Media Distribution using Overlay Multicast and Peer-to-Peer Technologies

Abstract

Der explosionsartige Zuwachs von Multimediadiensten und Applikationen (wie z.B. Media Streaming) erfordert ein effizientes und einsetzbares Mediendistributionssystem im Internet. Obwohl IP Multicast ein effizienter Weg ist Medienströme zu einer Gruppe von Empfängen zu befördern, besitzt es technische und operative Probleme, die letztendlich eine weite Verbreitung verhindert haben. Das Ziel dieser Arbeit ist es darum, eine skalierbare, effiziente, verlässliche und schrittweise einsetzbare Infrastruktur für Mediendistributionsdienste zu entwickeln.In dieser Arbeit werden ein neues Framework, genannt Dynamic Mesh-based Overlay Multicast Protocol (DMMP) Framework, und zwei wesentliche Erweiterungen zum grundlegenden DMMP Protokoll, und zwar Self-improved DMMP (DMMP+) und das Interest-shared Group Management (IGMT) Protokoll, entwickelt, um eine große Anzahl von Clients gleichzeitig mit relativ hoher Eingangsdatenrate zu versorgen und eine geringe Start-Up Verzögerung der Clients zu erreichen.Das DMMP Framework verwaltet dynamisch eine Zwei-Stufen-Hierarchie, d.h. einen Overlay Kern, sog. Dynamisches Mesh, und Cluster, ohne das klassische IP Multicast zu verwenden. Die Hauptidee ist es, einige End-Hosts auszuwählen, welche die Overlay-Hierarchie bilden und dynamisch verwalten. Im Vergleich zu früheren Applikations-Layer-Multicast-Protokollen, ist DMMP besser anpassungsfähig an Änderungen der Gruppengröße und bietet eine effiziente und verlässliche Medienverteilung bei geringeren Kontrolloverhead und geringeren Paketverlusten.DMMP+ optimiert die Datendistributionshierarchie durch Erweiterung des Protokolls im DMMP Framework. Zwei selbst verbessernde Techniken werden entworfen, um das gebildete Overlay-Mesh und die Cluster zu optimieren. Die Analyse zeigt, dass das DMMP+ Protokoll das DMMP Framework skalierbarer, verlässlicher und effizienter macht, in dem Sinne das es einen besseren Datenpfad und weniger Kontrolloverhead und Paketverluste erzielt.Das IGMT Protokoll erweitert weiterhin DMMP+ dahingehend, dass kurzlebige oder abgetrennte Knoten in hoch dynamisch wechselnden Umgebungen schnell der Gruppe beitreten bzw. erneut beitreten können. Motiviert durch eine experimentelle Untersuchung des Joost Peer-to-Peer-Managements, ermöglicht IGMT den Knoten interessenbasierte Gruppen zu bilden und Shortcuts zu etablieren in Ergänzung zur Nutzung der zentralisierten Server. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass IGMT effizient und robust gegenüber sehr dynamischen Wechseln in den Mitgliedschaften ist.Die Kombination obenerwähnter Methoden ermöglicht eine einheitliche und effektive Architektur, die ein großes Potential zur Unterstützung von umfangreichen Medienverteilungsdiensten bietet. Während die einzelnen Techniken gemeinsam genutzt werden können, um effiziente Medienverteilungsdienste anzubieten, können die Techniken unabhängig von einander genutzt werden, um Skalierbarkeit, Effizienz und Robustheit in Peer-to-Peer Overlay Netzwerken zu erreichen.