Így a csomópont ütközőtár szükséglete a lehető legkisebb lesz Az algoritmus lényeges tulajdonsága, hogy nem foglalkozik az irányokkal

23 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Táblázat alapú útválasztás Más néven: –hozzáigazodó, adaptive vagy –determinisztikus A hálózati forgalomhoz alkalmazkodik és figyelembe veszi a hálózati alakzatot A hálózati alakzatot az útválasztási táblázatokkal tudjuk leírni Az útválasztási táblázat minden egyes csomóponthoz és célhoz megadja a kapcsolatot Az útválasztási táblázatokat az a hálózatbeli kapcsolatok költségét vagy hosszát leíró kapcsolati táblázatok alapján szerkesztik meg

24 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Egy példa hálózat kapcsolati táblázatra

25 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Hozzáigazodó (táblázat alapú) útválasztás A hálózatokban leggyakrabban ezeket alkalmazzák Az útválasztóknak ekkor használniuk kell: –vagy a helyileg (elszigetelten) rendelkezésre álló információt –vagy a hálózatban terjesztett információt Az ilyen algoritmusokat négy csoportba soroljuk: –központi hozzáigazodó útválasztás –delta irányítás –elszigetelt hozzáigazodó útválasztás Itt a központi információkat csak akkor használják fel, ha azok a helyi ismeretekre nem alapozhatók –elosztott hozzáigazodó útválasztás

26 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Központi hozzáigazodó útválasztás I A központi hozzáigazodó útválasztás esetében az útválasztók a helyi forgalmi információikat (helyzetjelentés az aktuális sorhosszakról és a hálózat elemeinek meghibásodásáról) a hálózat közös útválasztás-irányító központjának (RCC) küldik Ezeket elemzi a központ és meghatározza a legjobb utakat, amelyeket útválasztási táblázatok alakjában küld vissza az útválasztóknak A helyi hatókörű legrövidebb utat megkereső algoritmusok nagyon hatékonyak

27 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Központi hozzáigazodó útválasztás II Kísérleteztek olyan algoritmusokkal is, amelyek az RCC-ben működtek és rendelkezésükre álltak az egész hálózatra vonatkozó forgalmi adatok, így az egész hálózatra lehetett optimalizálni A kísérletek eredményei nem lettek sokkal jobbak, mint az egyes útválasztókban működő legrövidebb-utas algoritmusok –Abból ui., hogy egy adott pillanatban valamelyik út előnyös, nem következik, hogy a jövőben nem lesz ott torlódás Sőt lehet, hogy túl sok csomagot irányítanak át a torlódásmentes utakra, és ettől jön ott létre torlódás A fenti tapasztalatok ellenére létezik egy módszer, amely az egész hálózat forgalmi adataira támaszkodik

28 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Központi hozzáigazodó útválasztás III Ennek során az útválasztók az adatokat: –rendszeresen, összehangolt üzemben küldik, vagy –csak akkor, ha jelentős változás állt be Az első esetén maguk a vezérlő információk is előidézhetnek jelentős hálózati torlódást Mindkét esetre igaz azonban, hogy: –a központ nem mindig a legfrissebb információk alapján dolgozik és –természetesen idő kell a kiszámított útválasztási táblázatoknak az útválasztókhoz való visszajuttatásához is

29 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Elszigetelt hozzáigazodó útválasztás Az elszigetelt hozzáigazodó útválasztás esetén minden útválasztó hoz irányítási döntéseket, de csak a helyi ismeretek alapján –Módosított forró krumpli algoritmus –Fordított tanulás módszere

30 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Módosított forró krumpli algoritmus Az elszigetelt hozzáigazodó útválasztás során az útválasztási döntéseket a helyi körülmények alapján hozza meg az útválasztó Módosított forró krumpli algoritmus: –Nemcsak az útválasztóbeli várakozási sorok hosszát, hanem az egyes irányokhoz adott mértéket is figyelembe veszi –A kettő összegzéséből választja ki, hogy melyik úton továbbítsa a csomagot

31 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Fordított tanulás módszere I Alkalmazása során a hálózatban minden útválasztó egy csomagot indít, amely tartalmaz egy számlálót és az elindító azonosítóját A számláló értéke minden útválasztón történő áthaladáskor 1-gyel növekszik Amikor egy útválasztó egy ilyen csomagot vesz, akkor ezt elolvasva megtudja, hogy a csomagot küldő hány útválasztónyi távolságra van tőle Természetesen a legkedvezőbb útvonal keresése érdekében, ha ugyanarra a távoli útválasztóra egy kedvezőbb értéket kap (vagyis van rövidebb útvonal is), az előzőt eldobva, az új értéket jegyzi be a saját táblázatába

32 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Fordított tanulás módszere II Azonban egy esetleges meghibásodást, vagy a legkedvezőbb útvonal túlterheltségét az algoritmus nem veszi észre Ezért célszerű időnként „mindent elfelejtetni” vele, azaz törölni a feljegyzéseket, hogy az ilyen változó körülményekre is működjön az eljárás Az algoritmus azért tartozik az elszigetelt hozzáigazodó algoritmusok közé, mert a szomszédos útválasztók véleményét a táblázat létrehozásánál nem veszi figyelembe

33 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Elosztott hozzáigazodó útválasztás Az elosztott hozzáigazodó útválasztás esetén az útválasztók információt cserélnek úgy, hogy az irányítási döntéseket a helyi és a kapott ismeretekre együtt alapozhassák A megvalósított hálózatokban ez a legnépszerűbb eljárás Típusai: –Távolságvektoros útválasztási algoritmus Útválasztási Információs Protokoll (RIP) Belső Átjáró Útválasztási Protokoll (IGRP) Bővített IGRP (EIGRP) –Kapcsolatállapotú útválasztási algoritmus Nyílt Legrövidebb Útvonal Elsőre (Open Shortest path First --OSPF)

34 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Távolságvektoros útválasztás (DVR) A benne szereplő legkisebb késleltetési útvonalat megkereső matematikai eljárás elnevezései: –Hátrafelé keresés algoritmus –Bellman-Ford algoritmus –Ford-Fulkerson algoritmus Cél: a forgalom részére a legkisebb késleltetéssel járó útvonalak megkeresése Ezért minden útválasztóban egy táblázatot hoznak létre, amely: –az összes alhálóbeli célállomáshoz — útválasztóhoz vagy átjáróhoz — megadja a legkisebb késleltetésű útvonalat és –ezzel együtt a továbbításhoz szükséges idő becsült vagy mért értékét Ezt a táblázatot nevezik távolságvektornak

35 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Végtelenig számlálás A DVR algoritmus legnagyobb hibája az, hogy a rossz hírek lassan terjednek –Ez abból adódik, hogy egy meghibásodott csomópont esetén az útválasztók a többféle lehetséges útvonal miatt becsaphatják egymást azzal, hogy egymásra számítanak, fokozatosan növelve a hibás csomóponthoz vezető út költségére vonatkozó bejegyzést az útválasztási táblázataikban Így, ha valahol egy útválasztó elérhetetlenné válik, a többiek a bejegyzésükkel elvben bármeddig elszámolhatnak, anélkül, hogy felismernék a kérdéses csomópont elérhetetlenségét Ezt a jelenséget nevezik végtelenig számlálásnak (count- to-infinity)

36 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Hasított látókör módszere Ennek kiküszöbölése érdekében alkalmazzák a hasított látókör (split horizon) módszert Eszerint az útválasztási információt soha nem érdemes visszaküldeni abba az irányba, ahonnan érkezett Véd a két csomópontos hurok ellen Ha R A elérhetetlenné válik, ezt R B megüzeni R C -nek és R D -nek is Azonban a R C és a R D az hirdeti ekkor még magáról, hogy van útvonala R A -ba

37 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Kapcsolatállapotú útválasztási algoritmus A legkedvezőbb út nem feltétlenül jelenti a fizikailag legrövidebb útvonalat Egyéb tényezők: –útba eső útválasztók száma –utazási idő –vonalhasználat költségei A legkisebb költségű útvonal megtalálására alkalmazott matematikai eljárás különböző elnevezései: –Előrefelé keresés –Dijkstra algoritmus, –Legrövidebb útvonal (SP), –átlagos sorállási idő –átviteli késleltetési idő –átlagos forgalom –útba eső vonalak megbízhatósága

38 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Kapcsolatállapotú útválasztás előnyei A távolságvektoros algoritmusok egyes helyzetekben lassan értek célt, ezért kifejlesztették a kapcsolatállapotú útválasztás algoritmust Ez abban tér el a távolságvektoros algoritmustól, hogy esetében az egyes útválasztók az általuk mért adatokat egy hálózat összes útválasztójának elküldik –nemcsak a szomszédjaiknak A távolságvektoros útválasztók a közvetlen szomszédjaiknak elküldött távolságvektorokkal szintén kicserélnek egymással kapcsolatállapot jellemzőket –de a hálózat alakzatát nem közlik egymással –Ezzel szemben a kapcsolatállapotú útválasztási protokollok először feltérképezik a hálózat összeköttetéseit és ezután keresik meg a legrövidebb utat

39 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Kapcsolatállapotú algoritmusok A kapcsolatállapotú algoritmusok előnye még: –általában több tényezőt vesznek figyelembe a legrövidebb útvonal kiszámításánál, mint a távolságvektoros algoritmusok Ilyen többlet tényező pl. –a kért szolgálattípus (ToS) –a viszonylagos átbocsátás –a megbízhatóság

40 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Kapcsolatállapotú algoritmusok Az útválasztók közti közlés is hatékonyabb az esetükben, mivel csak a hálózatbeli változásokat küldik át egymásnak, s nem az egész útválasztási táblázatot Így a kapcsolatállapotú útválasztási protokollok nagyobb számítási- és tárigény árán ugyan, de gyorsabban célba juttatják az üzenetet, mint a távolságvektorosak –Ez fontos szempont a dinamikusan változó hálózatok esetében Egy további előnye a kapcsolatállapotú útválasztásnak, hogy az útválasztók egyenletesen osztják meg a terhelést az előnyös kapcsolatok között, míg a távolságvektoros útválasztó csak egy kapcsolatot választ ki

41 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció A kapcsolatállapotú algoritmus eljárása A kapcsolatállapotú algoritmus szerint minden egyes útválasztónak a következő eljárást kell követnie: 1.Felkutatja, hogy mely útválasztók a közvetlen szomszédjai és mi a hálózati címük 2.Megméri minden egyes szomszédjához tartozó úton a késleltetést, vagy a valamilyen értelemben vett költséget 3.Létrehoz egy csomagot az általa megismert adatokkal (kapcsolatállapot) 4.Elküldi ezt a csomagot az összes útválasztónak 5.A szűkebb értelemben vett Dijkstra algoritmussal meghatározza a legrövidebb útvonalat a hálózat összes útválasztójához

42 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Előrefelé keresés (Dijkstra algoritmus) A hálózatot leíró gráf minden szakaszához rendelünk egy számot –amely valamilyen elfogadott mértékben leírja a szakasz megfelelő voltát Ezen mérték szerint kell a legrövidebb útvonalat meghatároznunk

43 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Előrefelé keresés (folyt.) Minden útválasztót címkével látnak el, amely címke tartalmazza az adott útválasztó legrövidebb távolságát egy adott forrás-útválasztótól –Ez induláskor minden útválasztóra végtelen Az algoritmus működése során útvonalakat talál és így változnak az útválasztók címkéi is a legjobb útvonalat tükrözve –Egy címke lehet ideiglenes vagy állandó Ha az algoritmus felismeri, hogy egy adott címke a forrástól a címkéhez tartozó útválasztóig vezető legrövidebb útvonalat jelzi, akkor a címkét állandóvá teszi és ezután már nem változtatja

44 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Útválasztási protokollok Az útválasztási protokollok a hálózati protokollok részét képezik A gyakorlatban a legelterjedtebbek az elosztott hozzáigazodó táblázat alapú útválasztó algoritmusokon alapuló protokollok: –Távolságvektoros útválasztási protokollok –Kapcsolatállapotú útválasztási protokollok

45 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Távolságvektoros protokollok Ha a hibás útválasztó ismét működni kezd, ennek a híre gyorsan szétterjed az útválasztók között, hiszen a legrövidebb útvonalakról szóló ismeretüket (a távolságvektort) rendszeresen frissítik Jellemzően a korábbi útválasztási protokollok alapulnak a távolságvektoron, ilyenek pl. –Útválasztási Információs Protokoll (RIP), (Routing Information Protocol) –Belső Átjáró Útválasztási Protokoll (IGRP), (Interior Gateway Routing Protocol)

46 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Távolságvektoros protokollok Az útválasztók összeköttetési állapotai, röviden a kapcsolatállapotok leírására a célig tartó útvonalba eső útválasztók közötti ugrások számát, az ugrásszámokat használják mértékként, mely értékű lehet A 16-os ugrásszám azt jelenti, hogy a csomópont elérhetetlen, így a RIP protokoll egyik hátránya, hogy két gazdagép között 15 útválasztóban korlátozza a hálózatot A RIP a szomszédai felé 30 másodpercenként küld frissítő üzenetet Ha egy útválasztó nem kap 180 másodpercen belül frissítő üzenetet, a szomszédját elérhetetlennek tekinti.

47 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció RIP és IGRP által figyelembe vett tényezők RIP : mérték az ugrásszám –Ugrásszám (max. 15) IGRP -- mértéknél figyelembe véve még: –Kapcsolat sebessége (vagy a rendelkezésre álló sávszélesség), más néven: ugrás-késleltetés –útválasztóbeli késleltetés (sorhossz) –csomagméret –hálózati terhelés –megbízhatóság

48 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció A táblázatok időszerűsítése A távolságvektoros eljárásoknál hátrányt jelent, hogy minden egyes útválasztó táblázatát időnként szórtadni kell függetlenül attól, hogy keletkezett-e benne változás A szórtadások ismétlődési ideje változó a RIP különböző megvalósításai esetében –pl. az APPLE Útválasztási Táblázat Karbantartó Protokolljában (RTMP) 10 s –a NOVELL NetWare-beli RIP protokollban pedig 60 s –máshol esetleg csak 90 s A távolságvektorok rendszeres (összehangolt) karbantartása, tehát átküldése komoly hálózati terhelést jelenthet –ezért célszerű ezeket csak akkor átküldeni, ha jelentős változás történt a forgalomban, vagy a hálózat elemeinek működési körülményeiben

49 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Bővített (Enhanced) IGRP (EIGRP) Az EIGRP támogatja a TCP/IP, az IPX és az AppleTalk hálózati protokoll-rendszereket, továbbá a kapcsolatállapotú útválasztási protokollok számos előnyös tulajdonságával is rendelkezik –Ilyen pl. a gyors célbaérés (gyorsabban továbbítja az útválasztó információkat az egész hálózaton), –a frissítéseket a változások beállta után a lehető leghamarabb elküldi, –nincs szüksége az útválasztók közötti időnkénti üzenetszórásra

50 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Kapcsolatállapotú útválasztási protokollok Az algoritmus alkalmazása során az egyes útválasztók lényegében a teljes hálózati alakzatot és az összes késleltetést kísérletileg megmérik és szétküldik az összes többi útválasztónak Ezután a Dijkstra algoritmust alkalmazzák minden egyes útválasztótól az összes többihez vezető legrövidebb útvonal meghatározásához Manapság az egyik legelterjedtebb kapcsolatállapotú útválasztási protokoll a RADIA PEARLMAN által kifejlesztett Nyílt Legrövidebb Útvonal Elsőre (OSPF) –Ez a legkisebb költségű útvonalakat választja ki az üzenetek számára, ahol a költséget az egyes kapcsolatok terhelési és kapacitási állapotát kifejező kapcsolatállapot mérték adja

51 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció OSPF A „nyílt” szó onnan ered, hogy a nemzetközi szabványokon alapuló, nem egy bizonyos gyártó által ellenőrzött, ún. nyílt rendszerek keretében fejlesztették ki Az OSPF útválasztási protokoll kezelni tudja a különböző helyi hálózatok sajátosságait –pl. azt, hogy a terheléstől függően a forgalom egy részét átirányítja a kevésbé foglalt vonalakra Mivel az útválasztásnak elsődlegesen a helyi hálózatok között (tartománybeli szint, LAN-ok között) van jelentősége, ezért az azonos LAN-on lévő OSPF útválasztók között felesleges alkalmazni

52 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció OSPF (folyt.) A kapcsolatállapot ismeretek felesleges cseréjének elkerülése érdekében a helyi hálózaton lévő útválasztók által választott kijelölt útválasztó az, amely részt vesz a kapcsolatállapotok kicserélésében Az OSPF alkalmazásával az önkormányzó rendszeren (AS) belüli minden egyes útválasztó megtanulja az összes kapcsolat állapotát és kiszámítja az ugrásokon, a kapcsolatok sebességén és egyéb tényezőkön alapulva a cél felé vezető legkisebb költségű útvonalat

53 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció OSPF területek Az OSPF protokoll lehetőséget nyújt az AS-ek felosztására kisebb részekre, területekre (area) A területek határait a területhatár-útválasztók (Area Border Router, AB) alkotják –Ezeknek többszörös határfelületük van és elkülönített alakzati adatbázist tartanak karban az egyes területekre A területekre osztás kétféle OSPF útválasztást eredményez, attól függően, hogy a forrás és a cél azonos vagy különböző területen van Az egyes területeken belüli OSPF útválasztók elnevezése: területbeli útválasztók (Intra Area Router, IA) Az AS-ek határán működő OSPF útválasztók elnevezése: AS-határoló útválasztó (AS Boundary Router, ASB)

54 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció OSPF (folyt.) Mivel az OSPF útválasztók az adott tartománybeli teljes hálózati alakzat térképével rendelkeznek, ezért azonnal a legrövidebb útvonalat építik fel, innen adódik a protokoll elnevezésében a „Legrövidebb Út Elsőre” kifejezés Minden egyes hálózati protokollhoz van egy- egy kapcsolatállapotú útválasztási protokoll is (következő dia) –A DDS és az AURP AppleTalk protokollok

55 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció A hálózati protokollokba foglalt kapcsolatállapotú útválasztási protokollok

56 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Ethernet A MAC címek közül a 01:00:5E:00:00: tól az 01:00:5E:7F:FF:FF 16 -ig terjedőket lefoglalták a többesadás csomagoknak Az adó az adatkereteket egy MAC többesadás címre küldi A vevő úgy programozza fel a hálókártyáját, hogy erre a MAC címre is figyeljen Így egyetlen keret-folyammal sok gazdagépet ellátunk, viszont a nem érdekelt gazdagépeket ne zavarjuk IGMP szaglászás (snooping)

57 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Az IP többesadás feltalálása 1988: Steve Deering a Ph.D. értekezésében bevezette az egyesadásos IP többesadásra való kiterjesztését, röviden az IP többesadást 1989: az RFC 1112 szabvány létrehozása 1992: San Diego, egy IETF találkozón vizsgálták először nagy méretekben egy „hangszórás” (audiocast) keretében

58 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció A hálózati szintű többesadás működése

59 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Az IP többesadás jellege Hálózati technológia Kiterjeszti az IP hagyományos mindent-megtesz egyesadás kézbesítési modelljét a hatékony sokpontos csomag átvitellel Többlet „értelmet” igényel a hálózatban A többesadáshoz az útválasztókban: –jelentős mennyiségű állapot és összetettség szükséges, továbbá –telepíteni és igazgatni kell ezeket a szolgáltatásokat egy egyesadásra létrehozott háttérszerkezeten IP többesadásnál a felhasználó nem kapcsolódik közvetlenül a szolgáltatóhoz egy önálló adatáramlással, hanem csak a helyi IP útválasztójához A gazdagépeket, amelyek egy adott többesadás IP címen keresztül közlési viszonyban állnak egymással együttesen többesadás gazdagép csoportnak (röviden csoportnak) hívjuk

60 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció A többesadás modell jellemzői Ez egy végrendszer leírás és nem tárgyalja annak feltételeit, hogy egy hálózat hogyan végezze el az útválasztást Nem írt elő semmilyen alapeljárást a következőkre: –Szolgáltatás-minőség (QoS) –Biztonság –Címkiosztás Az IP többesadás előnyei a kapcsolati szintű többesadással szemben: –a többesadás csoport felállítása és lebontása dinamikus, a gyakorlatban csak másodperceket igényel

61 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Az IP többesadás szolgáltatási modelljei Szempont: a többesadás csoport tagjai bármely vevőtől elfogadnak-e adást, továbbá maga a hálózat továbbít-e bármely vevőből eredő többesadást Bármiforrású (ASM) (Any Source Multicast) –Csoport elv (Deering-i modell) Forrásjellemző (SSM) –Csatorna modell Forrásszűrt (SFM) –Csoport elv és csatorna modell

62 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció A csoportelv jellemzői

63 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Az ASM jellemzői Mivel egyedi cél-címek helyett logikai csoportcímeket használ, a forrásnak nem kell ismernie a vevők címét –csak a csoportcímre küld adatcsomagokat és a hálózat gondja az, hogy a szükséges útválasztást és csomag-többszörözést elvégezze Az ügyfélnek nem kell ismernie, hogy honnan jön az információ –csak csatlakozik egy többesadás csoporthoz és az összes adatcsomagot veszi, amelyet erre a csoportcímre a továbbiakban elküldenek

64 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Az ASM tulajdonságai összefoglalva n Méretezhető protokoll működés n Felhasználó által meghatározott hatókör-szabályozás n Rugalmas csoport tagság n További elnevezései: –Internetes Szabvány Többesadás (ISM) –Internetes Hagyományos Többesadás (ITM) –Deering-féle többesadás

65 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció A forrásjellemző többesadás (SSM) ASM: névtelenségi modell a csoporttagságra és a forrásokra Egyes esetekben szükség lenne a források kifejezett ismeretére és arra, hogy a hálózat csak adott forrásokból származó adatokat továbbítson Csatorna modell: –A venni kívánt többesadás forgalmat nem csak a többesadás csoport címmel (Group, G), hanem a forrás egyesadás IP címével (Source, S) együtt határozzák meg –(S,G) páros: csatorna Különbség a csoport elvtől: –a nyitott csoportok nevű átfogó jellemző keretében a forrás névtelensége helyett a forrás meghatározott

66 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Forrásszűrt többesadás (SFM) ASM egy változata Alkalmazza mind a csoport elvet, mind a csatorna modellt: –Egy forrás az IP adatcsomagokat a teljes többesadás címtartomány (224/4) bármelyik címére küldheti –Azt a hálózat továbbítani fogja a csoporttagokat tartalmazó minden egyes alhálózat helyi útválasztójáig A gazdagépen futó alkalmazás kérheti, hogy: –a G csoportnak vagy csak a források egy bizonyos halmazának csomagjait küldjék –vagy mindegyikét, kivéve a források egy bizonyos halmazát Így az alkalmazások alkalmazhatnak forrásszűrést egy adott csoportnak küldött többesadás adatokra Csak a LAN-on lévő csoportirányításban tér el az ASM-től

67 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Többesadás IP címek Az IP többesadás az IP címek D-osztályú tartományán valósul meg

68 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció A D-osztályú csoportcímek Az első 4 bit (a 4 legnagyobb helyiértékű bit, MSB): „1110” –Így az IP cím első bájtja „0”-kal kiegészítve adja az első bájtot: „ ” = = E0 16 Az ezután következő összesen 28 bit határozza meg a többesadás csoportot, ahova az adatcsomagot küldik –Pl. pingelve a címet az összes többesadásra képes gazdagép válaszolni fog azaz az összes többesadásra képes gazdagépnek kapcsolódnia kell ehhez a csoporthoz bekapcsolásnál, még pedig az összes többesadást fogadni tudó felületükön (hálókártyájukon) Az előbbihez hasonlóan, a által jelölt csoporthoz az összes többesadásra képes útválasztó csatlakozik –Az összes különleges csoport nevét az „Assigned numbers” c. RFC-ben (szabvány) rögzítették

69 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció A többesadás címválaszték A lehetséges 2 32 IP címből 2 28 cím többesadásos –Így csaknem 270 millió különböző többesadás csoport lehetséges Az egyes többesadás címeken egymástól független közlési viszonyok létesülhetnek –Pl. mindegyikben egy-egy rádióadás –Ez összehasonlítva a rádiózásban szokásos adófrekvenciák számával, nagyságrendekkel nagyobb választékot jelent

70 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció A többesadás MAC és IP címek megfeleltetése Hasonlóan az egyesadáshoz, többesadás esetében is hozzá kell rendelni a többesadás IP címeket egy helyi hálózat MAC címeihez Az útválasztók egymás közötti forgalmában az egyes útválasztók a többesadás csomagokat meghatározott útválasztóknak továbbítják –Így a keretek átviteléhez az útválasztók az egymás közötti forgalmukban egyesadás MAC címeket használnak De ha az útválasztó egy határfelületére csatlakozó alháló gazdagépeinek továbbítja a többesadás forgalmat, akkor célszerű többesadás kapcsolati szintű címeket alkalmaznia

71 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció A többesadás MAC és IP címek megfeleltetése A továbbiakban feltételezzük, hogy az útválasztó és a gazdagépek közötti kapcsolati szintű hálózat rendelkezik többesadás címekkel Egy többesadás IP cím hozzárendelése egy MAC címhez: –A többesadás IP cím legkisebb helyiértékű (LSB) 23 bitjét elhelyezik a többesadás MAC cím legkisebb helyiértékű 23 bitjére (következő dia) Ezt az eljárást követik az Ethernet és az FDDI hálózatokban is

72 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció A többesadás MAC és IP címek megfeleltetése (folyt.)

73 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció A többesadás MAC és IP címek megfeleltetése (folyt.) A kiosztási eljárás egy soktól-egynek megfeleltetés: –32 különböző többesadás IP címet ugyanarra a MAC címre osztanak ki –azaz több IP többesadás csoport is igénybe veheti ugyanazt a MAC címet egy adott alhálózaton, még ha ez nem is valószínű –Az alhálózaton a többesadás MAC címek használata egy kapcsolati szintű többesadás szolgáltatást jelent A hálózatközből érkező IP-adatcsomagokból és az IP címhez rendelt többesadás MAC címből a helyi útválasztó kapcsolati szintű protokollegyede összeállítja az alhálózatra küldendő kereteket A többesadás MAC címre küldött keretek mindig a helyi hálózaton belül maradnak –Az útválasztók közvetlenül nem továbbítják azokat a hálózatköz felé –A keretbeli IP csomagot egy másik alhálózatra való átküldésnél újrakeretezik egy ottani MAC címre címezve

74 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Fenntartott többesadás címek

75 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Többesadás elkezdése Tegyük fel, hogy szeretnénk indítani egy többesadást Ahhoz, hogy többesadjunk egy hang vagy mozgókép programot, a forrásnak először igényelnie kell egy D osztályú többesadás címet, amely egy „állomás frekvenciaként”, vagy csatorna sorszámként működik A D osztályú címeket egy program foglalja le –Ezt egy, az éppen szabad címeket tartalmaz adatbázisból tudja kiválasztani Az éppen használt többesadás címek között ugyanúgy lehet „hangolni”, mint a rádióban

76 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció A többesadás gazdagépi feltételei 0. szint: Nem támogatja az IP többesadást. Sem fogadni, sem küldeni nem tud többesadás csomagokat, azokat nem veszi figyelembe 1. szint: Küld, de nem fogad IP adatcsomagokat. Nem csatlakozott a többesadás csoporthoz, de küld adatcsomagokat 2. szint: Teljes IP többesadás támogatás –csatlakozás többesadás csoporthoz –csoport elhagyása –ezen információk terjesztése a többesadás útválasztók felé Ehhez a TCP/IP protokollhalomban szerepelnie kell az Internet Csoportirányítási Protokollnak (IGMP)

77 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció A többesadás hálózati feltételei Többesadást támogató útválasztók Többesadás útválasztási algoritmusok –Méretezhetőség –Protokollok frissítése Internet-szolgáltatók hozzáállása Többesadás Gerinchálózat (MBone) vagy tartományközi természetes többesadás továbbítás

78 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Hatókör-szabályozás Távolság alapú hatókör-szabályozás –távolság (vagy élettartam) alapú –TTL többlet jelentése az IP egyesadáshoz képest Igazgatási hatókör-szabályozás

79 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció TTL tartományok

80 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Igazgatási hatókör-szabályozás Igény: földrajzi és sávszélesség korlátok párhuzamosan A tartomány (239/8) az igazgatási felosztásra fenntartott Újrafelhasználás: egy hatókör-szabályozott térségen belül egy alkalmazás által használt többesadás címet használhatja bármely alkalmazás a hatókörön kívül Az alkalmazások teljesen kihasználhatják a rendelkezésre álló sávszélességet anélkül, hogy a forgalom kis sávszélességű kapcsolatokat is igénybe venne és emiatt fennakadás keletkezne az egész közlési viszonyban

81 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Az IP többesadás támogatása a különböző protokoll szinteken Az IP többesadás alapú közlés létrehozásához többféle szintű szoftver és hardver eszköznek van szerepe, melyek közül az alapvetőbbek az alábbiak:

82 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció IP többesadás hardver és szoftver támogatottsága

83 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Többesadás alkalmazások csoportjai valós idejű hang és mozgókép média átvitele a társult szabályozási információkkal együtt, pl.: –munkaértekezletek, konferenciák –rádiós hírek, zenei koncertek –egyetemi szemináriumok, távoktatás –élő sebészeti bemutatók orvosi találkozókra tartós adatok megbízható többesadás szállítása megosztott eszközökhöz, mint amilyen a fehér tábla vagy a szövegszerkesztők viszonykatalógusok többesadás viszonyok létrehozására és bejelentésére

84 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Mobil többesadás Támogatja az egyesadás IP útválasztást mobil gazdagépekre IP hálózatban Mindent-megtesz szolgáltatás Modellek: –távoli feliratkozás vagy –kétirányú alagútkészítés –hálózatonként egy alagutas többesadás Mindegyik a honi ügynök és az idegen ügynök modellen alapul –ezek rögzített címeken működő folyamatok az MH honi hálózatában, illetve az éppen látogatott hálózatban –felelősek az IP adatcsomagok továbbításáért az MH aktuális helyére

85 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció A csoportirányítás (Group Management) Csoportirányítás: A csoporttagok útválasztó általi felvétele vagy törlése, valamint az útválasztó tagsági állapotról való ismereteinek a karbantartása Lappangás, Latency (ebben az értelemben) Csoporthoz való csatlakozás vagy csoport elhagyásának ideje

86 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Internet Csoportirányítási Protokoll (IGMP) Jelzési protokoll Felelős útválasztó –Ha egynél több többesadás útválasztó van az alhálózatban: a többesadás üzenet forrásához legközelebbi útválasztót kiválasztják, hogy legyen a többesadás üzenetek továbbításáért felelős Az összes többi útválasztó egyszerűen eldobja az attól a forrástól jövő többesadás üzeneteket –Ha több, mint egy útválasztó van az alhálózaton egyenlő távolságra a forrástól akkor a legkisebb IP számmal rendelkező útválasztót választják ki

87 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Csatlakozás az IGMPv1-ben Egy alkalmazás utasítja a gazdagép hálózati szoftverét, hogy csatlakozzon egy csoporthoz A hálózati szoftver ellenőrzi, hogy nem tagja-e már az adott csoportnak –Ha nem, akkor egy IGMP csatlakozás üzenetet küld a helyi alhálóra –A gazdagép újraprogramozza a hálózati határfelületét (hálókártyáját) az adott IP csoportcímhez tartozó többesadás MAC címre jövő keretek fogadására

88 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció IGMPv1 (folyt.) Ha a gazdagépnek egynél több hálózati csatolófelülete van, akkor –kiválaszthatja, hogy melyiken szeretné fogadni a többesadás csomagokat Az IGMP csatlakozás üzenet informálja az összes helyi útválasztót, hogy egy új vevő van a csoportban az adott alhálózaton A helyi útválasztó erre a MAC címre a többesadás IP címre érkező forgalmat elkezdi kézbesíteni az alhálóra

89 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Gazdagép tagsági lekérdezések (Host Membership Query) Az útválasztó időközönként IGMP gazdagép tagsági lekérdezéseket küld azért, hogy lássa, vajon melyik csoportnak van tagja az alhálón –nem tud meghatározni egy bizonyos csoportot, hanem szórtad az összes-gazdagép csoportcímre, azaz a re A TTL mező a lekérdezési üzenetben 1 –így a lekérdezések nem terjednek át más alhálóra Ha egy bizonyos számú lekérdezés után nincs válasz, akkor az útválasztó feltételezi, hogy az alhálón nincs több csoporttag

90 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Gazdagép tagsági lekérdezések (folyt.) Ha egy gazdagép még tag, válaszol egy újabb „csatlakozás” üzenettel (a csoportcímre küldve el) –hacsak azt nem hallja, hogy valaki már így tett előbb ugyanarra a csoportcímre vonatkozólag –A válaszokat időben lépcsőzetesen osztják el, hogy elkerüljék az adott alhálón a torlódást Az így nyert ismeretekre támaszkodva az útválasztó el tudja dönteni, hogy továbbítsa-e egy adott többesadás címre beérkező üzeneteket egy adott határfelületére kapcsolódó alhálójára vagy ne

91 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Gazdagép tagsági lekérdezések (folyt.) Minden egyes többesadás-útválasztó karbantart egy táblázatot, amely megadja, hogy mely csoportcímeket kell nyitva tartania az egyes határfelületeihez kapcsolódó alhálói számára –így kizárja az alhálóbeli gazdagépek által nem igényelt többesadás csoportok forgalmát

92 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Csoport elhagyás Ha egy alkalmazás befejezi a többesadás közlésben való részvételt és ezért a gazdagép nem igényli a továbbiakban a többesadás forgalmat, akkor –újraprogramozza a hálókártyáját a többesadás forgalom figyelmen kívül hagyására A gazdagép nem küld IGMP üzenetet, ha el akarja hagyni a csoportot –Ezért a többesadás forgalom az útválasztótól az alhálózatra még érkezik mindaddig, amíg az útválasztónak az időzítése le nem jár és nem küld egy kérdést, amelyre senki nem felel Az útválasztó ezután leállítja a forgalom továbbítását

93 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció IGMPv1 értékelése Egy többesadás-csoporthoz való csatlakozás gyors De az elhagyás lassú lehet –Mivel addig, amíg újra le nem kérdezi az útválasztó az alhálózatát, azt feltételezi, hogy a csoporttagság nem változott

94 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció IGMPv1 csomag formátuma n Két, 32 bites szóból áll

95 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció IGMPv2 IGMPv1-hez képest kiterjesztések: –Ha több útválasztó van, akkor kiválasztanak egyet, amelyik felelős az alháló lekérdezéséért –Az útválasztók adott csoportra vonatkozóan lekérdezhetik a gazdagépeket egy csoportja jellemző kérdezéssel –Kifejezett csoport elhagyási üzenet Az útválasztónak a csoport elhagyási üzenet után — csoportra jellemző kérdés felhasználásával — nem kell kivárnia az időzítés lejártát ahhoz, hogy megbizonyosodjék, hogy az adott csoportnak van-e még tagja az alhálózaton, amivel csökkenti a protokoll lappangási idejét

96 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció IGMPv2 értékelése Előrelépés az IGMPv1-hez képest: –Lehetővé teszi egy vevőnek, hogy kijelöljön egy D osztályú csoportcímet, amelyhez csatlakozni akar Továbbra is hiányzó tulajdonság: –Nem teszi lehetővé a források előírását, amelyekről akar (vagy nem akar) forgalmat venni

97 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció IGMPv3 Új tulajdonság: forrás-szűrés Ez a rendszer arra való képessége, hogy: –egy adott többesadás címre érkező csomagokat csak bizonyos forráscímekről fogadjon el, ill. –más beállításnál mindenhonnan elfogadjon, bizonyos forráscímek kivételével Ezzel bevezeti a forrásra jellemző csatlakozást és elhagyást, így a gazdagépek külön-külön tudnak fel- (vagy le-) iratkozni adott csoportba tartozó bizonyos forrásokra/ról –A forrás-szűrés segítségével egy vevő feliratkozhat egy forrásjellemző többesadásbeli (SSM) többesadás csatornára

98 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció Többesadás Hallgató Felfedezés (Multicast Listener Discovery, MLD) IPv6-beli csoportirányítás Hallgatók (listener): azok a csomópontok, amelyek venni akarják a többesadás csomagokat MLD-vel meghatározható, hogy az egyes hallgatókat melyik többesadás csoport érdekli Két változat: MLDv1 és MLDv2 Az MLDv2 hasonlóan az IGMPv3-hoz lehetővé teszi a forrás-szűrést, azaz annak meghatározását, hogy adott csoport esetén melyik forrásból jövő csomagokat kívánja venni Az IPv6 útválasztók számára lehetővé teszi a hallgatók jelenlétének érzékelését


Letölteni ppt "T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 15. 1 Internetes médiakommunikáció Hálózati kérdések I-II. Hosszú Gábor könyve és előadásanyagai alapján."

Hasonló előadás


Google Hirdetések