Internetes médiakommunikáció Hálózati kérdések III. Hosszú Gábor könyve és előadásanyagai alapján

1. Internetes médiakommunikációHálózati kérdések III.Hosszú Gábor könyve és előadásanyagai alapján Takács György 7. előadás 2009. 04. 27. T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

2. Hátralévő témák • Hálózati kérdések III. • 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 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

3. A hálózati szintű többesadás működése T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

4. Internet Csoportirányítási Protokoll (IGMP) • Jelzési protokoll • Felelős útválasztó • Ha egynél több többesadásútválasztó 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 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

5. Csatlakozás az IGMPv1-ben • Egy alkalmazás utasítja agazdagép hálózati szoftverét, hogy csatlakozzon egy csoporthoz • Ahálózati 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 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

6. 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 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

7. 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 224.0.0.1-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 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

8. 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 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

9. 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 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

10. 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 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

11. 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 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

12. IGMPv1 csomag formátuma • Két, 32 bites szóból áll T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

13. 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 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

14. 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 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

15. 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 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

16. 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 T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

17. Médium, média, multimédia Médium: egy közlési alkalmazás által meghatározott adatok és azok átviteli módja együttesen Média: eredetileg többes szám Multimédia: az adat, sima szöveg, szerkezetes szöveg, hang, kép, vagy mozgókép alakjában megjelenített információ együttesen T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

18. Multimédia hálózati alkalmazás Független információk számítógép-vezérelt • egybeépített előállítása, feldolgozása, bemutatása, tárolása és továbbítása • legalább egy időfüggő és egy időfüggetlen közegben való megjelenés T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

19. A multimédia rendszerek lényeges részei • Alapok • pl.: tömörítés, hangkezelés, zene- és beszédfeldolgozás, képkezelés és mozgókép-kezelés • számítógépek és hálózatok • pl.: számítógépek, perifériák, optikai tárolók, hálózatok • rendszerközeli szolgáltatások • pl.: műveleti-, adatbáziskezelő- és távközlési rendszer • alkalmazásközeli szolgáltatások • pl.: felhasználói határfelület, alkalmazások T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

20. Adatáramlás, adatfolyam • (Adat)áramlás (Data Flow): egy átviteli csatornán (közlési útvonalon) egy közlési viszonyon belül folyó adatátvitel • Adategység (Data Unit) hossza: az adatok valamilyen időzített értékköze határozza meg, amely abban az esetben, ha az átviendő információ eredetileg egy analóg jel, akkor egy kódolási eljárásból adódik • (Adat)csomag (Data packet) v. üzenet (message): egy vagy több egységet tartalmaz a hálózati átvitel céljából betokozva (encapsulated), azaz valamilyen protokoll (pl. IP) szerint fejléccel ellátva T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

21. Adatfolyam • Sorszám (sequence number) : jelzi a csomagok átviteli sorrendjét, valamint a veszteségek észlelésére is használják. • Időbélyeg (timestamp) : az egységek visszaállítási (lejátszási) rendjének meghatározására szolgál • (Adat)folyam (data stream): az az adatáramlás, amely olyan adategységek sorozatából áll, amelyek egymással valamilyen szabályozási eljárás keretében (időben) összefüggőek, vagyis az egységek mindegyike rendelkezik egy időbélyeggel T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

22. Médiafolyam és folyammédia • Médiafolyam (media stream): az az adatfolyam, amely valamilyen multimédiás tartalmat is hordoz • Folyammédia v. folytonos média (continuous media) : több médiafolyam által együttesen alkotott időfüggő hálózati közeg • Média-kívánságra (Media on-Demand, MoD): eltárolt felvétel lejátszása • Valósidejű média (real-time media): valósidejű adás T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

23. Alkalmazásjellemzők T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

24. Az állapot időfüggése • Időfüggetlen • Pl.: szöveg, állókép • Diszkrét időfüggő • a közlési mód állapota független az idő előrehaladásától • csak külső esemény hatására változtatja az állapotát • Pl.: megosztott fehértábla, diabemutató • Folytonos időfüggő (continuous time-dependent) • a médium állapota függ az idő haladásától és külső esemény nélkül is változhat az állapota • Pl.: hang, animáció, mozgókép T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

25. Lappangás (latency) A lappangás mértéke szerint az alkalmazás lehet: • Valósidejű (kötöttidejű): • esetükben meghatározható átlagos adatsebesség, csúcs adatsebesség, számíthatóak a veszteségi kilátások és a várható késleltetés, vagyis a hálózat közlési képességeivel szemben vannak szigorú elvárások • Pl.: LAN TV, a hang- és a mozgókép-konferencia • Rugalmas • nem érzékeny a késleltetésre, az adatátvitel sebessége a sávszélességtől függ, nincs felső határ • Pl.: fájlátvitel, adatszórás T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

26. Viszonylagos időbeliség • Interaktív (közbeavatkozó) • Az egyes átviteli eseményeknek viszonylagos időbeli korlátja van, külső események befolyásolják a közlés állapotát • Végpont-végpont késleltetés kisebb, mint 250 ms • Pl.: interaktív animáció, interaktív elosztott szimuláció, együttműködési eszközök • Független (tömbszerű) • Egy adó által indított esemény nem befolyásolja az alkalmazásban más adók által indított eseményeket • Átvitel közben rendszerint nincs emberi beavatkozás • Általában tömbszerűen viszi át az adatokat T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

27. Adatkézbesítés megbízhatósága • Megbízható (reliable) • Az adatszóró eszközök elfogadnak nagyobb kézbesítési késleltetést, de adatpontos (adatvesztés nélküli) kézbesítést igényelnek • Pl.: szoftver kiadások, levelezési lista terjesztés, hálózati hírek • Együttkezelő (atomic) • Az adó által küldött adatok vagy minden vevőhöz eljutnak, vagy egyik sem használhatja azokat az adatokat (pl. raktárkészlet adatok utazó ügynököknél) • „mindenki vagy senki elv” • Nem megbízható • Egyes alkalmazások elviselik, ezek általában más jellemzőt részesítenek előnyben, pl. az időbeli kézbesítést • Pl.: valósidejű médiafolyamok T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

28. Összehangoltság • Nem-összehangolt (asynchronous) • A közlésben nem jelent időbeli megkötést; minden diszkrét média-információ átvihető mint nem-összehangolt adatáramlás • Pl.: e-levél • Összehangolt (synchronous) • A médiafolyam minden csomagjára egy maximálisan megengedhető végpontok közötti késleltetést határoz meg • Ez a felső korlát nem léphető át, ezért a csomag a vevőt bármely tetszőleges korábbi időpontban is elérheti • Egyenhangolt (isochronous, állandó bitsebességű) • Minden csomag végpontközi maximális késleltetése mellett végpontközi minimális késleltetést is meghatároz • tehát egy garantált időközt nyújt • Nagy memóriaigényű, tömörített hang- vagy mozgókép-anyagok átvitelénél fontos T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

29. Elévülés • Nem minden közlési kapcsolatban érdemes a régebbi csomagokat eltárolni, mivel bizonyos alkalmazásoknál egy adat csak akkor ér valamit, ha bizonyos határidő előtt megkapják • ha utána érkezik, csak gondot okoz • Megbízhatósági időtartam (Reliability Interval, RI) • Az elévülés leírására szolgál • Az az időtartam, amin belül a megbízható átvitel még hasznos • az adatkézbesítési megbízhatóság és a lappangás közötti kapcsolatot tükrözi T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

30. Alkalmazások osztályozása az igényelt átviteli sebesség (ütemezés) szerint 1. • Két alkalmazásjellemző figyelembe vétele: • lappangás • viszonylagos időbeliség • Kis lappangású változó bitsebességű kézbesítés lökéses (bursty) működésű ugyan, de az egyes lökések esetén meghatározott átviteli sebességet igényel • Meghatározott bitsebességű ütemezésnél a kézbesítés egy adott legkisebb adatsebességet igényel, ennél nagyobb rendelkezésre álló sávszélességet nem hasznosít T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

31. Alkalmazások osztályozása az igényelt átviteli sebesség (ütemezés) szerint 2. • Változó bitsebességű kézbesítés lökéses működésű, az átviteli sebességre nem érzékeny • Elérhető bitsebességű kézbesítés esetén a hálózati átviteli sebesség nem befolyásolja az alkalmazás sikerességét, csak az egyes műveletek sebességét; de minél nagyobb a sávszélesség, annál gyorsabban működik T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

32. Alkalmazások osztályozása az igényelt átviteli sebesség (ütemezés) szerint 3. T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

33. T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

34. Hang és videó elérése a HTTP használatával • HTTP lényegében egy fájl visszanyerési protokoll • Teljes fájlt kell letölteni a TCP miatt • Fájlformátumokat eleinte a helyi hozzáférésre tervezték • nagy fájlméretek • letöltés közbeni valós idejű lejátszásra alkalmatlanok T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

35. T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

36. Folyam protokollok beépítése a webbe • Előzőek alapján HTTP helyett UDP alapú protokollok használata • folyam protokollok • gyorsan kezdi lejátszani és nagymértékben tömörít T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

37. Folyam protokollok együttműködése a HTTP-vel • az átvitelt HTTP-vel kezdik a kapcsolatfelvételt • a lejátszó folyam protokollon keresztül közvetlenül az AV kiszolgálóval lép kapcsolatba • Felhasználói határfelület szinten beépített a lejátszás a webbe T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

38. Web és folyam kiszolgálók • Nem kell azonos gépnek lennie, hiszen a háttérben két külön folyamat zajlik • HTTP és • folyam protokoll • Telefonálásnál a folyam ügyfél és kiszolgáló helyett két telefon ügyfél & kiszolgáló program van T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

39. Folyam protokollokkal szembeni elvárások • Csomagvesztés eltűrése - nincs újraküldés • Késleltetés szabályozása (remegés- ütközőtárolás) • Dinamikus átbocsátás hozzáigazítás T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

40. Kiszolgáló nélküli folyamkezelés • Egy hangfájlra mutató ugrópontot kell elhelyezni a web-oldalon • Böngészővel olvasva a fájlt, a hangfájlt a HTTP vagy az FTP átviszi, így a böngésző le tudja tölteni • Ezeknek a rendszereknek nincs sem sávszélesség-kezelésük, sem áramlás-szabályozásuk T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

41. A médiaanyagok átvitelének javítása egyesadásnál • Központi kiszolgáló • Helyettesítők (proxy) • Tartalomkézbesítési hálózatok (CDN) T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

42. Központi kiszolgáló T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

43. Helyettesítők T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

44. A többesadás viszony szerkezete T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

45. UDP-t használó médiaközlési alkalmazás szoftver szerkezete T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

46. A többesadás közlési protokollhalom T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

47. Keretművek (Framework) • Egy többesadás protokoll tervezésénél érdemes figyelembe venni azt, hogy az egyes alkalmazások esetén különbözhet pl.: • a késleltetés • a sávszélesség • a felhasználók száma (akár 1000-es szorzóval is) • Így célszerű nem egyetlen protokollt, hanem egy megfelelő rutinokat tartalmazó programkönyvtárakból álló keretművet kialakítani • Eztaz adott alkalmazásra jellemző részletekkel lehet kitölteni • Lényegében egy programozási környezetet alkot • Keretmű pl.: • Méretezhető Megbízható Többesadás (SRM) • Megbízható Többesadás Keretmű (RMF) T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

48. Médiaközlési viszonyok protokolljellemzői • A protokolljellemzők (protokoll-paraméterek) a szállítási protokollok összetevőit képviselik • Minden protokoll-paraméter különböző szempontból írja le a protokoll működését • Az adott szempont mellett alkalmazható módszerek a protokoll-paraméterek egyes felvehető értékeit jelentik T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

49. Protokolljellemzők osztályai • Forgalomkezelés • Kézbesítés-szabályozás • Visszacsatolás-kezelés • Hibaszabályozás • Viszonyigazgatás • Hálózatigény T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.

50. Szállítási protokollok I. T.Gy. Intrernetes médiakommunikáció. 2009.04. 27.