Classificação de Protocolos Confiáveis Multicast

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁSETOR DE TECNOLOGIADEPTO. DE ENGENHARIA ELÉTRICADisciplina: TE 723 – Comunicação de DadosProfº. Eduardo Parente Ribeiro, Dr. Classificação de Protocolos Confiáveis Multicast Baseado no artigo “A Classification of Reliable Multicast Protocols”, de J. Wiliam Atwood, Concordia University Aluna: Walkelly Schmidke Data: 05/10/2004.

2. Sumário         • Introdução; • Requisitos de protocolos multicast; • Confiabilidade de dados; • Arquiteturas; • Mecanismos, modelos de comunicação e regras; • Exemplos de protocolos; • Análises; • Conclusão. Outubro de 2004 TE-723

3. Introdução • Comunicação Unicast (ponto-a-ponto) -> TCP IP - absolutamente confiável (entrega de dados em seqüência. Sem duplicidade); - 1 ponto de falha: rede;  • ComunicaçãoMulticast (múltiponto) -> muitos protocolos; - várias definições confiabilidade; - vários pontos de falha;  • Cada protocolo multicast atende a necessidades específicas(existência de muitos tipos de ambiente); Outubro de 2004 TE-723

4. Protocolos Multicast • “Impossível projetar um único protocolo de multicast que atenda as necessidades de todos os tipos de ambiente”; • “Possível projetar uma família ou um protocolo com características selecionáveis”; • Motivação do Artigo: classificação de protocolos multicast - critério: requisitos atendidos pelos protocolos existentes; - exemplos. Outubro de 2004 TE-723

5. Requisitos de Protocolos Multicast Número de emissores: 1-to-N, M-to-N (M-to-M); Organização de grupo e escalabilidade de receptor: pequenos, médios e grandes grupos; Confiabilidade de dados: categorias; Controle de congestionamento: requisito + difícil; perda de dados 1) manutenção de velocidade de envio de dados; 2) redução de taxa de transferência de alguns receptores; coexistência com TCP (TCP friendly - regras semelhantes); Gerenciamento de grupo: conhecimento / definição do conjunto de membros participantes do grupo; Ordenação: ordem dos pacotes. - Único emissor: ordenação requerida (pacotes recebidos na mesma ordem em que foram enviados) - Múltiplos emissores: ordenação -> seqüência relativa - Classificação: sem ordem (UDP, XTP, LGMP, RMTP), ordem local (todos os confiáveis devem ter), ordem parcial, ordem total (protocolo atômico). PGM considera fontes independentes. Outubro de 2004 TE-723

6. Exemplos de Protocolos Multicast • UDP – User Datagram Protocol • XTP – Xpress Transport Protocol • RMP – Reliable Multicast Protocol • SRM – Scalable Reliable Multicast Protocol • PGM – Pragmatic General Multicast Protocol • LGPM – Local Group Based Multicast Protocol • RMTP – Reliable Multicast Transport Protocol • FEC Híbridos  Outubro de 2004 TE-723

7. Escalabilidade de Receptores • 4 grupos de escalabilidade • Pequenos grupos:poucos usuários; Ex.: XTP: 1-to-N pequenos a médios grupos • Médios grupos: rede local ou com 1 único administrador; • Grandes grupos:envolve distribuição geográficas; Ex.:LGMP, RMTP: 1-to-N grandes grupos RMTP-II: múltiplos emissores • Grupos enormes:não há caminho reverso para controle de erros; Ex.: LPC Outros Ex.: RMP, SEM, PGM -> M-to-N -> médios e grandes grupos AUMENTO DO CU STO Outubro de 2004 TE-723

8. Categorias de Confiabilidade de Dados  • Definições de Confiabilidade: • Unicast: 1 recipiente; confiável se entrega de dados confirmada e sem duplicidade; 1 tipo de falha; • Multicast: vários recipientes; várias def. de confiabilidade; vários tipos de falha. Difícil confiramação do recebimento dos dados pelos receptores. • Critérios:eficiência de entrega, relatório de erros e recuperação de dados; Confiabilidade forte, fraca... • Entrega de dados pela conexão de transporte à camada logo acima. De melhor esforço: conexão de transporte não realiza nenhum esforço para melhorar a confiabilidade da rede; Ex.: UDP, XTP 3.0, XTP 4.0, De latência limitada: tempo de vida útil do pacote; ultrapassado o tempo-> descarte; Ex.: RMTP-II Mais recente: permanecem apenas os dados mais recentes de um determinado parâmetro; Ex.: RMTP-II Receptor centrado: confiabilidade determinada no receptor (emissor sem responsabilidade pela recuperação de dados, somente o reenvio -> grandes grupos); Ex.: XTP 3.0, SEM, PGM, LGMP, RMTP (I e II), LPC Absoluta: requer que todos os pacotes sejam entregues ao grupo ativo (análogo TCP). Ex.: XTP 4.0, RMP GRAU Outubro de 2004 TE-723

9. Gerenciamento de Grupo • Conhecimento / definição do número de membros do grupo; • Aumento do grupo -> necessária menor definição do número de participantes; • AGI(active group integrity):conjunto de condições que definem se a conexão de transporte deve entrar ou ficar na fase de transferência de dados; • Forte, fraco ou nenhum gerenciamento:Suporte de conhecimento dos membros conectados • SE membros podem entrar, entrar depois de estabelecido o grupo ou sair quando desejarem; • Ex.: XTP 4.0 e RMP -> forte gerenciamento de grupo; Outros protocolos -> fraco ou nenhum gerenciamento de grupo Outubro de 2004 TE-723

10. Arquiteturas de Protocolos Multicast • De distribuição de dados:algoritmos de rota ->fonte-especifica (árvore de distribuição: única fonte, vários receptores), árvore dividida (1 árvore compartilhada por várias fontes); • De recuperação de Dados:(erros): reenvio ou não dos dados LES – loss estimation system: pacotes de status (onde dados foram perdidos) • Emissor-confiável (LES no emissor: pacotes do Rx p/ o Tx) • Receptor-confiável (LES no receptor: pacotes do Rx p/ o Tx) - hierárquico: p/ grandes grupos; • Controlador global, controlador local: grupos enormes. • De gerenciamento de grupo: Semelhante à arquitetura de recuperação: Controlador global, controlador local ->grupos enormes (reter menos informações sobre o número de membros do grupo).  Outubro de 2004 TE-723

11. Mecanismos, Modelos de Comunicação e Normas Mecanismo básico p/ confiabilidade de protocolos multicast: • Troca de pacotes:modelos unicast, multicast (ponto-a-multipontos, multiponto-a-multiponto); • Requisitos (5): • 1) Distribuição de Dados: - mecanismo multicast IP: entrega de pacotes BE; - modelo de comunicação: baseado no protocolo de roteamento; - regras (policies): nenhuma específica.  Outubro de 2004 TE-723

12. Mecanismos, Modelos de Comunicação e Normas • 2) Detecção e Relatório de Erros: - mecanismo: detecção de falta de dados pelo número de seqüência dos pacotes de prioridade; - modelo de comunicação: envio de relatório unicast ou multicast; - regras: relatar pacotes que faltarem quando solicitado ou em condições especiais (FEC – forwarding error correction) • 3) Recuperação de Dados: - mecanismo: reenvio dos dados perdidos (FEC); • - modelo de comunicação: recuperação / envio de objetos (pacotes); emissor original ou agente local; • - regras: tabela a seguir.... Outubro de 2004 TE-723

13. Gerenciamento de Erros – Relatório e Recuperação Outubro de 2004 TE-723

14. Mecanismos, Modelos de Comunicação e Normas • 4) Gerenciamento de grupo: - mecanismo: camada de transporte; convite, requerimento, ACK, pedido de saída, ACK de saída;um pacote explícito ou um campo do pacote; • - modelo de comunicação:convite multicast;requerimento ou convite para saída unicast; - regras: semelhante ao LES (confiabilidade) – requerimento de resposta; existência de um master ou uma hierarquia; dados armazenados em grupos já existentes ou que possam se modificar. • 5) Ordenação: - mecanismo cabeçalho (token); • - modelo de comunicação: tokenunicast centralizado (master) ou descentralizado (gerenciamento distribído) ; unicast ->1 ponto de falha; • - regras: sem regras específicas; depende da ordenação utilizada, da camada de aplicação; percursos de comunicação possíveis: 1-to-1, 1-to-N ou M-to-N. Outubro de 2004 TE-723

15. Análise dos Requisitos Vs. Protocolos Multicast Outubro de 2004 TE-723

16. Análise dos Requisitos Vs. Protocolos Multicast “Os protocolos multicast abrangem vários requisitos. Como muitos destes protocolos apresentam requisitos em comum, permite-se que sejam agrupados numa classificação, mas é IMPOSSÍVEL projetar um só protocolo que atenda todas as necessidades de confiabilidade do multicast.” ESCALABILIDADE: fator de análise + importante para o projeto do protocolo. Análise: - Arquitetura: inicialmente, ponto-a-ponto, depois hierárquico p/ grupos maiores. - Modelos de comunicação: para grupos pequenos M=N -> relatório de erros pode ser unicast ou multicast; para grupos médios combinação de multicast e unicast (custos de Receptor x Emissor). - Regras (policies) para confiabilidade de dados: FEC híbrido: capaz de substituir todos os pacotes perdidos; FEC puro: limitado(estima-se nº de pacotes perdidos; agrupamento). - Regras para gerenciamento de grupo: necessáriatroca de pacotes de controle separados dos pacotes de fluxo de dados. - Ordenação: a necessidade de ordenação se aplica somente p/ multicast com múltiplos emissores. Outubro de 2004 TE-723

17. Conclusões • Grande variedade de protocolos multicast: atendimento de necessidades específicas de ambientes e redes. • Requisitos: número de emissores, gerenciamento de grupo e escalabilidade de receptor, confiabilidade de dados, controle de congestionamento, gerenciamento de grupo e ordenação. • Análise: • Grupos de protocolo • Arquiteturas de interação entre participantes • Escalabilidade • Mecanismos de confiabilidade • Modelos de Comunicação • Regras • Gerenciamento de grupo Outubro de 2004 TE-723

18. Perguntas ?  Outubro de 2004 TE-723