UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARANÁ
SETOR DE TECNOLOGIA
DEPTO. DE ENGENHARIA ELÉTRICA
Disciplina: TE 723 – Comunicação de Dados
Profº. 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.
Sumário
  

Introdução;
 Requisitos de protocolos multicast;
 Confiabilidade de dados;
 Arquiteturas;
Mecanismos, modelos de comunicação e regras;
 Exemplos de protocolos;
 Análises;
 Conclusão.


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Introdução

Comunicação Unicast (ponto-a-ponto) -> TCP IP
- absolutamente confiável (entrega de dados em seqüência. Sem duplicidade);
- 1 ponto de falha: rede;



Comunicação Multicast (múltiponto) -> muitos protocolos;
- várias definições confiabilidade;
- vários pontos de falha;


Cada protocolo multicast atende a necessidades específicas
(existência de muitos tipos de ambiente);
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Protocolos Multicast

 “Impossível projetar um único protocolo de multicast
que atenda as necessidades de todos os tipos de ambiente”;



Motivação do Artigo: classificação de protocolos multicast
- critério: requisitos atendidos pelos protocolos existentes;
- exemplos.
“Possível projetar uma família ou um protocolo com características
selecionáveis”;
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Requisitos de Protocolos Multicast

Número de emissores: 1-to-N, M-to-N (M-to-M);

Organização de grupo e escalabilidade
pequenos, médios e grandes grupos;
de
receptor:

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.
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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
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
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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.:
A
U
M
E
N
T
O
DO
C
U
S
T
O
RMP, SEM, PGM -> M-to-N -> médios e grandes grupos
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Categorias de Confiabilidade de Dados


Definições de Confiabilidade:
-
Unicast:
Multicast:

Critérios: eficiência de entrega, relatório de erros e recuperação de dados;
-
1 recipiente; confiável se entrega de dados confirmada e sem duplicidade; 1 tipo de falha;
vários recipientes; várias def. de confiabilidade; vários tipos de falha. Difícil
confiramação do recebimento dos dados pelos receptores.
Confiabilidade forte, fraca...

Entrega de dados pela conexão de transporte à camada logo acima.
De melhor esforço:
De latência limitada:
Mais recente:
tempo de vida útil do pacote; ultrapassado o tempo-> descarte;
Ex.: RMTP-II
permanecem apenas os dados mais recentes de um determinado parâmetro;
Ex.: RMTP-II
Receptor centrado:
Absoluta:
conexão de transporte não realiza nenhum esforço para melhorar a
confiabilidade da rede; Ex.: UDP, XTP 3.0, XTP 4.0,
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
G
R
A
U
requer que todos os pacotes sejam entregues ao grupo ativo (análogo TCP).
Ex.: XTP 4.0, RMP
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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:

SE membros podem entrar, entrar depois de estabelecido o grupo ou sair
quando desejarem;

Ex.:
Suporte de conhecimento
dos membros conectados
XTP 4.0 e RMP -> forte gerenciamento de grupo;
Outros protocolos -> fraco ou nenhum gerenciamento de grupo
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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).
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Mecanismos, Modelos de Comunicação e Normas
 Mecanismo básico p/ confiabilidade de protocolos multicast:

Troca de pacotes:
modelos unicast, multicast (ponto-amultipontos, 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.
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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....
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Gerenciamento de Erros – Relatório e Recuperação
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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: token unicast 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.
-
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Análise dos Requisitos Vs. Protocolos Multicast
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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:
necessária troca de pacotes de controle separados dos
pacotes de fluxo de dados.
- Ordenação: a necessidade de ordenação se aplica somente p/ multicast com múltiplos emissores.
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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
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 Perguntas ?
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