Раздел: Документация
0 ... 30 31 32 33 34 35 36 ... 55 ГЛАВА 5. СИСТЕМЫ КВКС В СЕТЯХ С КОММУТАЦИЕЙ ПАКЕТОВ Реальный успех компьютерных видеокоммуникаций зависит от многих факторов, но, в конечном итоге, он обеспечивается функциональными возможностями конкретных приложений. В свою очередь, как показано выше (Главы 3, 4), функциональные, качественные и технические характеристики рассматриваемых систем в решающей степени определяются типом коммуникационной среды, используемой для взаимосвязи участников конференции. Особое внимание потребителей вызывают системы видеоконференцсвязи, работающие в IP-сетях. Возможность их работы в Интранет и, одновременно, установления соединений в пределах Интернет практически с любой точкой мира при очень низких удельных расходах является мощным стимулом к их применению. Системы этого класса используют аппаратное (в основном) или программно реализуемое сжатие аудио/видеоинформации, которая в виде кадров Ethernet и (или) пакетов IP транспортируется по сети передачи данных к станции-получателю, где снова производятся операции распаковки, декомпрессии, декодирования и преобразования цифровых потоков в аналоговые сигналы. Серьезной проблемой, связанной с использованием таких систем, в том числе и в ЛВС, является объем порождаемого ими трафика. Он оказывается настолько значителен, что требует ограничения количества одновременно устанавливаемых сессий в ЛВС (в Ethernet при скорости 10 Мбит/с не более 10-12 сессий одновременно). Переход в локальных сетях к Fast Ethernet (100 Мбит/с), конечно, несколько улучшает условия для функционирования систем ВКС, но не в соотношении 10: 1 по сравнению с обычным Ethernet. Практика показывает, что из всех видов трафика (данные, графика, аудио/видео реального времени) именно последний вид трафика выигрывает менее всего при переходе к Fast Ethernet, и попытки реализации множественных сессий в сети Fast Ethernet не многим успешнее аналогичных попыток в сети стандартного Ethernet. Вместе с тем, для таких приложений коллективной работы, как "Whiteboard", "Chat", обмен файлами, совместное использование текстовых редакторов высокоскоростные сети дают неоспоримое преимущество при организации сессий со многими участниками. Использование же ATM-технологии в ЛВС превращает их, по существу, из пакетных сетей в сети с коммутацией виртуальных каналов и является предметом отдельного рассмотрения (см. Главу 4). Напомним, что эта технология обладает для систем КВКС неоспоримыми преимуществами, но ее стоимостные показатели пока сдерживают применение ATM в локальных сетях. Многие современные программно-аппаратные средства КВКС предоставляют возможность организации совместных видеоконференций (4 - 5) участников. Однако необходимость постоянного обновления изображения в нескольких окнах приводит к существенной загрузке сети. В этой связи перспективным решением может быть применение технологии групповой адресации. Отдельная и не менее важная проблема - это обеспечение взаимодействия систем КВКС, работающих в различных ЛВС, связь между которыми осуществляется посредством определенной территориальной сети. Для Н.323-систем она решается проще всего, ибо как ЛВС, так и территориальные сети передачи данных в подавляющем своем большинстве являются сетями коммутации пакетов. Технология isoEthernet и рекомендации Н.322 дают интересное решение непосредственной связи ЛВС с территориальными сетями ISDN. Как уже отмечалось выше, маршрутизируемые IP-сети плохо приспособлены для передачи трафика реального времени. Усилия по преодолению этого недостатка сконцентрированы, главным образом, на разработке новой архитектуры Интернет, по-прежнему базирующейся на IP-протоколе, но дополненной семейством протоколов, обеспечивающих функционирование приложений реального времени. Ниже рассматриваются некоторые проблемы функционирования мультимедиа коммуникационных приложений в IP-сетях, включая особенности Н.322-систем. 5.1. ГРУППОВАЯ АДРЕСАЦИЯ В IP-СЕТЯХ Важным элементом реализации концепции преобразования Интернет в мультимедиа сеть является технология групповой адресации, позволяющая существенно понизить интенсивность трафика при передаче по сетевым каналам данных групповых приложений реального времени. Рассмотрим некоторые особенности этой технологии. Традиционные сетевые приложения ориентированы на двухточечные соединения между компьютерами. Вместе с тем, ряд современных мультимедиа сетевых приложений (сетевое TV, КВКС, системы организации работы распределенных групп) требуют реализации многоточечных соединений группы взаимодействующих компьютеров. Существуют три способа обеспечения условий для взаимодействия между группой компьютеров. Одноадресные соединения (Unicasting). В этом случае приложение отправляет копию каждого пакета к каждому члену группы. Этот метод просто реализуем, но плохо масштабируем. Кроме этого, он чрезвычайно неэффективно использует пропускную способность сети, поскольку одна и та же информация пересылается многократно. Широковещание (Broadcasting). В этом режиме приложение отправляет один экземпляр каждого пакета по широковещательному адресу, который «слушают» все станции сети. Этот метод еше проще, чем одноадресные соединения. Однако он применим лишь в пределах одного сегмента локальной сети, поскольку маршрутизаторы не пропускают широковещательный трафик за пределы локального сегмента. Групповая адресация (Multicasting). В этом случае приложение отправляет один экземпляр пакета, копии которого направляются лишь к тем сетям, в которых находятся компьютеры, заявившие о своей принадлежности к конкретной группе. Групповая адресация может реализовываться как на сетевом, так и на канальном уровнях. Ethernet и FDDI, например, поддерживают канальную групповую адресацию. Если область действия приложения ограничивается единственным сетевым сегментом, то использование техники групповой адресации на канальном уровне предпочтительнее. Однако, большинство упомянутых выше приложений ориентировано на применение в гетерогенной сетевой среде. В таких условиях групповая адресация реализуется на сетевом уровне. Существуют несколько проблем, которые должны быть решены для реализации режима групповой адресации: -необходимы правила формирования групповых адресов на сетевом уровне, а также механизм разрешения их в групповые адреса канального уровня, если используемая сетевая технология предполагает такую возможность -необходим механизм динамической регистрации сетевыми коммутационными устройствами тех из присоединенных к ним сетей, которые содержат компьютеры, принадлежащие определенной группе -необходим алгоритм построения дерева рассылки пакетов от источника к каждому из получателей. Основной целью построения такого дерева является обеспечение состояния, при котором только одна копия пакета существует в каждой ветви такого дерева (т.е. если в данном сегменте существует даже несколько получателей групповых пакетов, то все равно должна существовать лишь одна копия пакета групповых данных в этой ветви дерева). Инженерная группа Интернет (IETF) разработала ряд стандартов, определяющих методы решения перечисленных проблем. Адресация. - Документами RFC 990 [100] и RFC 997 [101] определен класс сетевых адресов в диапазоне от 224.0.0.0 до 239.255.255.255 (класс D), используемых для групповой адресации на сетевом уровне. В таблице 5.1 приведен перечень некоторых зарезервированных групповых адресов. Таблица 5.1
Групповой адрес динамически присваивается определенному множеству станций, заявивших о своем участии в определенной группе. Эта задача решается протоколом IGMP. Динамическая регистрация. Документ RFC 1112 [102] определил протокол IGMP (Internet Group Membership Protocol), который описывает механизм, посредством которого хост информирует сеть о своей принадлежности к конкретной группе. Формат IGMP-сообщения и значения его полей приведены на рис. 5.1. О 3 4 7 8 15 1631 32 64 Версия Тип Не используется CRC Групповой IP-адрес""i
Рис. 5.1. Формат сообщений протокола IGMP Вторая и третья версии протокола IGMP содержат ряд усовершенствований, уменьшающих степень загрузки сети служебным трафиком и позволяющих более гибко работать с членами различных групп на присоединенных сегментах. В настоящее время практически все протокольные стеки TCP/IP включают протокол IGMP (рис. 5.2). Mbone Client/Server UDP IGMP IP Ethernet Протокол IGMP обеспечивает заключительную фазу доставки групповых данных от маршрутизатора всем членам группы в присоединенных сетях. Задача же транспортировки этих данных между соседними маршрутизаторами и через распределенную сеть решается протоколами групповой маршрутизации. Протоколы групповой маршрутизации. Перечисленные ниже протоколы отличаются, главным образом, алгоритмами построения дерева рассылки. Эти алгоритмы подробно описаны в работе [105]. -Протокол Distance Vector Multicast Routing Protocol (DVMRP, RFC 1075 [104]), является наиболее используемым в настоя- рИс. 5.2. Место протокола щее вРеш-IGMpb стеке TCP/IP -Протокол Multicast Open Shortest Path First (MOSPF, RFC 1584 [103]) - это расширение протокола OSPF для групповой адресации, и в силу своей хорошей масштабируемости он лучше приспособлен для работы в больших распределенных сетях. -Protocol-Independent Multicast (PIM, RFC 2362 [106],) является попыткой IETF преодолеть недостатки указанных выше протоколов, обусловленные их тесной связью с протоколами одноадресной маршрутизации RIP и OSPF, соответственно. PIM имеет статус проекта стандарта и определяет протокол групповой маршрутизации, который может быть использован совместно с любым протоколом одноадресной маршрутизации. Рассмотрим некоторые особенности этих протоколов. DVMRP. Этот протокол построен на основе механизмов протокола RIP и алгоритма формирования дерева рассылки RPM (Reverse Path Malticasting). Получив первый групповой пакет на интерфейс, который оценивается как кратчайший путь к источнику (родительский интерфейс), маршрутизатор рассылает его на все свои интерфейсы (кроме входного), чем и обеспечивает принципиальную возаложность получения этого пакета во всех присоединенных сетях. Если маршрутизатор не имеет в своих присоединенных сетях станций-получателей данной группы, то он отсылает по интерфейсу, с которого был получен групповой пакет, отсекающее сообщение, и в дальнейшем определенное время этот маршрутизатор не будет получать пакеты, адресованные данной группе. Таким образом, каждый маршрутизатор, входящий в дерево доставки, имеет один родительский интерфейс и несколько порожденных интерфейсов, по которым он передает групповой трафик к членам группы. В результате формируется дерево доставки от источника. Такая процедура периодически повторяется с целью обновления информации о наличии станций-получателей в соответствующих сегментах. DVMRP использует свой собственный протокол одноадресной маршрутизации для определения интерфейса, ведущего к источнику потока группового трафика. Этот протокол близок к RIP и в качестве критерия выбора маршрута использует лишь количество переходов до сети назначения. Основное же отличие этого протокола от RIP заключается в том, что последний вычисляет путь к следующему транзитному узлу на пути к получателю информации, a DVMRP решает задачу нахождения предыдущего транзитного узла на пути к источнику. Недостатком рассматриваемого протокола является его плохая масштабируемость, проистекающая из необходимости периодической рассылки группового трафика на все интерфейсы и большого размера маршрутных таблиц. Протокол DVMRP был использован как протокол маршрутизации при создании Mbone - экспериментальной мультимедиа сети, являющейся надстройкой Интернет. С ростом масштаба этой сети существенно повышается нагрузка на Интернет-маршрутизаторы, поддерживающие, наряду с обычной одноадресной, и процедуру групповой маршрутизации. Несмотря на достаточный потенциал протокола DVMRP, все настоятельнее становится потребность в более быстродействующем и лучше масштабируемом протоколе. Таковым может быть протокол MOSPF. MOSPF. Этот протокол был определен (RFC 1584 [103]) как расширение хорошо масштабируемого протокола одноадресной маршрутизации OSPF. Последний, как известно, ведет базу состояния всех линий передачи данных (Link State Database, LSD) в домене маршрутизации (автономной системе). Изменение состояния любой из них мгновенно становится известным всем остальным маршрутизаторам домена. Таким образом, каждый маршрут, вычисляемый этим протоколом, учитывает не только число переходов до сети назначения, но и состояния линий связи. Протокол MOSPF использует базы данных LSD для построения деревьев доставки и маршрутизации группового трафика. Эти деревья доставки строятся для каждой пары «источник, группа-получатель». Описание дерева кэшируется каждым маршрутизатором и обновляется в случае изменения состояния используемых линий или при изменениях состава группы. Тесная интеграция механизмов OSPF и MOSPF приводит к тому, что последний может работать только на маршрутизаторах, поддерживающих OSPF. Кроме того, MOSPF при построении дерева рассылки учитывает лишь MOSPF-маршрутизаторы, и выбор маршрутов поэтому может быть не оптимальным в смысле критериев одноадресной маршрутизации. Протокол MOSPF хорошо работает в распределенных сетях, содержащих относительно небольшое число активных пар. В сетях с высокой плотностью групп, или в сетях, где линии связи неустойчивы, его производительность заметно снижается. 0 ... 30 31 32 33 34 35 36 ... 55
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
