Tài liệu Đề tài Tìm hiểu giao thức IP multicast ứng dụng trong đào tạo điện tử: LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan kết quả đạt được trong luận văn là sản phẩm của
riêng cá nhân tôi, không sao chép lại của người khác. Luận văn là kết quả của
quá trình học tập, nghiên cứu và làm việc nghiêm túc trong suốt hơn hai năm
học cao học. Trong toàn bộ nội dung của luận văn, những điều được trình bày
hoặc là kết quả nghiên cứu của cá nhân hoặc là kết quả tổng hợp từ nhiều
nguồn tài liệu khác. Những kết quả nghiên cứu nào của cá nhân đều được chỉ
ra rõ ràng trong luận văn. Các thông tin tổng hợp hay các kết quả lấy từ nhiều
nguồn tài liệu khác thì được trích dẫn một cách đầy đủ và hợp lý. Tất cả các
tài liệu tham khảo đều có xuất xứ rõ ràng và được trích dẫn hợp pháp.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật theo
quy định cho lời cam đoan của mình.
Thái Nguyên, tháng 10 năm 2010
Người cam đoan
Trần Ngọc Sơn
Trang:
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG...................................................................................................
74 trang |
Chia sẻ: hunglv | Lượt xem: 1781 | Lượt tải: 1
Bạn đang xem trước 20 trang mẫu tài liệu Đề tài Tìm hiểu giao thức IP multicast ứng dụng trong đào tạo điện tử, để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan kết quả đạt được trong luận văn là sản phẩm của
riêng cá nhân tôi, không sao chép lại của người khác. Luận văn là kết quả của
quá trình học tập, nghiên cứu và làm việc nghiêm túc trong suốt hơn hai năm
học cao học. Trong toàn bộ nội dung của luận văn, những điều được trình bày
hoặc là kết quả nghiên cứu của cá nhân hoặc là kết quả tổng hợp từ nhiều
nguồn tài liệu khác. Những kết quả nghiên cứu nào của cá nhân đều được chỉ
ra rõ ràng trong luận văn. Các thông tin tổng hợp hay các kết quả lấy từ nhiều
nguồn tài liệu khác thì được trích dẫn một cách đầy đủ và hợp lý. Tất cả các
tài liệu tham khảo đều có xuất xứ rõ ràng và được trích dẫn hợp pháp.
Tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và chịu mọi hình thức kỷ luật theo
quy định cho lời cam đoan của mình.
Thái Nguyên, tháng 10 năm 2010
Người cam đoan
Trần Ngọc Sơn
Trang:
MỤC LỤC
DANH MỤC BẢNG..............................................................................................................4
DANH MỤC HÌNH ẢNH......................................................................................................5
MỞ ĐẦU................................................................................................................................7
1. Đặt vấn đề ......................................................................................................................7
2. Mục tiêu luận văn ..........................................................................................................7
3. Hướng tiếp cận ..............................................................................................................8
4. Kết cấu của luận văn......................................................................................................8
CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ IP MULTICAST............................................9
1.1. Khái quát về IP Multicast............................................................................................9
1.1.1. Các thành phần cơ bản.........................................................................................9
1.1.2 Địa chỉ Multicast ................................................................................................10
1.1.3 Cây phân phối multicast .....................................................................................11
1.2. Định tuyến Multicast ................................................................................................18
1.2.1 Giao thức định tuyến multicast véctơ khoảng cách ...........................................18
1.2.2 Giao thức PIM Dense mode ..............................................................................20
1.2.2.1 Tìm kiếm hàng xóm ....................................................................................21
1.2.2.2 Cắt nhánh .....................................................................................................22
1.2.2.3 Cơ chế xác nhận ..........................................................................................23
1.2.2.4 Ghép nhánh ..................................................................................................23
1.2.3 PIM Sparse Mode ...............................................................................................24
1.2.3.1 Cây chia sẻ ...................................................................................................24
1.2.3.2 Cây đường đi ngắn nhất ..............................................................................24
1.2.3.3 Thông điệp Join/Prune ................................................................................25
1.2.3.4 Đăng ký nguồn dữ liệu ................................................................................25
1.2.3.5 Chuyển từ cây chia sẻ sang cây đường đi ngắn nhất ...................................27
1.2.4 Multicast Open Shortest Path First (MOSPF) ....................................................27
1.2.4.1 Định tuyến multicast trong vùng .................................................................27
1.2.4.2 Định tuyến multicast trên nhiều vùng .........................................................29
1.2.4.3. Định tuyến multicast trên các AS ...............................................................32
CHƯƠNG 2: ĐÀO TẠO ĐIỆN TỬ DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ IP MULTICAST..........33
2.1. Một số công nghệ mạng phục vụ cho hệ thông đào tạo điện tử................................33
2.1.1. Giao thức ITU H.323:........................................................................................33
2.1.1.1.Tổng quan:....................................................................................................33
2.1.1.2.Cấu trúc của H.323:......................................................................................34
2.1.1.3.Chồng giao thức H.323:...............................................................................34
2.1.1.4. Hoạt động của H.323:..................................................................................35
2.1.1.5. Mô hình mạng cơ bản của H.323:...............................................................35
2.1.2.Giao thức khởi tạo phiên SIP:.............................................................................36
2.1.2.1.Tổng quan:....................................................................................................36
2.1.2.2. Cấu trúc của SIP:.........................................................................................37
2.1.2.3.Tổng quan về hoạt động của SIP:.................................................................39
2.1.2.4. Hoạt động chính của SIP:............................................................................42
2.1.2.5. Mô hình liên mạng giữa SIP và H.323:.......................................................43
2.2. Đào tạo điện tử dựa trên công nghệ IP Multicast......................................................44
2.2.1. Giới thiệu............................................................................................................45
2
Trang:
2.2.2. Dịch vụ E-Learning............................................................................................46
2.2.3 Kiến trúc hệ thống...............................................................................................48
2.2.4. Chất lượng dịch vụ QOS....................................................................................50
2.2.5. E-Learning dịch vụ và tính năng........................................................................51
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐÀO TẠO ĐIỆN TỬ DỰA TRÊN CÔNG
NGHỆ IP MULTICAST......................................................................................................53
3.1. Mục tiêu và yêu cầu dựng ứng dụng.......................................................................53
3.2. Công cụ MBone:.......................................................................................................56
3.3. Xây dựng hệ thống Đào tạo điện tử dựa trên công nghệ Multicast...........................58
3.3.1. Cài đặt và cấu hình máy chủ Linux....................................................................62
3.3.1.1. Đặt địa chỉ IP: .............................................................................................62
3.3.1.2. Thiết lập định tuyến (route) hỗ trợ Multicast..............................................63
3.3.1.3. Cấu hình ZEBRA:.......................................................................................63
3.3.1.4. Khởi động các dịch vụ mạng: .....................................................................65
3.3.1.5. Kiểm tra lưu lượng trên NIC: .....................................................................66
3.3.2. Demo hệ thống truyền Video.............................................................................67
3.3.2.1. Thao tác trên LAN 1 (Máy nguồn phát tín hiệu Video)..............................67
3.3.2.2. Thao tác trên LAN 2 (Các máy nhận Video)..............................................69
KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC.......................................................................................................71
KẾT LUẬN..........................................................................................................................72
NHỮNG KIẾN NGHỊ NGHIÊN CỨU TIẾP THEO...........................................................73
TÀI LIỆU THAM KHẢO....................................................................................................74
3
Trang:
DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1: Thông điệp IGMPv13......................................................................................13
Bảng 1.2: Các trường trong thông điệp IGMPv1.............................................................13
Bảng 1.3: Thông điệp IGMPv2 .......................................................................................14
Bảng 1.4: Các trường trong thông điệp IGMPv2.............................................................14
Bảng 1.5: Các trường trong thông điệp IGMPv3 ............................................................16
Bảng 2.1. vic và chuột tham số QoS được sử dụng để điều chỉnh hồ sơ các ứng dụng . 50
Bảng 3.1. Thiết lập các thông số cho các phương thức khác nhau QoS thích.................57
4
Trang:
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Các thành phần tham gia vào IP Multicast............................................9
Hình 1.2: Định dạng của địa chỉ IP lớp D ...........................................................10
Hình 1.3: Ánh xạ địa chỉ IP multicast sang địa chỉ MAC ...................................10
Hình 1.4: Cây đường đi ngắn nhất của host A ....................................................12
Hình 1.5: Cây chia sẻ..........................................................................................12
Hình 1.6: Tìm hàng xóm trong DVMRP.............................................................19
Hình 1.7: Cắt nhánh trong DVMRP....................................................................19
Hình 1.8: Ghép nhánh trong DVMRP.................................................................20
Hình 1.9: Cây phân phối PIM-DM......................................................................22
Hình 1.10: Cắt nhánh trong PIM-DM..................................................................22
Hình 1.11: Xác nhận trong PIM-DM...................................................................23
Hình 1.12: Ghép nhánh trong PIM-DM...............................................................24
Hình 1.13: Một vùng MOSPF chứa nguồn và thành viên nhóm multicast G......28
Hình 1.14 Thông điệp nhóm tóm tắt trong vùng đường trục...............................30
Hình 1.15 Cây đường đi ngắn nhất SPTs trong vùng đường trục........................30
Hình 1.16 Nguồn trong vùng không phải đường trục..........................................31
Hình 1.17. Lưu lượng multicast xuống các miền MOSPF ..................................32
Hình 2.1: Cấu trúc của H.323.............................................................................34
Hình 2.2: Chồng giao thức H.323.......................................................................34
Hình 2.3. Các giai đoạn chính của H.323...........................................................35
Hình 2.4. Mô hình H.323 cơ bản thông qua Internet..........................................35
Hình 2.5. Redirect Server...................................................................................39
Hình 2.6. Hoạt động của Proxy server................................................................42
Hình 2.7. Hoạt động của Redirect server............................................................42
Hình 2.8. Kết hợp SIP và H.323 sử dụng TDM..................................................43
Hình 2.9. Kết hợp SIP và H.323 sử dụng Proxy đa giao thức.............................43
Hình 2.10. Kết hợp SIP và H.323 không dùng kết nối........................................44
5
Trang:
Hình 2.11. QoS dung sai ứng dụng chung các loại âm thanh và video ...............47
Hình 2.12. hệ thống của kiến trúc........................................................................48
Hinh 3.1. BW nhu cầu cho từng chế độ QoS.......................................................59
Hình 3.2. CPU nhu cầu cho từng chế độ QoS.....................................................59
Hình 3.3. Tuyến tính phân phối băng thông bằng cách sử dụng các ứng dụng mặc
định, thích ứng không được sử dụng...................................................................60
Hình 3.4. Tăng số lượng các thành viên trong nhóm đang hoạt động bằng cách sử
dụng thích ứng để phân phối lại nguồn mạng.....................................................60
Hình 3.5 - Hình thức QoS thông qua hệ thống phải đối mặt với điều kiện nguồn tài
nguyên có sẵn......................................................................................................61
Hình 3.6. Sơ đồ hệ thống.....................................................................................62
Hình 3.7. Khởi động Vic.....................................................................................67
Hình 3.8. Kết quả 1.............................................................................................68
Hình 3.9. Kết quả 2.............................................................................................69
Hình 3.10. Kết quả 3...........................................................................................70
6
Trang:
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Mạng máy tính và các ứng dụng trên mạng máy tính ngày càng trở
nên thông dụng, nhu cầu chuyển một lượng rất lớn các thông tin đến nhiều
nơi trong cùng một thời gian là rất cần thiết. Phần lớn các ứng dụng trên mạng
hiện nay sử dụng phương pháp truyền dữ liệu unicast, đó là phương pháp
truyền dữ liệu từ điểm tới điểm.
Trong thực tế hiện nay nhu cầu phải thường xuyên gửi dữ liệu từ một
điểm tới nhiều điểm, phương pháp truyền dữ liệu unicast không hiệu quả.
Trường này sử dụng unicast thì cùng một dữ liệu sẽ phải được đóng gói nhiều
lần và lần lượt gửi chúng tới từng điểm đích. Một cách khác để thực hiện việc
truyền dữ liệu từ một điểm đến nhiều điểm thì có thể sử dụng giao thức
broadcast, đây là phương pháp gửi dữ liệu từ một điểm đến tất cả các điểm
trên mạng. Cả hai phương pháp trên đều gây nên những sự lãng phí tài
nguyên mạng, trong trường hợp này với hạ tầng cơ sở mạng như hiện nay
giao thức multicast thay thế là tốt nhất, giúp ta tiết kiệm được băng thông
mạng cũng như cải thiện được tốc độ truyền dữ liệu. Multicast là phương
pháp truyền dữ liệu từ điểm tới nhiều điểm, trong đó một nguồn dữ liệu sẽ gửi
tới một nhóm thông qua địa chỉ nhóm multicast. Phương pháp multicast có
các giao thức cho phép các máy tính có thể đơn giản gia nhập vào nhóm để
nhận dữ liệu hay huỷ bỏ nhóm, các giao thức định tuyến cũng được xây dựng
cho phép các ứng dụng có thể gửi dữ liệu một cách hiệu trên mạng.
2. Mục tiêu luận văn
Xuất phát từ vấn đề nêu trên, luận văn “Tìm hiểu giao thức IP
multicast ứng dụng trong đào tạo điện tử” là đối tượng nghiên cứu với những
vấn đề tập trung chủ yếu như sau:
7
Trang:
- Tìm hiểu các thành phần cơ bản của quá trình truyền dữ liệu
multicast, cây multicast, chuyển tiếp multicast, cũng như quá trình tham gia
nhóm multicast thông qua giao thức Internet Group Management Protocol
(IGMP).
- Tìm hiểu các giao thức định tuyến được sử dụng trong multicast như
giao thức định tuyến Distance Vector Multicast Routing Protocol (DVMRP),
giao thức định tuyến Protocol Independent Multicast (PIM) và giao thức định
tuyến Multicast Open Shortest Path First (MOSPF).
- Ứng dụng giao thức IP Multicast trong đào tạo điện tử
3. Hướng tiếp cận
Với mục tiêu là tìm hiểu công nghệ IP multicast, luận văn được tiếp
cận theo hướng tập trung nghiên cứu các khái niệm, tìm hiểu các giao thức
phổ biến của multicast, từ đó chỉ ra được các ưu điểm nhược điểm cũng như
khả năng áp dụng của IP multicast vào các ứng dụng đào tạo điện tử.
4. Kết cấu của luận văn
Phần mở đầu
Chương 1: Tìm hiểu về công nghệ IP Multicast
Chương 2: Đào tạo điện tử dựa trên công nghệ IP Multicast
Chương 3: Xây dựng hệ thống đào tạo điện tử dựa trên công nghệ IP
Multicast
Kết quả đạt được
Kết luận
Những kiến nghị nghiên cứu tiếp theo
Tài liệu tham khảo
8
Trang:
CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU VỀ CÔNG NGHỆ IP
MULTICAST
1.1. Khái quát về IP Multicast
1.1.1. Các thành phần cơ bản
Để xây dựng hệ thống trao đổi được dữ liệu đầu tiên ta cần phải có các
máy tính và các router hỗ trợ giao thức multicast, khi đó các máy tính có thể
gửi hay nhận dữ liệu từ giao thức IP multicast.
Thứ nhất máy nguồn gửi dữ liệu qua giao thức multicast tới một địa
chỉ nhóm ( sử dụng một địa chỉ lớp D).
Thứ hai các máy trạm muốn nhận các gói tin multicast sẽ liên hệ với
router cục bộ để đăng ký tham gia nhóm và nhận dữ liệu.
Thứ ba các router sẽ sử dụng một giao thức định tuyến multicast để
xác định các mạng con và chuyển dữ liệu multicast tới các thành viên của
nhóm. Nếu mạng con không có thành viên của nhóm, router sẽ không chuyển
dữ liệu tới mạng đó.
9
Hình 1.1: Các thành phần tham gia vào IP Multicast
Trang:
1.1.2 Địa chỉ Multicast
IP multicast sử dụng địa chỉ lớp D từ 224.0.0.0 đến 239.255.255.255
để cho các thiết bị mạng có thể dễ dàng xác định được các địa chỉ multicast
bằng cách đọc 4 bit bên trái của một địa chỉ. Bốn bit này của một địa chỉ
multicast luôn luôn bằng 1110.
Class D
28 bits
1 1 1 0 Multicast Group ID
Hình 1.2: Định dạng của địa chỉ IP lớp D
Do không có cơ chế tương đương với giao thức phân giải địa chỉ như
trong truyền thông unicast, một dạng giá trị đặc biệt dành riêng cho địa chỉ
MAC của multicast sẽ được dùng. Các địa chỉ này bắt đầu bằng 01005E, phần
28 bit sau của địa chỉ IP multicast sẽ được ánh xạ vào 23 bit thấp của địa chỉ
MAC bằng một giải thuật đơn giản.
Cơ chế ánh xạ địa chỉ, chỉ có 23 bit cuối của địa chỉ là được chép từ
địa chỉ IP sang địa chỉ MAC còn 5 bit của địa chỉ IP không được chuyển sang
địa chỉ MAC. Cơ chế ánh xạ này có thể có 32 địa chỉ multicast khác nhau có
thể ánh xạ vào cùng một địa chỉ MAC. Vì vậy, khi một host nhận dữ liệu nó
Hình 1.3: Ánh xạ địa chỉ IP multicast sang địa chỉ MAC
10
Trang:
kiểm tra tất cả các frame có MAC mà nó quan tâm, sau đó host này phải kiểm
tra phần địa chỉ IP bên trong mỗi frame để nhận ra phần địa chỉ của từng
nhóm multicast.
Một số loại địa chỉ được dành riêng của multicast:
- Toàn bộ không gian địa chỉ multicast: 224.0.0.0 - 239.255.255.255.
- Địa chỉ link-local: 224.0.0.0 - 224.0.0.255 được dùng bởi các giao
thức định tuyến. Router sẽ không chuyển các gói tin có địa chỉ này. Các địa
chỉ bao gồm địa chỉ tất cả các host 224.0.0.1, tất cả các router 224.0.0.2, tất cả
các OSPF router 224.0.0.5 … đây là địa chỉ các nhóm cố định được định
nghĩa trước.
- Khoảng địa chỉ dành cho quản trị 239.0.0.0 - 239.255.255.255 được
dùng trong các miền multicast khác nhau. Địa chỉ này không được sử dụng
giữa các miền multicast nên nó có thể được dùng lại nhiều lần.
- Địa chỉ toàn cục 224.0.1.0 - 238.255.255.255 được dùng bởi bất cứ
đối tượng nào. Các địa chỉ này được sử dụng trên Internet, vì vậy địa chỉ này
phải duy nhất.
1.1.3 Cây phân phối multicast
Để phân phối dữ liệu multicast tới tất cả các máy nhận, cây phân phối
multicast được sử dụng, nó có tác dụng điều khiển đường đi của dữ liệu
truyền trên mạng. Có hai loại cơ bản của cây phân phối
* Cây nguồn: Là cây với gốc của nó chính là nguồn dữ liệu multicast
và các nhánh của nó dẫn tới các đầu cuối nhận dữ liệu trên mạng. Do loại cây
này sử dụng đường đi ngắn nhất nên gọi là cây đường đi ngắn nhất (Shortest
Path Tree – SPT).
11
Trang:
* Cây chia sẻ: Là cây sử dụng một gốc chung duy nhất tại một điểm đã chọn
trên mạng. Gốc sẻ này còn được gọi là điểm hẹn (Rendezvous Point – RP).
Khi sử dụng cây chia sẻ, nguồn phải gửi lưu lượng của nó tới gốc sau đó lưu
lượng này được chuyển tiếp theo các nhánh của cây đến các đầu cuối nhận dữ
liệu.
Hình 1.4: Cây đường đi ngắn nhất của
host A
Hình 1.5: Cây chia sẻ
12
Trang:
Dữ liệu multicast từ host A và host D được gửi tới gốc cây là router D
và theo nhánh cây đến hai máy nhận là host B và host C. Tất cả các nguồn
trong nhóm multicast cùng sử dụng chung một cây chia sẻ, ký hiệu (*, G)
được sử dụng để biểu diễn cây.
- Trong đó * :là tất cả các nguồn
- G: là địa chỉ nhóm multicast.
Vì thế cây chia sẻ trong hình 1.5 có thể được viết (*, 224.2.2.2). Cây
chia sẻ được chia làm hai loại: cây một chiều và cây hai chiều. Trong cây hai
chiều dữ liệu có thể truyền lên và xuống để tới tất cả các máy nhận.
1.1.4 Giao thức quản lý nhóm Internet
Để nhận dữ liệu multicast từ một nguồn, các máy nhận đầu tiên phải
tham gia vào một nhóm multicast, được xác định thông qua địa chỉ multicast.
Một host có thể tham gia vào một nhóm multicast bằng cách gửi các yêu cầu
đến router gần nhất. Thao tác này được thực hiện thông qua giao thức quản lý
nhóm IGMP (Internet Group Management Protocol). Giao thức IGMP phát
triển từ giao thức Host Membership Protocol. IGMP phát triển từ IGMPv1
(RFC 1112) đến IGMPv2 (RFC 2236) và phiên bản cuối cùng IGMPv3 (RFC
3376). Các thông điệp IGMP được đóng gói trong IP datagram với trường
protocol number bằng 2, trong đó trường TTL (Time To Live) có giá trị bằng
1. Các gói IGMP chỉ được truyền trong LAN và không được tiếp tục chuyển
sang LAN khác do giá trị TTL của nó. Hai mục đích quan trọng nhất của
IGMP là:
- Thông báo cho router multicast biết rằng có một máy muốn nhận dữ
liệu từ một nhóm multicast.
- Thông báo cho router biết có một máy muốn rời nhóm multicast
13
Trang:
* Giao thức IGMPv1: Bao gồm 2 loại thông điệp là Host Membership
Report và Host Membership Query. Định dạng của thông điệp IGMPv1 được
thể hiện như sau:
0 3 4
7
8
15
16
31
Version Type Unused Checksum
Group Address
Bảng 1.1: Thông điệp IGMPv1
Giá trị của các trường trong IGMPv1 được mô tả:
Tên trường Độ dài Mô tả
Version 4 bit Chỉ định phiên bản của giao thức và luôn có giá trị là 1
Type 4 bit
Xác định 2 kiểu thông điệp có giá trị:
0x1 cho Host Membership Query
0x2 cho Host Membership Report
Unused 8 bit Chứa giá trị 0 khi gửi và bị bỏ qua khi nhận
Checksum 16 bit Dùng để kiểm tra lỗi trong quá trình truyền dữ liệu
Group
Address
32 bit
Được gán về giá trị 0.0.0.0 khi router gửi gói tin Host
Membership Query và được gán giá trị địa chỉ nhóm
multicast khi một máy gửi thông điệp Host Membership
Report
Bảng 1.2: Các trường trong thông điệp IGMPv1
* Giao thức IGMPv2
Giao thức IGMP phiên bản 2 là sự mở rộng các chức năng của IGMP
phiên bản 1 bao gồm:
- Một phương thức để xác định router nào sẽ gửi các thông điệp truy
vấn multicast khi có nhiều router cùng kết nối vào một mạng con.
- Một thông điệp mới được sử dụng khi một host muốn rời nhóm.
- Một thông điệp mới cho phép router truy vấn cho từng nhóm cụ thể
thay vì tất cả các nhóm.
- Phiên bản mới của thông điệp Host Membership Report. Định dạng
của thông điệp IGMPv2 được thể hiện như trong bảng 1.3:
14
Trang:
0
7
8
15
16
31
Type Max
RTime
Checksum
Group Address
Bảng 1.3: Thông điệp IGMPv2
Giá trị của các trường trong IGMPv2 được mô tả:
Tên trường Độ dài Mô tả
Type 8 bit
Xác định 4 kiểu thông điệp có giá trị:
0x11 cho Host Membership Query
0x12 cho IGMPv1 Host Membership Report
0x16 cho IGMPv2 Host Membership Report
0x17 cho Leave Group Message
Maximum
Response Time
8 bit
Chỉ ra khoảng thời gian tối đa (tính bằng giây) mà
một host có thể phản hồi thông tin truy vấn, chỉ sử
dụng trong các thông điệp truy vấn
Checksum 16 bit Dùng để kiểm tra lỗi trong quá trình truyền dữ liệu
Group Address 32 bit
Được gán giá trị 0.0.0.0 trong gói tin truy vấn và
gán địa chỉ nhóm nếu thông điệp là cho từng nhóm
cụ thể. Các thông điệp Host Membership Report
hoặc thông điệp Leave Group có thể mang địa chỉ
của nhóm trong trường này
Bảng 1.4: Các trường trong thông điệp IGMPv2
15
Trang:
* Giao thức IGMPv3
IGMP phiên bản 3 mở rộng chức năng của IGMPv2 bằng việc hỗ trợ
tính năng multicast cho từng nguồn cho phép các host lọc dữ liệu đi vào dựa
trên địa chỉ IP nguồn. Với IGMPv3 có thể có nhiều nguồn cho một dòng dữ
liệu multicast vì thế các host có thể gia nhập nhóm và nhận dữ liệu từ các
nguồn gần nhất. IGMPv3 còn cải tiến thông điệp Host Membership Query và
thêm phiên bản mới của Host Membership Report.
- Lọc dữ liệu là khả năng cho phép một host chỉ ra nó sẽ nhận nguồn
dữ liệu multicast từ địa chỉ nguồn xác định. IMGPv3 cho phép một host chỉ
rõ hai thuộc tính sau đây cho các nhóm multicast cụ thể:
+ Danh sách các nguồn mà host nhận dữ liệu.
+ Danh sách các nguồn mà host không nhận dữ liệu.
- Thông điệp IGMPv3 Host Membership Query có cùng giá trị kiểu
và có cùng định dạng với IGMPv2 Host Membership Query ngoại trừ nó
thêm một số trường ở sau trường địa chỉ nhóm. Các trường này cung cấp các
tham số truy vấn cho router và chỉ rõ các nguồn được chấp nhận và không
được chấp nhận ứng với mỗi nhóm multicast. Danh sách các nguồn được chấp
nhận và không chấp nhận chỉ được sử dụng cho truy vấn tới một nhóm cụ thể
có sử dụng tính năng lọc dữ liệu.
16
Trang:
Bảng mô tả các trường trong thông điệp IGMPv3 Host Membership Query:
Tên trường Độ dài Mô tả
Type
8 bit Xác định 4 kiểu thông điệp có giá trị: 0x11
cho Host Membership Query
Maximum
Response Time
8 bit
Chỉ ra khoảng thời gian tối đa (tính bằng giây)
mà một host có thể phản hồi thông tin truy
vấn, chỉ sử dụng trong các thông điệp truy vấn
Checksum 16 bit
Dùng để kiểm tra lỗi trong quá trình truyền dữ
liệu
Group Address 32 bit
Được gán giá trị 0.0.0.0 trong gói tin truy vấn
và gán địa chỉ nhóm nếu thông điệp là cho
từng nhóm cụ thể. Các thông điệp
Membership Report hoặc thông điệp Leave
Group có thể mang địa chỉ của nhóm trong
trường này
Reserved (Dành
riêng)
4 bit
Chứa giá trị 0 khi gửi và bị bỏ qua khi nhận
Suppress 1 bit
Gán giá trị 1 để chi rõ các router nhận dừng
cập nhật thời gian khi nhận một truy vấn
Querier’s Robustness
Variable (QRV)
3 bit
Chỉ ra các gói datagram mong đợi trên mạng.
IGMP có thể lấy lại QRV-1 gói datagram bị
mất
Querier’s Query
Interval Code(QQIC)
8 bit
Chỉ ra khoảng thời gian tính bằng giây mà
router đợi giữa hai truy vấn thông thường
Number of Sources 16 bit
Chỉ số lượng địa chỉ nguồn chứa thông điệp
truy vấn
Source Addresses 32 bit Chứa địa chỉ IP của nguồn multicast
Bảng 1.5: Các trường trong thông điệp IGMPv3
17
1.2. Định tuyến Multicast
Được phân thành ba loại chính gồm:
- Giao thức hoạt động theo mô hình tập trung (Dense Mode) như
DVMRP và PIM-DM. Hoạt động theo cơ chế quảng bá và loại bỏ trong đó
các router cho rằng trên các mạng còn tồn tại ít nhất một máy nhận dữ liệu
multicast, vì thế chúng gửi dữ liệu xuống tất cả các mạng cho đến khi nhận
được thông báo dừng gửi dữ liệu. Với cơ chế này các giao thức dense mode
phù hợp với các mạng máy tính nhỏ, trong đó lưu lượng multicast được
truyền tới hầu hết các máy trên mạng.
- Giao thức hoạt động theo mô hình phân tán (Sparse Mode) như PIM-
SM và CBT. Hoạt động theo cách ngược lại, các router sẽ không gửi dữ liệu
lên mạng trừ khi nó nhận được yêu cầu gửi dữ liệu từ các máy nhận. Điều này
làm giảm dữ liệu dư thừa truyền trên mạng, giúp cho các giao thức sparse
mode phù hợp với các mạng lớn, với số lượng các máy tham gia nhận dữ liệu
nhiều nhưng nằm rải rác trên các mạng con.
- Giao thức hoạt động theo mô hình trạng thái liên kết như MOSPF.
1.2.1 Giao thức định tuyến multicast véctơ khoảng cách
DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol) là giao thức
định tuyến multicast đầu tiên được sử dụng phổ biến. DVMRP được phát
triển dựa trên giao thức định tuyến unicast Routing Information Protocol
(RIP) với một số thay đổi để phù hợp với cơ chế multicast.
* Tìm kiếm hàng xóm: Là quá trình quan trọng các router sử dụng
giao thức DVMRP cần phải duy trì một danh sách các router hàng xóm để
thực hiện chuyển tiếp multicast. Điều này đặc biệt đúng khi DVMRP hoạt
động trên mạng đa truy cập như mạng Ethernet, vì trên mạng có thể có nhiều
router DVMRP cùng tham gia.
* Cắt nhánh: DVMRP sử dụng cây nguồn để điều khiển đường đi
của luồng dữ liệu, ban đầu dữ liệu multicast được gửi xuống tất cả các nhánh
của cây. Để giảm lưu lượng dư thừa cần có một cơ chế cắt bỏ các nhánh cây
mà trên đó không có các máy nhận dữ liệu. Tại các router không có máy nhận
dữ liệu kết nối trực tiếp thì router đó gọi là router lá, router này gửi một thông
điệp DVMRP Prune lên cây multicast để yêu cầu dừng gửi dữ liệu và cắt bỏ
nhánh khỏi cây multicast.
Hình 1.7: Cắt nhánh trong DVMRP
Hình 1.6: Tìm hàng xóm trong DVMRP
* Ghép nhánh: Để thực hiện ghép nhánh thì router gửi một thông
điệp DVMRP Graft tới router phía trên để thông báo nó muốn được ghép
nhánh trở lại cây multicast. Sau khi router phía trên nhận được nó sẽ phản hồi
lại bằng thông điệp Graft-Ack và chuyển tiếp lưu lượng multicast xuống
router phía dưới.
1.2.2 Giao thức PIM Dense mode
Là giao thức multicast hoạt động độc lập với giao thức định tuyến IP
unicast. PIM (Protocol Independent Multicast) không quan trọng giao thức
nào được sử dụng để tạo ra bảng định tuyến unicast (bao gồm cả bảng định
tuyến tĩnh) trên router, mà nó sử dụng thông tin từ bảng định tuyến unicast để
thực hiện quá trình kiểm tra Reverse Path Forwarding (RPF) từ đó đưa ra
quyết định gửi dữ liệu. Bởi vì PIM không phải dùy trì dữ liệu của bảng định
tuyến, nó không cần thực hiện các thao tác gửi và nhận, thông báo cập nhật
đuờng đi trong bảng định tuyến giữa các router như các giao thức khác, điều
đó làm giảm đáng kể lưu lượng truyền trên mạng. PIM có thể cấu hình để
Hình 1.8: Ghép nhánh trong DVMRP
hoạt động theo hai cơ chế là dense mode và sparse mode, trong phần này trình
bày về PIM (PIM – DM) bao gồm các quá trình cơ bản như: tìm kiếm hàng
xóm, cắt bỏ và ghép nhánh trên cây phân phối multicast, cơ chế xác nhận.
1.2.2.1 Tìm kiếm hàng xóm
* Thông điệp Hello: Cũng như giao thức DVMRP, PIM-DM sử dụng
cơ chế tìm kiếm router hàng xóm. Trong PIM-DMv1 thông điệp tìm kiếm có
tên là Router Query được đóng gói trong thông điệp IGMP và được gửi tới
224.0.0.2 (địa chỉ all-routers). Trong PIM-DMv2 thông điệp thăm dò có tên là
Hello được gửi theo chu kỳ 30 giây tới 224.0.0.13 (địa chỉ all-PIM-routers).
Trong thông điệp Hello chứa giá trị Holdtime là thời gian hiệu lực được kết
nối giữa hai máy.
* Router được chỉ định: Thông điệp PIM Hello vừa để thiết lập liên
kết hàng xóm vừa sử dụng để tìm ra router được chỉ định để gửi dữ liệu
(Designated Router – DR) cho mạng đa truy cập. Thông điệp Hello để các
router biết được router nào trên mạng có giá trị địa chỉ IP cao nhất được chọn
làm DR cho mạng. Trong một phân đoạn mạng có nhiều router cùng tồn tại,
người quản trị cần chỉ định một router là DR. Tuy nhiên việc thay đổi địa chỉ
IP của router để chỉ định một router là DR thường khó khăn hoặc không thể
thực hiện. Để thực hiện điều này, trong thông điệp PIMv2 Hello thêm vào
một lựa chọn về độ ưu tiên DR-Priority. Khi đó các router có độ ưu tiên cao
sẽ được chọn làm DR, nếu có hai hay nhiều router cùng độ ưu tiên thì giá trị
IP được so sánh để bầu chọn.
* Cây phân phối multicast: Sử dụng cây nguồn (hay cây đường đi
ngắn nhất) chỉ ra quá trình phân phối dữ liệu tới các máy nhận trên mạng. Các
cây nguồn được xây dựng bằng cách sử dụng cơ chế quảng bá và loại bỏ
(Flood and Prune) ngay khi nguồn multicast bắt đầu truyền dữ liệu. Không
như DVMRP là giao thức sử dụng bảng định tuyến multicast của riêng nó,
PIM-DM sử dụng thông tin về hàng xóm của nó để xây dựng cây nguồn.
Trong PIM-DM các router kết nối với nguồn được cho là ở trên cây đường đi
ngắn nhất SPT. Cây SPT ban đầu chính là cây quảng bá (Broadcast Tree) vì
router gửi dữ liệu tới tất cả các hàng xóm của nó, mà không biết trên các
router đó có tồn tại các máy nhận dữ liệu hay không.
1.2.2.2 Cắt nhánh
Khi thấy có luồng dữ liệu dư thừa router PIM-DM gửi thông điệp cắt
nhánh Prune lên router phía trên để thông báo cắt nhánh.
Hình 1.10: Cắt nhánh trong PIM-DM
Hình 1.9: Cây phân phối PIM-DM
1.2.2.3 Cơ chế xác nhận
Một router nhận dữ liệu multicast trên cổng mà cổng đó cũng gửi dữ
liệu từ nguồn, thì router sẽ gửi một thông điệp PIM Assert tới cổng mà nó
nhận dữ liệu để tìm ra router được lựa chọn. Trong thông điệp PIM Assert
chứa giá trị metric tới nguồn, và router nào có giá trị metric tốt nhất sẽ được
chọn làm router gửi dữ liệu. Các router khác sẽ ngừng gửi dữ liệu và loại bỏ
cổng của nó ra khỏi cây multicast. Trong trường hợp nhiều router có cùng
metric, thì xét chọn router nào có địa chỉ IP cao nhất.
1.2.2.4 Ghép nhánh
Khi cần ghép nhánh thì router đó sẽ gửi một thông điệp Graft tới
router trên nó để yêu cầu nhận dữ liệu. Router trên nó nhận thông điệp và trả
lời bằng cách gửi lại một thông điệp Graft-Ack thông báo đã được ghép
nhánh.
Hình 1.11: Xác nhận trong PIM-DM
1.2.3 PIM Sparse Mode
1.2.3.1 Cây chia sẻ
Các hoạt động của PIM-SM xoay quanh một cây chia sẻ một chiều,
trong đó gốc cây được gọi là điểm hẹn RP (Rendezvous Point). Cây chia sẻ
còn có một tên khác là cây RP được viết tắt là RPT vì gốc của nó ở tại điểm
RP. Router ở chặng cuối muốn nhận dữ liệu từ một nhóm multicast nó sẽ
tham gia vào cây chia sẻ. Khi router không muốn nhận dữ liệu từ nhóm
multicast nữa nó sẽ cắt bỏ khỏi cây chia sẻ.
1.2.3.2 Cây đường đi ngắn nhất
Giao thức PIM-SM người dùng có thể nhận dữ liệu multicast thông
qua cây đường đi ngắn nhất SPT. Bằng cách tham gia cây SPT dữ liệu
multicast sẽ được đưa trực tiếp tới máy nhận mà không thông qua router RP,
điều đó giúp giảm tải trên router RP. Nhược điểm của cây SPT là router phải
tạo và duy trì các thực thể trạng thái (S, G) trong bảng định tuyến multicast.
Hình 1.12: Ghép nhánh trong PIM-DM
1.2.3.3 Thông điệp Join/Prune
Các phần trước đây đã nhắc đến thông điệp PIM Join và PIM Prune
như hai thông điệp khác nhau với mục đích làm sáng tỏ quá trình tham gia
hay cắt bỏ nhánh. Tuy nhiên thức tế PIM chỉ sử dụng một thông điệp đơn
Join/Prune cho cả hai chức năng. Mỗi thông điệp Join/Prune chứa cả hai
danh sách Join và Prune và một trong hai danh sách đó có thể rỗng. Các thực
thể Join và Prune trong thông điệp Join/Prune có cùng một định dạng chung,
bao gồm các thông tin sau:
- Địa chỉ nguồn multicast: địa chỉ IP của nguồn multicast để thực
hiện quá trình Join hay Prune, nếu cờ Wildcard được bật thì trường này chứa
địa chỉ của router RP.
- Địa chỉ nhóm multicast: địa chỉ nhóm multicast để thực hiện quá
trình Join hay Prune.
- Cờ Wildcard (WC bit): chỉ ra rằng thực thể là một thông điệp (*,
G) Join/Prune.
- Cờ RP Tree (RP bit): thông điệp Join/Prune là thích hợp và cần được
gửi lên cây chia sẻ.
1.2.3.4 Đăng ký nguồn dữ liệu
Trong cây chia sẻ PIM-SM chúng ta đã biết cách router gửi thông điệp
(*, G) tới cây chia sẻ cho nhóm multicast G. Tuy nhiên PIM-SM sử dụng cây
chia sẻ một chiều nên dữ liệu multicast chỉ có thể đi theo chiều từ gốc cây
xuống các nhánh. Vì thế nguồn dữ liệu cần phải có một cách khác để gửi dữ
liệu của nó tới router RP. Tuy nhiên trước tiên router RP cần phải được thông
báo về nguồn đang tồn tại. Để làm điều này PIM-SM sử dụng thông điệp PIM
Register và Register-Stop để thực hiện quá trình đăng ký nguồn dữ liệu. Quá
trình này sẽ thông báo với router RP một nguồn đang hoạt động và phân phối
các gói tin multicast đầu tiên tới RP để tiếp tục được gửi xuống các nhánh.
* Thông điệp PIM Register
Thông điệp PIM Register được gửi từ router DR kết nối với nguồn dữ
liệu tới router RP, với hai mục đích là:
- Báo cho router RP biết rằng S là nguồn hoạt động và đang gửi dữ
liệu tới nhóm G
- Gửi các gói tin multicast đầu tiên từ S tới RP để gửi xuống cây chia
sẻ tới máy nhận. Khi một nguồn multicast bắt đầu gửi dữ liệu, router DR nhận
gói tin multicast từ nguồn và tạo một thực thể trạng thái (S, G) trong bảng
định tuyến multicast. Tiếp đó router DR đóng gói mỗi gói tin multicast trong
các thông điệp PIM Register riêng rẽ và gửi tới router RP. Khi router RP nhận
một thông điệp PIM Register, đầu tiên nó sẻ mở gói thông điệp và nhận được
gói tin multicast trong đó. Nếu gói tin là của một nhóm multicast có các máy
nhận RP gửi gói tin xuống các nhánh cây phù hợp. Sau đó router RP tham gia
vào cây đường đi ngắn nhất của nguồn S và có thể nhận dữ liệu trực tiếp từ
nguồn mà không cần nhận thông qua thông điệp PIM Register nữa. Nếu như
gói tin multicast trong thông điệp PIM Register không có máy nào yêu cầu
nhận (lúc đó danh sách cổng ra cho trạng thái (S, G) là rỗng) thì router RP sẽ
loại bỏ thông điệp multicast và không gửi thông điệp Join trở lại nguồn.
* Thông điệp PIM Register – Stop
Router RP sử dụng thông điệp PIM Register-Stop để thông báo với
router DR ngừng việc gửi các thông điệp PIM Register khi thỏa mãn một
trong hai điều kiện sau:
- Khi router RP bắt đầu nhận dữ liệu multicast từ nguồn thông qua cây
(S, G) SPT giữa nguồn và RP.
- Khi router RP không cần nhận dữ liệu nữa vì trên nó không còn tồn
tại các máy nhận yêu cầu nhận dữ liệu multicast. Khi router DR nhận thông
điệp Register-Stop nó biết router RP không cần nhận dữ liệu nữa vì thế nó
ngừng việc đóng gói và gửi các thông điệp Register.
1.2.3.5 Chuyển từ cây chia sẻ sang cây đường đi ngắn nhất
PIM-SM hỗ trợ khả năng cho phép router DR ở chặng cuối (là
router kết nối trực tiếp với các máy nhận dữ liệu) có thể chuyển từ cây chia
sẻ sang cây SPT cho một nguồn multicast. Điều này được thực hiện tự động
thông qua việc đặt ra một ngưỡng SPT-Threshold của băng thông mạng, khi
giá trị băng thông đạt ngưỡng router DR sẽ tham gia vào cây SPT.
1.2.4 Multicast Open Shortest Path First (MOSPF)
Là một mở rộng của giao thức định tuyến unicast trạng thái liên kết
Open Shortest Path First (OSPF). MOSPF cung cấp sự mở rộng về định dạng
dữ liệu và các đặc tả hoạt động từ OSPF. Sự mở rộng này cho phép dữ liệu
multicast được truyền trên mạng OSPF bằng cách sử dụng cây đường đi ngắn
nhất như là một phần của các router MOSPF.
1.2.4.1 Định tuyến multicast trong vùng
MOSPF là mở rộng của giao thức định tuyến unicast OSPF và do vậy
đòi hỏi OSPF như giao thức định tuyến cơ sở. Khái niệm cơ bản của định
tuyến MOSPF trong miền dựa vào giả thiết trạng thái trong mô tả OSPF đó là
“nếu các router trong một miền biết các phân đoạn mạng có các thành viên
của nhóm multicast, các router đó có thể sử dụng thuật toán Dijkstra để xây
dựng cây đường đi ngắn nhất cho bất kỳ các cặp nhóm, mạng nguồn trong
vùng”.
Một mở rộng quan trọng của MOSPF trong định dạng dữ liệu để hỗ
trợ multicast là sử dụng một thông điệp quảng bá trạng thái liên kết của nhóm
(group Link-State Advertisement – LSA nhóm). Thông điệp LSA nhóm này
được phát tán định kỳ trong cả vùng giống như LSA của giao thức OSPF. Mỗi
LSA nhóm có các thông tin cơ bản sau: địa chỉ nhóm multicast, định danh
router quảng bá, danh sách các giao diện mạng của router (xác định bởi địa
chỉ IP) có các thành viên của nhóm. Sau khi cơ sở dữ liệu của các router
trong vùng được đồng bộ, sự kết hợp của LSA nhóm với router và mạng LSA
cung cấp cho mỗi router MOSPF thông tin cần thiết để xây dựng cây đường
đi ngắn nhất cho các cặp nhóm và mạng trong vùng. Để xây dựng cây này
mỗi router MOSPF sử dụng thuật toán Dijkstra để xây dựng một cây đường đi
ngắn nhất multicast đơn có gốc tại mạng nguồn.
Hình 1.13 chỉ ra kết quả của cây đường đi ngắn nhất MOSPF (N4, G)
SPT với gốc là mạng nguồn N4 và chứa nguồn 1 và 3. mạng N3 chỉ ra kết
quả cây (N3, G) SPT với gốc tại mạng nguồn N3 có chứa nguồn 2.
Hình 1.13: Một vùng MOSPF chứa nguồn và thành viên nhóm multicast G
1.2.4.2 Định tuyến multicast trên nhiều vùng
Phần này minh họa cơ chế mà MOSPF thực hiện để chuyển tiếp gói
tin giữa các vùng OSPF. Khi một nguồn multicast ở trong một vùng gửi tới
người nhận ở trong vùng khác. Cách thức MOSPF sử dụng để quản lý định
tuyến multicast trên nhiều vùng có nhiều điểm giống với cách OSPF thực
hiện. Trong OSPF các router kết một vùng thuộc lớp thứ hai tới vùng đường
trục được gọi là ABR (area border router- router trên biên của vùng) và được
chịu trách nhiệm để chuyển tiếp thông tin định tuyến (trong dạng của một
thông điệp tóm tắt LSA - summary LSA) và dữ liệu unicast giữa hai vùng.
Các router ABR không truyền tuyến đường hay các thông điệp LSA giữa các
vùng, mà chỉ truyền các thông điệp LSA tóm tắt giữa các vùng. Để hỗ trợ
multicast trên nhiều vùng, RFC 1584 định nghĩa chuyển tiếp multicast liên
vùng là một tập con của các OSPF ABR trong mạng và được cấu hình để thực
hiện các tác vụ multicast liên quan như: tóm tắt thông tin thành viên nhóm
trong vùng 0 và chuyển tiếp gói tin multicast giữa các vùng. Các router thực
hiện chức năng này được gọi là router multicast trên biên của vùng (multicast
area border routers – MABR). Để dữ liệu multicast theo cấu trúc phân cấp của
OSPF (từ vùng đường trục tới các vùng lớp thứ hai) router trên vùng đường
trục cần biết các router multicast trên biên của vùng (MABR) nào đang được
kết nối có thành viên hoạt động của nhóm multicast. Các router MABR tóm
tắt thông tin của thành viên nhóm multicast trong vùng và phát tán tới vùng
đường trục thông qua LSA nhóm. Tuy nhiên, không như OSPF LSA tóm tắt
được phát tán đối xứng xuyên qua biên của vùng, các LSA nhóm tóm tắt phát
tán không đối xứng và chỉ theo từ vùng không là đường trục sang vùng đường
trục.
Trong ví dụ này, vùng 1 chứa một thành viên của nhóm A (MA) và
hai thành viên nhóm B (MB). Thông tin thành viên trong nhóm được tóm tắt
trong thông điệp MABR1 và được phát tán đến vùng đường trục (vùng 0)
thông qua LSA nhóm. Tương tự vùng 2 chứa hai thành viên nhóm A và thông
tin được tóm tắt và phát tán tới vùng đường trục thông qua MABR2. Hình
1.15 chỉ ra 2 nguồn hoạt động S1 và S2 gửi dữ liệu tới các nhóm multicast
tương ứng B và A. Thông tin thành viên nhóm được phát tán tới vùng đường
trục bởi các router MABR1 và MABR2 cho biết đường đi từ nguồn tới các
nhóm. Theo đó cây (S1, B) và cây (S2, B) được xây dựng trong vùng đường
trục cho phép lưu lượng nhóm A và B được truyền tới vùng 1 và 2 một cách
thích hợp.
Hình 1.15 Cây đường đi ngắn nhất SPTs trong vùng đường trục
Hình 1.14 Thông điệp nhóm tóm tắt trong vùng đường trục
Trong ví dụ trên nằm trên vùng đường trục và dữ liệu được lấy xuống
tới các vùng không phải đường trục. Tuy nhiên trong thực tế thường xuyên
gặp phải trường hợp các nguồn khung nằm trên vùng đường trục, trong
trường hợp này MOSPF xử lý bằng cách định nghĩa một cờ để báo hiệu người
nhận multicast. Cờ báo hiệu đó chỉ ra router mong muốn nhận tất cả các dữ
liệu multicast. Tất cả các router multicast trên biên vùng (MABR) để nhận dữ
liệu multicast từ các nguồn trong vùng không phải đường trục và từ đó có thể
chuyển tiếp tới các router trên vùng đường trục nếu cần. Trên hình 1.16 thể
hiện mạng với nguồn (S1, B) và (S2, A) bây giờ ở trong mạng không phải
đường trục. Nguồn (S2, A) ở trên vùng 2 và cây đường đi ngắn nhất cho
trường hợp định tuyến cho nhiều vùng vẫn được xây dựng bình thường, tuy
nhiên lúc này MABR2 đánh dấu nhận dữ liệu muticast vì thế nó được thêm
vào cây SPT (S2, A). Tương tự trên vùng 1MABR1 cũng được thêm vào cây
đường đi ngắn nhất (S1, B). Lúc này dựa vào cây đường đi ngắn nhất trên
vùng đường trục các router MABR1 và MABR2 có thể tới các vùng.
Hình 1.16 Nguồn trong vùng không phải đường trục
1.2.4.3. Định tuyến multicast trên các AS
Cơ chế mà MOSPF thực hiện khả năng định tuyến trên các vùng tự trị
(autonomous system - AS). Trong định tuyến unicast OSPF sử dụng các
router tại biên của các vùng tự trị (autonomous system border routers -
ASBR) để chuyển tiếp dữ liệu tới các miền OSPF. Tương tự MOSPF
cũng sử dụng các router multicast trên vùng biên (Multicast AS Border
Routers - MASBR) để chuyển tiếp dữ liệu muticast tới các router trên vùng
đường. Khi lưu lượng vào từ một miền khác thông qua MASBR lưu lượng
này được chuyển qua đường trục tới MABR dựa vào LAS nhóm rút gọn. Tiếp
theo dữ liệu từ các router MABR tiếp tục được phát tán tới các thành viên
nhóm multicast dựa vào cây đường đi ngắn nhất được minh họa như trên hình
1.17.
Hình 1.17. Lưu lượng multicast xuống các miền MOSPF
CHƯƠNG 2: ĐÀO TẠO ĐIỆN TỬ DỰA TRÊN CÔNG
NGHỆ IP MULTICAST
2.1. Một số công nghệ mạng phục vụ cho hệ thông đào tạo điện tử
2.1.1. Giao thức ITU H.323:
2 .1.1.1.Tổng quan:
H323 là một tập các tiêu chuẩn từ ITU-T, nó định nghĩa một tập các
giao thức dùng để liên lạc bằng âm thanh và hình ảnh qua mạng máy tính.
Tiêu chuẩn H.323 đầu tiên được chính thức công bố và giải quyết các
vấn đề cấp phát đa phương tiện trên cơ sở kỹ thuật LAN. Tuy nhiên, khi mạng
Internet và IP trở nên phổ biến, nhiều giao thức tiêu chuẩn RFC và các kỹ
thuật đã được phát triển dựa trên một số ý tưởng của H.323.
H.323 định nghĩa chi tiết các hoạt động của các thiết bị người dùng,
các gateway và các trạm khác. Đầu cuối (endpoint) người dùng H.323 có thể
truyền thông thời gian thực, audio hai chiều, video hoặc dữ liệu với một kết
cuối người dùng H.323 khác. Đầu cuối cũng có thể truyền thông với gateway
H.323 hoặc đơn vị điều khiển đa điểm MCU.
2 .1.1.2.Cấu trúc của H.323:
H.323 là một giao thức có cấu trúc gồm 4 thành phần: đầu cuối,
Gateway, Gatekeeper và đơn vị điều khiển đa điểm MCU (Multipoint Control
Unit). Cấu trúc này được mô tả như trong hình sau:
2.1.1.3.Chồng giao thức H.323:
Hình 2.1: Cấu trúc của H.323
Đầu cuối H.323
Gatekeeper
MCU
Gateway
Đầu cuối H.323
ISDN
PSTN
H.225
(Q.931) H.245 T.120
G.7xx H.26x
RTP
RTCP RAS
TCP UDP
IP
Hình 2.2: Chồng giao thức H.323
Điều khiển Dữ liệu Audio Video Điều khiển
2.1.1.4. Hoạt động của H.323:
Giao thức H.323 bao gồm nhiều hoạt động để hỗ trợ truyền thông giữa
người dùng và các đầu cuối khác, các gateway và MCU. Hình 2.3 trình bày
các giai đoạn chính trong quá trình thiết lập cuộc gọi giữa hai điểm cuối
H.323.
2.1.1.5. Mô hình mạng cơ bản của H.323:
Phát hiện
Đăng kí
Thiết lập kết nối
Thay đổi dung lượng
Thay đổi kênh logic
Truyền tải
Kết thúc
RAS và Q.931
H.245
RAS
PSTN Việt
Nam Việt
Nam
Lào
Thái
Lan
Hồng
Kông
Internet
PSTN
Hồng Kông
PSTN
Thái Lan
PSTN
Lào
Hình 2.4. Mô hình H.323 cơ bản thông qua Internet
Hình 2.3. Các giai đoạn chính của H.323
2.1.2.Giao thức khởi tạo phiên SIP:
2.1.2.1.Tổng quan:
Giao thức khởi tạo phiên (SIP, Session Initiation Protocol) là một giao
thức điều khiển và đã được tiêu chuẩn hóa bởi IETF (RFC 2543). Nhiệm vụ
của nó là thiết lập, hiệu chỉnh và xóa các phiên làm việc giữa các người dùng.
Các phiên làm việc cũng có thể là hội nghị đa phương tiện, cuộc gọi điện
thoại điểm-điểm, …. SIP được sử dụng kết hợp với các chuẩn giao thức IETF
khác như là SAP, SDP và MGCP (MEGACO) để cung cấp một lĩnh vực rộng
hơn cho các dịch vụ VoIP. Cấu trúc của SIP cũng tương tự với cấu trúc HTTP
(giao thức client-server). Nó bao gồm các yêu cầu được gửi đến từ người sử
dụng SIP client tới SIP server. Server xử lý các yêu cầu và đáp ứng đến các
client. Một thông điệp yêu cầu, cùng với các thông điệp đáp ứng tạo nên sự
thực thi SIP.
SIP là một công cụ hỗ trợ hấp dẫn đối với điện thoại IP vì các lý do
sau :
+ Nó có thể hoạt động vô trạng thái hoặc có trạng thái. Vì vậy, sự
hoạt động vô trạng thái cung cấp sự mở rộng tốt do các server không phải duy
trì thông tin về trạng thái cuộc gọi một khi sự thực hiện (transaction) đã được
xử lý.
+ Nó có thể sử dụng nhiều dạng hoặc cú pháp giao thức chuyển
siêu văn bản HTTP (Hypertext Transfer Protocol), vì vậy, nó cung cấp một
cách thuận lợi để hoạt động trên các trình duyệt.
+ Bản tin SIP (nội dung bản tin) thì không rõ ràng, nó có thể là
bất cứ cú pháp nào. Vì vậy, nó có thể được mô tả theo nhiều cách. Chẳng hạn,
nó có thể được mô tả với sự mở rộng thư Internet đa mục đích MIME
(Multipurpose Internet Mail Extension) hoặc ngôn ngữ đánh dấu mở rộng
XML (Extensible Markup Language).
+ Nó nhận dạng một người dùng với bộ định vị tài nguyên đồng
nhất URL (Uniform Resource Locator), vì vậy, nó cung cấp cho người dùng
khả năng khởi tạo cuộc gọi bằng cách nhấp vào một liên kết trên trang web.
Nói chung, SIP hỗ trợ các hoạt động chính sau :
+ Định vị trí của người dùng.
+ Định media cho phiên làm việc.
+ Định sự sẵn sàng của người dùng để tham gia vào một phiên làm
việc.
+ Thiết lập cuộc gọi, chuyển cuộc gọi và kết thúc.
2.1.2.2. Cấu trúc của SIP:
Một khía cạnh khác biệt của SIP đối với các giao thức xử lý cuộc gọi IP
khác là nó không sử dụng bộ điều khiển Gateway. Nó không dùng khái niệm
Gateway/bộ điều khiển Gateway nhưng nó dựa vào mô hình khách/chủ
(client/server).
Server : là một chương trình ứng dụng chấp nhận các bản tin yêu cầu
để phục vụ các yêu cầu này và gửi trả các đáp ứng cho các yêu cầu đó. Server
là Proxy, Redirect, UAS hoặc Registrar.
Proxy server : là một chương trình trung gian, hoạt động như là một
server và một client cho mục đích tạo các yêu cầu thay mặt cho các client
khác. Các yêu cầu được phục vụ bên trong hoặc truyền chúng đến server
khác. Một Proxy có thể dịch và nếu cần thiết, có thể tạo lại bản tin yêu cầu
SIP trước khi chuyển chúng đến server khác hoặc một UA. Trong trường hợp
này, trường Via trong bản tin đáp ứng, yêu cầu chỉ ra các Proxy trung gian
tham gia vào tiến trình xử lý yêu cầu.
Redirect server : là một server chấp nhận một yêu cầu SIP, ánh xạ địa
chỉ trong yêu cầu thành một địa chỉ mới và trả lại địa chỉ này trở về client.
Không giống như Proxy Server, nó không khởi tạo một yêu cầu SIP và không
chuyển các yêu cầu đến các Server khác. Không giống như Server đại diện
người dùng UAS, nó không chấp nhận cuộc gọi.
Registrar : là một server chấp nhận yêu cầu REGISTER. Một
Registrar được xếp đặt với một Proxy hoặc một server gửi lại và có thể đưa ra
các dịch vụ định vị. Registrar được dùng để đăng kí các đối tượng SIP trong
miền SIP và cập nhật vị trí hiện tại của chúng. Một miền SIP thì tương tự với
một vùng H.323.
UA (User Agent) : là một ứng dụng chứa cả UAC (User Agent Client)
và UAS (User Agent Server).
- UAC: đây là phần người sử dụng được dùng để khởi tạo một yêu
cầu SIP tới server SIP hoặc UAS.
- UAS : là một ứng dụng server giao tiếp với người dùng khi yêu
cầu SIP được nhận và trả lại một đáp ứng đại diện cho người dùng.
Server SIP có hai loại : Proxy server và Redirect server. Proxy server
nhận một yêu cầu từ client và quyết định server kế tiếp mà yêu cầu sẽ đi đến.
Proxy này có thể gửi yêu cầu đến một server khác, một Redirect server hoặc
UAS. Đáp ứng sẽ được truyền cùng đường với yêu cầu nhưng theo chiều
ngược lại. Proxy server hoạt động như là client và server. Redirect server sẽ
không chuyển yêu cầu nhưng sẽ chỉ định client tiếp xúc trực tiếp với server kế
tiếp, đáp ứng gửi lại client chứa địa chỉ của server kế tiếp. Nó không hoạt
động được như là một client, nó không chấp nhận cuộc gọi.
2.1.2.3.Tổng quan về hoạt động của SIP:
* Địa chỉ SIP:
Địa chỉ của SIP còn được gọi là bộ định vị tài nguyên chung URL
(Universal Resource Locator), tồn tại dưới dạng user@host. Phần user trong
phần địa chỉ có thể là tên người sử dụng hoặc số điện thoại. Phần host có thể
là tên miền hoặc địa chỉ mạng. Ví dụ địa chỉ SIP :
sip:ciscopress@cisco.com
sip:4085262222@171.171.171.1
* Định vị server SIP:
Khi client muốn gửi một yêu cầu, client gửi đến một proxy server SIP
đã được cấu hình hoặc gửi yêu cầu đến địa chỉ IP và số cổng tương ứng với
URL SIP. Gửi yêu cầu trực tiếp đến proxy server thì dễ dàng nếu ứng dụng
cuối đã biết proxy server. Gửi yêu cầu theo cách thứ hai thì phức tạp hơn.
Client phải cố gắng tiếp xúc với server ở số cổng được liệt kê trong bộ định vị
tài nguyên đồng nhất URL SIP. Nếu số hiệu cổng không có trong URL SIP
thì client sử dụng số cổng 5060. nếu URL SIP chỉ định một giao thức (UDP
User Agent User Agent
Proxy server Proxy server
Request Request Request
Hình 2.5. Redirect Server
Redirect
server
Registrar
Request
Return
hoặc TCP) thì client tiếp xúc với server sử dụng giao thức đó. Nếu không có
giao thức nào được chỉ định hoặc nếu client không hỗ trợ UDP nhưng có hỗ
trợ TCP thì nó cố gắng dùng TCP. Client có gắng tìm một hoặc nhiều địa chỉ
server SIP bằng cách truy vấn DNS (Domain Name System). Tiến trình như
sau:
+ Nếu phần host của URL SIP là địa chỉ IP, client tiếp xúc với
server ở địa chỉ cho trước. Ngược lại nó xử lý bước kế tiếp.
+ Client truy vấn server DNS cho địa chỉ phần host của URL SIP.
Nếu server DNS không trả về địa chỉ của URL SIP, client sẽ ngừng vì nó
không thể định vị được server.
* Sự giao dịch SIP (SIP Transaction) :
Khi phần host của URL SIP đã được giải quyết, client gửi một hoặc
nhiều yêu cầu SIP đến server và nhận được một hoặc nhiều đáp ứng từ server.
Các yêu cầu cùng với các đáp ứng liên hệ với nhau trong hoạt động này tạo
thành sự giao dịch SIP. Tất cả các đáp ứng chứa cùng các giá trị trong các
trường Call-ID, Cseq, To và From. Điều này cho phép các đáp ứng so khớp
với các yêu cầu.
Nếu TCP được sử dụng, các đáp ứng và yêu cầu trong một sự giao dịch
đơn lẻ được mang trên cùng một kết nối TCP. Nhiều yêu cầu SIP từ một
client đến một server có thể sử dụng cùng kết nối TCP hoặc có thể sử dụng
một kết nối mới cho mỗi yêu cầu.
Nếu client gửi yêu cầu sử dụng UDP, đáp ứng được gửi đến địa chỉ
được định nghĩa trong trường tiêu đề của yêu cầu.
* Lời mời SIP (SIP Invitation) :
Một lời mời SIP thành công bao gồm hai bản tin: bản tin INVITE và
theo sau là bản tin ACK. Bản tin INVITE yêu cầu người bị gọi tham gia vào
một hội nghị đặc biệt hoặc thiết lập một cuộc đối thoại hai người. Sau khi
người bị gọi đồng ý tham gia vào cuộc gọi, người gọi xác nhận rằng nó đã
nhận được đáp ứng bằng cách gửi bản tin ACK.
* Định vị người dùng:
Người bị gọi có thể di chuyển giữa nhiều hệ thống đầu cuối theo thời
gian. Các vị trí này có thể đăng kí động với server SIP. Một server vị trí có
thể trả về nhiều vị trí bởi vì người dùng đăng nhập ở nhiều trạm một cách
đồng thời hoặc server vị trí có thông tin không chính xác. Server SIP kết hợp
các kết quả để cung cấp một danh sách các vị trí hoặc không có vị trí nào.
Hoạt động nhận danh sách các vị trí thay đổi tùy thuộc vào server SIP.
Một Redirect server trả về một danh sách hoàn chỉnh các vị trí và cho phép
các client định vị người dùng chính xác. Một Proxy server cũng cố gắng định
địa chỉ cho đến khi cuộc gọi thành công hoặc người bị gọi từ chối cuộc gọi.
* Thay đổi một phiên đang tồn tại:
Trong một số trường hợp, người ta mong muốn thay đổi các thông số
của một phiên đang tồn tại. Điều này được thực hiện bằng cách phát lại bản
tin INVITE, sử dụng cùng Call-ID, nhưng nội dung mới hoặc các trường tiêu
đều mang thông tin mới. Chẳng hạn, hai đối tác đang trò chuyện và muốn
thêm vào một người thứ ba. Một trong hai mời người thứ ba với địa chỉ
multicast mới và đồng thời gửi bản tin INVITE đến đối tác thứ hai với sự mô
tả phiên multicast mới, ngoại trừ số nhận dạng cuộc gọi là cũ.
2.1.2.4. Hoạt động chính của SIP:
* Hoạt động của Proxy server:
* Hoạt động của Redirect server:
Server định vị
Hình 2.6. Hoạt động của Proxy server
Proxy server
userA@yahoo.com
1
2 3
4
56
7
8
Yahoo.com
Luồng RTP/RTCP
Hotmail.com
userB@hotmail.com
Redirect
server
Server định vị
A@yahoo.com
Yahoo.com Hotmail.com
Hình 2.7. Hoạt động của Redirect server
1 2 3
4
6
B@hotmail.com
5
2.1.2.5. Mô hình liên mạng giữa SIP và H.323:
* Sử dụng kết nối TDM (E1/T1):
* Sử dụng Proxy đa giao thức:
Hình 2.8. Kết hợp SIP và H.323 sử dụng TDM
PSTN
Việt Nam
Lào
Thái
Lan
Hồng
Kông
Internet
PSTN Hồng
Kông
PSTN
Thái Lan
PSTN
Lào
Việt
Nam
Gateway
SIP
Proxy
SIP
T1/E1
Internet
Hình 2.9. Kết hợp SIP và H.323 sử dụng Proxy đa giao thức
PSTN
Việt Nam
Lào
Thái
Lan
Hồng
Kông
Internet
PSTN Hồng
Kông
PSTN
Thái Lan
PSTN
Lào
Việt Nam
Proxy đa
giao thức
Proxy
SIP
Internet
SIP
H.323
* Sử dụng riêng biệt:
2.2. Đào tạo điện tử dựa trên công nghệ IP Multicast
Một thế hệ mới của e-learning phát triển, dựa trên các ứng dụng phần
mềm nhóm tích hợp đồng bộ, cung cấp các phương tiện tương tác thân thiện
hơn, cho phép đào tạo phong phú hơn vượt xa một lớp học ảo. Mặc dù sự phát
triển của dịch vụ WWW, đa phương tiện điện tử các ứng dụng hội nghị truyền
hình …, trên thực tế chất lượng dịch vụ (QoS: Quality of Service) được cung
cấp bởi hệ thống mạng vẫn là một hạn chế. Để giải quyết được các hạn chế
của các ứng dụng như trên đã được tìm thấy trong công nghệ multicast là một
giải pháp góp phần thực hiện hiệu quả và tăng khả năng mở rộng. Ngoài ra
QoS được xem là mục tiêu thiết kế ở cấp ứng dụng trở nên rất quan trọng cho
phát triển nhóm phần mềm này.
Truyền thông multicast tại Việt Nam đang ở giai đoạn khởi đầu. Khi
các đường truyền băng thông rộng được triển khai tới từng thuê bao, các nhà
khai thác viễn thông lớn đang có những bước chuẩn bị để tung ra các dịch vụ
Hình 2.10. Kết hợp SIP và H.323 không dùng kết nối
PSTN
Việt Nam
Lào
Thái
Lan
Hồng
Kông
Internet
PSTN Hồng
Kông
PSTN
Thái Lan
PSTN
Lào
Việt Nam
Proxy
SIP
Internet
truyền thông dung lượng lớn như Internet TV, hội nghị truyền hình, truyền
hình theo yêu cầu,...Trong quá trình triển khai, chất lượng dịch vụ mạng sử
dụng phương thức truyền thông multicast bị ảnh hưởng rất nhiều bởi khả năng
thích ứng với sự tăng trưởng đột biến về số lượng.
Hệ thống lớp học được sử dụng làm trung tâm (e-student), nhằm cho
học viên tự chủ động trong học tập, học viên có khả năng sử dụng tốt các thiết
bị đa phương tiện và tài nguyên mạng. Các dịch vụ cung cấp, bao gồm QoS
phù hợp hệ thống đa phương tiện tương tác đồng bộ E-Learning ứng dụng
Multicast, được tích hợp đầy đủ và thống nhất đến người dùng cuối cùng.
QoS phù hợp khi triển khai trong hệ thống trong các ứng dụng, thời gian thực,
biểu thị khả năng mở rộng lợi thế trong nhóm và tính bền vững của nó.
2.2.1. Giới thiệu
Công nghệ Elearning đã được đổi mới và cải tiến mạnh mẽ, đặc biệt là
khi có liên quan đến World Wide Web. Internet là thế hệ tiếp theo của các
ứng dụng mới với nhu cầu hỗ trợ công nghệ cao, chẳng hạn như phân phối
tương tác đa phương tiện thời gian thực. Thế hệ kế tiếp học tập điện tử sẽ hỗ
trợ các nền tảng sử dụng phân phối nguồn các tài nguyên trong hệ thống giáo
dục như là một môi trường tổng hợp, vì thế cho phép một trao đổi kiến thức
hiệu quả hơn nhưng phải đối mặt với nhiều thách thức, chẳng hạn như tính
linh hoạt, mở rộng, và khả năng mở rộng . Biết được băng thông sẵn có và
khả năng QoS bao hàm sự quản lý để điều tiết các nguồn lực trong môi trường
không đồng nhất. Kỹ thuật IP Multicasting là giải pháp tốt cho các vấn đề
thiếu như là tiêu thụ băng thông được giảm xuống khi được chia sẻ tài nguyên
mạng.
Với sự ra đời của mạng di động không dây, tính không đồng nhất có
khả năng tồn tại, vì thế các ứng dụng nên hợp nhất QoS adap-tation và
multicast trong một hệ thống chủ động các nguồn dữ liệu. Các ứng dụng cần
được thiết kế đẹp và dễ sử dụng, cần phải sử dụng được xây dựng các cơ chế
cho phép người học có thể đến thăm quan hệ thống và thay đổi các đặc tính
cho phù hợp.
Tự thích ứng các ứng dụng trong hệ thống để học viên có thể chủ
động trong việc truyền và khai thác các dữ liệu đa phương tiện, là một giải
pháp tốt chính xác cho các dịch vụ mới trên Internet. Ngày nay E-learning,
như là một thành phần của học tập linh hoạt, bao gồm một tập hợp các ứng
dụng và các quy trình có sử dụng phương tiện truyền thông sẵn có để cung
cấp các giáo trình và tài liệu phục vụ đào tạo.
2.2.2. Dịch vụ E-Learning
Về cơ bản, dịch vụ E-learning được sử dụng để kết nối giữa học viên
và các cơ sở đào tạo. E-learning là nghiên cứu và phát triển rộng, đặc biệt là
trong giáo dục. Thiết kế của hệ thống E-learning nên xem xét như là bắt buộc
QoS và kinh nghiệm học tập tạo nên thành công , lựa chọn công nghệ ứng
dụng phù hợp, chủ động thay đổi cập nhật các thông tin và công nghệ truyền
thông (ICT) sử dụng cho đào tạo. Multicast Backbone (MBone) là một mạng
lưới Internet toàn cầu được thiết kế để hỗ trợ các ứng dụng . MBone công cụ
bao gồm một tập hợp các âm thanh, video và bảng sử dụng giao thức Internet
để cho phép multicast thông tin liên lạc (point-to-multipoint và multipoint-to-
multipoint), đáp ứng hầu hết nhu cầu của truyền thông nhóm, chẳng hạn như
dịch vụ e-learning. Nếu không có quy định, giao thức vận chuyển thời gian
thực (RTP) khi truyền một dữ liệu có dung lượng lớn thì đường truyền sẽ bị
tắc nghẽn mạng trong những trường hợp nhất định hoạt động tốt hơn. Một
hành vi mạch lạc của một ứng dụng mà không thích ứng là khó khăn trong
Internet ngày nay.
Phạm vi công cộng ứng dụng multicast được sử dụng trong vic này
làm việc, chuột Java Media Framework được thiết kế với không QoS, vì vậy
các động thái giao tiếp không tự động phụ thuộc lẫn nhau của các hệ thống
đầu cuối hoặc các điều kiện mạng. Có hiệu quả, ứng dụng như vậy cho phép
trước tham số để điều chỉnh các thông số quan trọng như thông lượng, số
lượng khung hình / sec-Ond, video và âm thanh định dạng mã hóa. Phổ biến
các ứng dụng tương tác thời gian thực có lỗi nhưng chịu bị hạn chế QoS; yêu
cầu độ trễ thấp, và độ tin cậy cao.
Sơ đồ trong hình 2.11 cố gắng để minh họa cho QoS dung sai, về sự
chậm trễ và mất gói tin, cho âm thanh tương tác chung và các ứng dụng
video.
Ý tưởng cơ bản là để khởi động tự động các ứng dụng MMC với mã
hoá thích hợp âm thanh và video, suy luận phân bổ băng thông, và các thông
số khác ảnh hưởng đến tính bền vững và khả năng mở rộng trong một buổi
học tập điện tử. Sự nhấn mạnh về khái niệm "e-learning dịch vụ tương tác”
xoá bỏ khái niệm "khóa học học tập điện tử" cho một mục tiêu thứ cấp, mà sẽ
được xem xét trong công việc trong tương lai. Nổi bật nhất liên quan làm việc
Hình 2.11. QoS dung sai ứng dụng chung các loại âm thanh và video
trên truyền dữ liệu Multimedia qua Internet, dựa trên sự kết hợp của hệ thống
và nguồn cấp dữ liệu QoS mạng lại.
2.2.3 Kiến trúc hệ thống
Đối với phân phối video multicast cho người sử dụng không đồng
nhất trong một phiên e-learning, do đó một máy chủ nên kết nối đến một máy
chủ e-learning (máy chủ Web) và trình thích ứng như là một người gửi mới
thường xuyên. Các yêu cầu QoS cho máy chủ lớp học, điều hành một cách tập
trung, có thể biện minh cho sự cần thiết của lớp multicast, tăng cường thích
ứng của dịch vụ. Tuy nhiên, công việc này nhằm tích hợp e-student với các
thiết bị không đồng nhất khi truyền tải âm thanh và video vào nhóm, vì nó sẽ
xảy ra trong một lớp học thông thường. Nếu một học viên (e-student) muốn
tương tác với multicast video, sau đó hệ thống kiến trúc sẽ tích hợp e-student
với những điều chỉnh hợp lý để tham dự kết nối đến server e-tutor. Thích ứng
của các thành viên không nên phụ thuộc vào các thành viên trong nhóm khác,
vì các thành viên trong nhóm là không thương xuyên ổn định do đó truyền tải
có thể sẽ rất ít.
Khi các ứng dụng liên quan được đặc trưng bởi việc sử dụng chuyên
sâu của máy chủ và các tài nguyên mạng, mục đích là đạt được bằng cách tính
toán, trong một quy mô của năm chế độ phân biệt, sự hội nhập thích hợp của
các thành viên mới multicasting. Trong phần này mô tả một học viên sẽ thực
hiện tham gia một buổi học tập điện tử bằng cách bắt đầu MMC ứng dụng
minh bạch, với chức năng tối ưu hóa cho các điều kiện hoạt động hiện hành.
Để làm rõ các khía cạnh này Hình 2.13 minh họa cấu trúc hệ thống. Như được
hiển thị, ba phần hoạt động liên tục và phụ thuộc lẫn nhau, có trách nhiệm
theo dõi và điều kiện đánh giá QoS; thông báo và / hoặc chỉnh sửa các thông
số tính toán thích ứng.
Hình 2.12. hệ thống của kiến trúc
Hệ thống có thể sử dụng được nhiều hệ máy gồm nhiều hệ điều hành
phổ biến như Windows, Linux và Unix. Các tập hợp dữ liệu cấu thành một
đầu vào để tính toán một chỉ số thích ứng. Biên dịch khác nhau được thiết kế
cho các trình duyệt phổ biến. Tất cả các quá trình tích hợp là minh bạch, tuy
nhiên về tính chất thử nghiệm của hệ thống này, từng giai đoạn cho phép
tương tác với người sử dụng, cung cấp thông tin kỹ thuật, thậm chí chấp nhận
sở thích của người dùng. Để đạt được mục tiêu này, các phần các hình thức
trao đổi dữ liệu HTML bằng cách sử dụng công nghệ của Sun Liveconnect.
2.2.4. Chất lượng dịch vụ QOS
Trong khuôn khổ đề xuất, quản lý QoS được thực hiện riêng biệt cho
từng thành viên học tập mới và xảy ra trước khi bắt đầu truyền dẫn. Nếu một
e-student thiếu QoS trong khi học tập, quá trình học tập của học viên đó phải
được khởi động lại.
Xét đặc trưng của các ứng dụng và loại hình truyền thông tạo ra, khả
năng thích ứng chỉ bao gồm âm thanh tương tác (chuột) và video (vic) và dịch
vụ ứng dụng. Ví dụ, người sử dụng cầu truyền hình thường đòi hỏi chất lượng
âm thanh tốt hơn so với chất lượng video. Sự thành công của hội nghị truyền
hình thông tin liên lạc cũng phụ thuộc vào các yếu tố như nhận được khung
hình / giây, chất lượng hình ảnh, độ phân giải, kích thước và chiếu sáng.
Đối với công việc này, đại diện các thông số của vic và chuột được sử
dụng để điều chỉnh QoS được trình bày trong Bảng 1. Các giá trị cho các
tham số này, phát sinh từ một biểu thức toán học mà tạo ra một sự thích nghi
Hình thức dựa trên mức QoS bền vững, soạn một bộ điều chỉnh chỉ thị xác
định
của các ứng dụng hành vi. Mỗi chế độ thích ứng chỉ số tương ứng của bộ điều
chỉnh, trong đó sau đó sẽ được thông qua vào ứng dụng. Từ QoS quy mô thay
đổi từ chế độ 1-5, khi thu được kết quả nhỏ hơn hoặc lớn hơn phạm vi này nó
sẽ được chỉ định đến giới hạn gần nhất. Phương trình (1) xác định phương
thức tích hợp được áp dụng:
M = (int) (B/(RTT/2) + FM/P) *K (1)
where1,
M = QoS adaptation Mode;
B = Bandwidth (kbps); RTT = Round-Trip Time(ms);
FM = Free Memory (MB); P = Processor load(%);
K = 1/50 - constant to scale the result (1 to 5).
Đối với phiên bản (vic 2,8), các định dạng video mã hóa H.261 (ITU-
T H.261, 1993) và H.263 (ITU-T H.263, 1998) đã được thực nghiệmvà nhận
thấy hiệu suất tốt nhất cho các mục đích học tập điện tử với độ tin cậy cao.
H.263 là đặc biệt thích hợp cho các môi trường băng thông thấp.
Bảng 2.1. vic và chuột tham số QoS được sử dụng để điều chỉnh hồ sơ các
ứng dụng
2.2.5. E-Learning dịch vụ và tính năng
Khoảng cách phát triển hệ thống e-learning cung cấp rất nhiều tính
năng trình bày các cấp dịch vụ riêng biệt, chẳng hạn như:
1. Web-based với khả năng sử dụng linh hoạt, tích hợp dịch vụ chứng
thực cho cộng đồng e-learning;
2. Đăng ký, xác thực và bảo dưỡng, hệ thống giảng dạy và học tập;
3. Multicast bảo trì và lập kế hoạch;
4. Tương tác đa phương tiện trao multicast-ences với QoS thích ứng;
5. Các công cụ multicast cho không gian chia sẻ, làm việc;
6. Thảo luận học tập như diễn đàn và Multicast phòng chat.
Hệ thống này kết hợp các thông tin cơ sở dữ liệu trực tuyến cơ cấu các
khóa học, sinh viên, trợ giảng và các buổi học. Những nguồn này đã được
phát triển bằng cách sử dụng MySQL / PHP. Một trang web tập hợp tất cả các
thành phần ứng dụng nguyên mẫu phát triển hiện có tại www.esa.ipb.pt /
multicast.
Một số quy trình để đánh giá hiệu năng phần cứng yêu cầu rõ ràng
quyền của người sử dụng, cho phép mở rộng an ninh đặc quyền cho applet để
thực hiện kiểm tra hệ thống, thu thập dữ liệu quan trọng được sử dụng bởi
applet tiếp theo của đường dẫn kiểm soát. Giấy chứng nhận bảo mật được sử
dụng trong công việc này không được cung cấp bởi các thực thể chính thức,
nhưng được tạo ra bởi các công cụ biên dịch applet để thử nghiệm.
Mặc dù quá trình thích ứng là hoàn toàn minh bạch, hiệu quả, người
dùng có thể chỉnh sửa các thông số QoS được đề xuất bởi hệ thống. Nếu
chỉnh sửa xảy ra, tính đúng đắn và xác nhận được đảm bảo bởi mã Javascript
nhúng cho các mục đích phân tích cú pháp.
Tất cả các ứng dụng MMC cần phải được cài đặt trước đó và truy cập
thông qua giao diện dòng lệnh, cấu hình biến môi trường PATH đúng. Nếu
chúng ta muốn truyền tải âm thanh hoặc video các trang thiết bị cần thiết cũng
phải được sẵn sàng. Thu thập những yêu cầu cơ bản có thể tham gia các buổi
học tập điện tử, có thích nghi QoS một cách minh bạch, với khả năng sử dụng
lớn.
CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐÀO TẠO
ĐIỆN TỬ DỰA TRÊN CÔNG NGHỆ IP
MULTICAST
3.1. Mục tiêu và yêu cầu dựng ứng dụng
Hiện nay trên thế giới có rất nhiều ứng dụng truyền dữ liệu
multimedia, hầu hết sử dụng mô hình khách – chủ (client – server) dựa trên
unicast, tức là máy khách gửi yêu cầu đến máy chủ, máy chủ gửi dữ liệu cho
từng máy khách sử dụng truyền tin unicast. Các ứng dụng trên đều có nhược
điểm là, với mô hình khách – chủ dựa trên unicast đơn thuần thì máy chủ sẽ bị
quá tải khi có quá nhiều người dùng.Multicasting la cach hưu hiêu đê truyên
văn ban, âm thanh, video đên môt nhom ngươi trên mang Internet hoăc mang
nôi bô. Thay vi phai gưi thông tin tơi tưng ca nhân, thông tin se đươc gưi cho
ca nhom multicast. Multicasting co thê thưc hiên trên nhiêu mô hinh mang
nhưng ơ đây chi đê câp đên multicasting trên Internet.
Multicasting cho phep môt may tram gưi goi dư liêu đên môt nhom
may tram. Bên nhân se tra lơi va thông tin đap ưng se đươc gưi đên moi thanh
viên trong nhom multicast. Trên Internet môt nhom bao gôm cac may tinh ơ
trên nhiêu mang con khac nhau ơ bât ky nơi nao. Multicasting giam sô lương
goi lưu thông trên Internet băng cach gưi goi đên ngươi sư dung co yêu câu.
May tinh cho bô đinh tuyên biêt no muôn nhân thông tin tư môt
multicast. Bô đinh tuyên nay bao cho bô đinh tuyên tiêp theo gân vơi nguôn
cua multicast biêt điêu đo. Qua trinh nay đươc tiêp tuc đên khi đương đi đươc
thiêt lâp tư nguôn multicast đên may muôn nhân multicast. Kêt qua la chi co
cac bô đinh tuyên cân thiêt mơi nhân đươc cac goi multicast. Cac bô đinh
tuyên không tham gia se không nhân đươc goi, viêc nay lam giam lưu thông
va giup cho tiên trinh hiêu qua hơn.
Hê thông đinh tuyên nay co dang hinh cây, vơi gôc la may chu
multicast va đươc nôi kêt vơi cac hê thông muôn nhân multicast. Nêu môt bô
đinh tuyên co cac may không muôn nhân multicast, no se bi loai khoi cây.
Multicast trên Internet diên ra trên MBone (Multicast Backbone).
Hiên giơ câu hinh multicast trên Internet bao gôm cac bô đinh tuyên co kha
năng multicast, goi la mrouter va bô đinh tuyên dung cho unicast goi la
urouter. Câu hinh nay se không cân thiêt nêu tât ca cac cac bô đinh tuyên co
kha năng multicast. MBone thuôc phân trên cung cua Internet đong vai tro
như la mang ao bao gôm cac mrouter, la cac “hon đao” đươc vây quanh bơi
cac urouter. Mrouter phai truyên goi IP multicast tơi cac mrouter khac. Tuy
nhiên chung bi vây quanh bơi cac urouter ma cac urouter nây không biêt xư ly
cac goi multicast. Đê giai quyêt vân đê nay cac đương dân đi qua cac urouter
cân đươc thiêt lâp. Goi IP multicast se đươc đong goi thanh cac goi IP unicast
khi đi qua đương dân. Kêt qua la MBone bao gôm tâp hơp cac mrouter đươc
nôi kêt vơi nhau bơi cac đương dân, cac đuơng dân nay phu kin Internet
Một trong những ứng dụng tốt nhất của Internet là trong đào tạo điện
tử ở mức độ cao của sự liên hệ trao đổi thông tin giữa giáo viên và học
viên. Tạo ra một môi trường học tập linh hoạt. Hầu hết các ứng dụng công
nghệ Internet trong đào tạo điện tử được áp dụng cho các khoá học đều dựa
trên web. Nội dung khóa học dựa trên web được phát triển theo từng modun
trong HTML như các modun môn học, chat, e-mail.... Một số lợi thế của các
khóa học dựa trên web là chỉ cần một trình duyệt web trên máy tính của học
sinh và một đường truyêng Internet thông thường, do đó có thể cho phép tối
đa người dùng, và giảm thiểu các yêu cầu hỗ trợ kỹ thuật. Tuy nhiên, một
khóa học đạt chất lượng dựa trên web đòi hỏi rất nhiều công sức để nội dung
học tập phải được cập nhật thường xuyên. Một hạn chế quan trọng là tương
tác giữa thầy với trò chỉ qua nội dung văn bản nên nhiều trường hợp giáo viên
không thể minh họ hay giải thích chi tiết cho học sinh được. Điều này là tốt
nhất thực hiện trong một môi trường hỗ trợ thời gian thực tương tác nghe
nhìn, đó là lý do mà phương pháp dạy học truyền thống mặt đối mặt đã tồn tại
hàng trăm năm nay.
Với tiêu trí trên, các lớp học ảo MBone đã được phát triển ở các
trường đại học và các cơ sở đào tạo lớn trên thế giới cũng như ở Việt Nam để
cho phép sinh viên theo học các lớp từ xa bằng cách vào lớp từ máy tính trên
Internet. Các môi trường đã được tạo ra như môi trường với thời gian thực
tương tác bao gồm cả video, âm thanh và đồ họa. Để giải quyết vấn đề cho
nhiều sinh viên tham dự các lớp học từ xa. Các lớp học ảo IP-multicast và các
công cụ MBone đã được sử dụng để tạo ra môi trường lớp học ảo. Hệ thống
đào tạo điện tử hộ trợ giảng dạy cho giáo viên và việc học tập của học viên
cần có một hệ thống đồng nhất gữa các phần cứng và phần mềm.
- Hệ thống được xây dựng trong luận văn này phải đáp ứng được
những yêu cầu sau:
+ Tối ưu hóa băng thông của máy chủ, máy chủ không phải chịu tải
quá nhiều khi số lượng người sử dụng tăng lên.
+ Tối ưu hoá dung lượng đường truyền trên mạng.
+ Xây dựng một phương thức truyền dữ liệu video qua giao thức IP
multicast
- Với những yêu cầu trên, mục tiêu của luận văn đặt ra là:
+ Đưa ra giải pháp và thiết kế giao thức truyền video.
+ Xây dựng hệ thống thử nghiệm dựa trên giải pháp và thiết kế được
đưa ra.
+ Cuối cùng, đánh giá, kiểm tra hệ thống có đạt được những yêu cầu
đặt ra ban đầu hay không.
3.2. Công cụ MBone:
- Vic là một MBone công cụ hội nghị truyền hình. Nó được phát triển
bởi Steve McCanne và Jacobson tại văn phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence
Berkeley (LBNL) thuộc nhóm nghiên cứu mạng. Phiên bản này cung cấp
video hỗ trợ chụp ảnh, hiện có rất nhiều card video tương thích với nó. Kết
hợp một số codec bao gồm H.261 và H.263. Cung cấp các chế độ điều khiển
để điều chỉnh tỷ lệ khung hình, băng thông, và chất lượng video, cũng như
các tùy chọn khác. Người dùng có thể chuyển đổi giữa các hình thu nhỏ và
cửa sổ video toàn màn hình, và chuyển đổi giữa một số định dạng video.
Rat là một công cụ MBone truyền âm thanh. Được phát triển bởi UCL
của Nhóm Nghiên cứu Đa phương tiện mạng. Các phiên bản của Rat tương
thích với hầu hết các card âm thanh.Có các tính năng bao gồm kiểm soát tự
động, chế độ im lặng và mã hóa. Cung cấp một giao diện đồ họa hiển thị
những người tham gia lóp học và các mức âm.
Wbd là một MBone bảng điện tử chia sẻ, cho phép một số học viên
tham gia lóp học để chia sẻ một không gian làm việc. Gần đây đã được phất
triển bởi Kristian Hasler tại UCL. wbd tương thích với các bảng LBNL ban
đầu cho phiên bản Windows của wb. wbd có một tập hợp các tính năng quét
mã vạch, như màu sắc, font chữ và dòng chiều rộng tùy chọn, khả năng nhập
văn bản, công cụ vẽ và trang định hướng khác nhau.
Thay vì mỗi giáo viên trong lớp học muốn kết nối tới tất cả các học
viên trong lớp, thì giáo viên và học viên sử dụng công cụ MBone tham gia
một nhóm multicast, thì bất cứ gói tin nào gửi tới nhóm tất cả các thành viên
trong nhóm đều có thể nhận được. MBone không có các công cụ thảo luận
cung cấp công cụ quản lý các nhóm. Điều này được thực hiện thông qua công
cụ thư mục phiên SDR.
SDR là một phiên thư mục được thiết kế để cho phép hiện một danh
sách của tất cả các phiên MBone đã và đang thực hiện như các phiên công
cộng và các phiên cá nhân. Để tham gia một lớp học thì học viên chỉ cần nhấn
nút tham gia sau đó SDR tải lên các công cụ khác nhau cần thiết để tham gia
vào lớp học.
Các yêu cầu băng thông cho các công cụ MBone là tương đối thấp so
với tiêu chuẩn hiện hành. Mỗi nguồn video đòi hỏi chỉ có khoảng 128Kbps ở
mức mười khung hình / giây. âm thanh yêu cầu về chất lượng 64kbps ở điện
thoại. tỷ lệ khung hình cao hơn là có thể, nhưng qua thực nghiệm đã nhận
thấy rằng dữ liệu bảng trắng chất lượng cao kết hợp với âm thanh thì chất
lượng hình ảnh tốt hơn.
3.3. Xây dựng hệ thống Đào tạo điện tử dựa trên công nghệ Multicast
Ứng dụng sử dụng giọng nói, video, hoặc đa phương tiện phải được
quản lý cẩn thận trong một mạng IP để bảo đảm hoạt động trong một hệ
thống. Ngoài những cải tiến định tuyến, nhu cầu chủ yếu của QoS trong một
hội nghị đa phương tiện để đối phó với nhiều nguồn với các đặc tính khác
nhau, chuyển số lượng lớn lưu lượng truy cập với dung lượng lớn trong mạng.
Như đã đề cập ở chương 2, mục đích thích ứng với e-learning trong
đào tạo điện tử, được tích hợp MMC ứng dụng với QoS, bảo đảm chất lượng
truyền dữ liệu đa phương tiện. Những hạn chế QoS kết hợp với mỗi chế độ
QoS được xác định
Bảng 3.1. Thiết lập các thông số cho các phương thức khác nhau QoS thích
Đối với hội nghị truyền hình chế độ chất lượng tốt nhất tiêu thụ
khoảng 400 kbps, cho phép hình ảnh và chuyển động tốt hơn. thiết bị khác
nhau cũng đã được thử nghiệm để xác nhận cấp bậc của các phương thức
thích ứng được xác định.
Hinh 3.1. BW nhu cầu cho từng chế độ QoS
Quan sát thấy trang bị hiện đại cho hiệu suất cao các kết quả thử
nghiệm đã thu được thay đổi số lượng thành viên mới multicast truyền thoại
và video, xem xét rằng tất cả các thành viên trong nhóm multicast được nhận
dữ liệu đa phương tiện và thiết bị có khả năng sử dụng bất kỳ nguồn multicast
thông qua phần mềm vic.
Hình 3.2. CPU nhu cầu cho từng chế độ QoS
Các hệ thống e-learning thông thường cần truyền nhiều dữ liệu đa
phương tiện với dung lượng lớn. Hình 3.1 và hình 3.2 mô tả mức tiêu thụ tài
nguyên cho mỗi chế độ QoS được xét.
QoS thay đổi khi được điều chỉnh có hệ thống trong các ứng dụng,
thời gian thực, đây là lợi thế trong nhóm khả năng mở rộng và tính bền vững
trong môi trường không đồng nhất QoS và không thể đoán trước như Internet
và Mbone. Hình 3.3, hình 3.4 và hình 3.5 minh họa so sánh giữa hai kỳ họp
mô phỏng, việc đầu tiên mà không có QoS thích ứng và thích ứng bao gồm
hai quản lý của các lớp phát triển. Kết quả cho thấy khả năng mở rộng được
tăng lên, nhưng quan trọng không kém là một thực tế rằng các ứng dụng có
thể hưởng lợi từ nguồn tài nguyên sẵn có.
Hình 3.3. Tuyến tính phân phối băng thông bằng cách sử dụng các ứng dụng
mặc định, thích ứng không được sử dụng
Hình 3.4. Tăng số lượng các thành viên trong nhóm đang hoạt động bằng
cách sử dụng thích ứng để phân phối lại nguồn mạng
Hình 3.5 - Hình thức QoS thông qua hệ thống phải đối mặt với điều kiện
nguồn tài nguyên có sẵn.
Khi các nguồn tài nguyên có sẵn giảm, hệ thống cấp phát các thông số
quan trọng. Ví dụ, trong khi tỷ lệ khung hình không được dưới 10 hình / giây,
chất lượng hình ảnh có thể là xấu hoặc đơn sắc nếu nội dung được nhận thức
một cách chính xác. Hạn chế băng thông cho các ứng dụng, không chỉ với
tham số rõ ràng mà còn chọn lựa quyền định dạng mã hóa cho các buổi học
tập điện tử, cho phép sử dụng tài nguyên hiệu quả và khả năng sử dụng chủ
động, tránh quá tải mạng và tắc nghẽn.
Kinh nghiệm cho thấy với Mbone các nhóm e-learning có xu hướng nhỏ,
thường ít hơn hai mươi thành viên. E-learning cộng đồng có hiệu quả như
trong phương pháp đào tạo truyền thống, cần có một giáo viên dạy riêng cho
Hiện nay các thiết bị hỗ trợ giao thức IP Multicast là rất ít và cơ sở hạ
tầng Inernet hiện nay chưa hỗ trợ giao thức IP Multicast. Trong khuôn khổ
luận văn này do không có các thiết bị phần cứng nên em xây dựng một hệ
thống mạng với mô hình như sau:
Hình 3.6: Sơ đồ hệ thống
LAN 1 và LAN 2 chứa các máy thu và nhận tín hiệu multimedia
Máy chủ: cài đặt hệ điều hành Linux cầu hình với chức năng là một
Router
3.3.1. Cài đặt và cấu hình máy chủ Linux
3.3.1.1. Đặt địa chỉ IP:
- [root@localhost ~]# vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0
# Advanced Micro Devices [AMD] 79c970 [PCnet32 LANCE]
DEVICE=eth0
BOOTPROTO=static
BROADCAST=192.168.98.255
HWADDR=00:0C:29:F2:85:19
IPADDR=192.168.98.10
NETMASK=255.255.255.0
NETWORK=192.168.98.0
ONBOOT=yes
- [root@localhost ~]# vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth1
# Advanced Micro Devices [AMD] 79c970 [PCnet32 LANCE]
DEVICE=eth1
BOOTPROTO=static
LAN 1
LAN 2
Máy chủ (Linux)
BROADCAST=192.168.125.255
HWADDR=00:0C:29:F2:85:19
IPADDR=192.168.125.20
NETMASK=255.255.255.0
NETWORK=192.168.125.0
ONBOOT=yes
3.3.1.2. Thiết lập định tuyến (route) hỗ trợ Multicast
- [root@localhost ~]# route add -net 224.0.0.0 netmask 240.0.0.0 eth0
- [root@localhost ~]# route add -net 224.0.0.0 netmask 240.0.0.0 eth1
- [root@localhost ~]# sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1
3.3.1.3. Cấu hình ZEBRA:
[root@localhost ~]# vi /etc/quagga/zebra.conf
! -*- zebra -*-
!
! zebra sample configuration file
!
! $Id: zebra.conf.sample,v 1.14 1999/02/19 17:26:38 developer Exp $
!
hostname Zebra_Router
password zebra
enable password zebra
!
! Interface's description.
!
interface lo
! description test of desc.
interface eth0
ip address 192.168.98.10/24
multicast
!
interface eth1
ip address 192.168.125.20/24
multicast
!
!interface sit0
! multicast
!
line vty
password zebra
! login
! transport input telnet
!
! Static default route sample.
!
ip route 224.0.0.0 240.0.0.0 eth0
!ip route 224.0.0.0 240.0.0.0 eth1
!ip route 224.0.0.0/240.0.0.0 192.168.125.20
!ip route 0.0.0.0/0 203.181.89.241
!
!log file zebra.log
3.3.1. 4. Khởi động các dịch vụ mạng:
- [root@localhost ~]#services zebra start
- [root@localhost ~]#services network start
- [root@localhost ~]# ifconfig
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:0C:29:F2:85:19
inet addr:192.168.98.10 Bcast:192.168.98.255 Mask:255.255.255.0
inet6 addr: fe80::20c:29ff:fef2:8519/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:588 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:89 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
RX bytes:350068 (341.8 KiB) TX bytes:16981 (16.5 KiB)
Interrupt:169 Base address:0x2000
eth1 Link encap:Ethernet HWaddr 00:0C:29:F2:85:23
inet addr:192.168.125.20 Bcast:192.168.125.255 Mask:255.255.255.0
inet6 addr: fe80::20c:29ff:fef2:8523/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:554 errors:0 dropped:123 overruns:101 frame:101
TX packets:101 errors:0 dropped:111 overruns:100 carrier:90
RX bytes:75367 (73.6 KiB) TX bytes:17738 (17.3 KiB)
Interrupt:185 Base address:0x2080
eth2 Link encap:Ethernet HWaddr 00:0C:29:F2:85:2D
inet addr:10.0.0.58 Bcast:10.0.0.255 Mask:255.255.255.0
inet6 addr: fe80::20c:29ff:fef2:852d/64 Scope:Link
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:9173 errors:0 dropped:111 overruns:110 frame:89
TX packets:2744 errors:0 dropped:199 overruns:102 carrier:78
RX bytes:1625473 (1.5 MiB) TX bytes:320892 (313.3 KiB)
Interrupt:193 Base address:0x2400
lo Link encap:Local Loopback
inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0
inet6 addr: ::1/128 Scope:Host
UP LOOPBACK RUNNING MTU:16436 Metric:1
RX packets:12 errors:0 dropped:12 overruns:12 frame:12
TX packets:12 errors:0 dropped:11 overruns:11 carrier:11
RX bytes:760 (760.0 b) TX bytes:760 (760.0 b)
3.3.1.5. Kiểm tra lưu lượng trên NIC:
- [root@localhost ~]# tcpdump -i eth0
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on eth0, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 96 bytes
11:49:53.483861 IP 192.168.98.11.mxxrlogin > 232.1.1.1.16436: UDP, length 739
11:49:53.577998 IP 192.168.98.11.mxxrlogin > 232.1.1.1.16436: UDP, length 435
11:49:53.654486 IP 192.168.98.11.mxxrlogin > 232.1.1.1.16436: UDP, length 492
11:49:53.731707 IP 192.168.98.11.mxxrlogin > 232.1.1.1.16436: UDP, length 387
11:49:53.821498 IP 192.168.98.11.mxxrlogin > 232.1.1.1.16436: UDP, length 550
11:49:53.911469 IP 192.168.98.11.mxxrlogin > 232.1.1.1.16436: UDP, length 977
11:49:53.983213 IP 192.168.98.11.mxxrlogin > 232.1.1.1.16436: UDP, length 1023
11:49:53.985207 IP 192.168.98.11.mxxrlogin > 232.1.1.1.16436: UDP, length 187
11:49:54.073564 IP 192.168.98.11.mxxrlogin > 232.1.1.1.16436: UDP, length 1018
9 packets captured
9 packets received by filter
9 packets dropped by kernel
- [root@localhost ~]# tcpdump -i eth1
tcpdump: verbose output suppressed, use -v or -vv for full protocol decode
listening on eth1, link-type EN10MB (Ethernet), capture size 96 bytes
11:43:04.327035 IP 192.168.125.31.vfo > 232.1.1.1.16437: UDP, length 56
11:43:06.062944 IP 192.168.125.30.startron > 232.1.1.1.16437: UDP, length 52
11:43:08.763615 IP 192.168.125.31.vfo > 232.1.1.1.16437: UDP, length 48
11:43:09.505174 IP 192.168.125.30.startron > 232.1.1.1.16437: UDP, length 56
11:43:10.930129 IP 192.168.125.31.vfo > 232.1.1.1.16437: UDP, length 76
11:43:13.395228 IP 192.168.125.30.startron > 232.1.1.1.16437: UDP, length 52
11:43:15.664634 IP 192.168.125.31.vfo > 232.1.1.1.16437: UDP, length 48
11:43:17.898872 IP 192.168.125.30.startron > 232.1.1.1.16437: UDP, length 76
11:43:19.484561 IP 192.168.125.31.vfo > 232.1.1.1.16437: UDP, length 56
9 packets captured
9 packets received by filter
9 packets dropped by kernel
3.3.2. Demo hệ thống truyền Video
Tất cả các máy trên các mạng LAN đều cài đặt phần mềm Vic
(Videoconferencing Tool)
3.3.2.1. Thao tác trên LAN 1 (Máy nguồn phát tín hiệu Video)
- Start/ Run
Hình 3.7. Khởi động Vic
Kết quả trên máy nguồn phát tín hiệu video
Hình 3.8. Kết quả 1
3.3.2.2. Thao tác trên LAN 2 (Các máy nhận Video)
Kết quả trên máy 1:
Hình 3.9. Kết quả 2
Kết quả trên máy 2:
Hình 3.10. Kết quả 3
KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC
Qua quá trình quan sát ta có thể thấy được hình ảnh hiển thị rõ nét, tuy
nhiên về tốc độ hiển thị hình ảnh vẫn còn chậm ( số hình / giây) chính vì vậy
gây ra hiện tượng dật hình gây khó chịu cho người xem.
Ta có dễ dàng nhận thấy rằng, server có nhiệm vụ như một router phải
truyền video cho các máy tính trong mạng mà bằng thông tiêu tốn chỉ là 330
KB/s. Nếu sử dụng phương pháp truyền tin unicast thông thường thì băng
thông tiêu tốn phải là 660 KB/s.
Kết quả thực nghiệm cũng đã đưa ra được những đánh giá bước đầu về
tính khả thi và tính hiệu quả của của giải pháp đào tạo điện tử ứng dụng giao
thức IP Multicast
KẾT LUẬN
Ngày nay trên thế giới, các ứng dụng mạng nói chung và giao thức IP
Multicast trên mạng đang được nghiên cứu và phát triển một cách mạnh mẽ.
Nó sẽ và đang dần thay thế các mô hình mạng truyền thống như mô hình
khách – chủ.
Trong luận văn này đã trình bày một cách cơ bản và ngắn gọn về các mô
hình và các giao thức truyền thông trong mạng ứng dụng giao thức IP
Multicast
Để làm rõ hơn ưu điểm của giao thức IP Multicast, luận văn này đã xây
dựng thử hệ thống truyền video qua giao thức IP multicast. Trong hệ thống đã
sử dụng webcam để tạo luồng dữ liệu thời gian thực, sử dụng phần mềm Vic
(Videoconferencing Tool) . Qua bước đầu thử nghiệm trên mạng LAN ta có
thể thấy được ưu điểm của nó là việc giảm tải băng thông khi truyền tin.
NHỮNG KIẾN NGHỊ NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
Do thời gian, kiến thức còn hạn chế và các thiết bị hiện nay ít có thiết
bị hỗ trợ giao thức Multicast nên trong khuôn khổ luận văn này em mới chỉ
mô phỏng được truyền tín hiệu Video và còn nhiều tồn tại xây dựng hệ thồng
đào tạo điện tử ứng dụng công nghệ IP Multicast, sau đây là một số đề xuất và
hướng phát triển tiếp theo:
- Các công cụ truyền dữ liệu Multimedia
- Tích hợp hệ thống vào một hệ thống E-learning đã có sẵn
- Đưa ra các giải pháp để truyền qua Internet
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
[1] Hoàng Ngọc Khánh 2008, Xây dựng giao thức mạng ngang hàng có cấu
trúc Chord, Khóa luận, Đại học Công nghệ.
[2] PGS-TS Trần Hồng Quân (2006), Nghiên cứu xây dựng quy trình tổng
thể, giải pháp đảm bảo an toàn, an ninh thông tin, ứng dụng cho hội nghị
truyền hình, Đề tài khoa học và công nghệ cấp nhà nước, Viện khoa học
kĩ thuật bưu điện.
[3] Giới thiệu về multicast.
t=10073
[4] Mạng đồng đẳng,
%C4%91%E1%BB%93ng_%C4%91%E1%BA%B3ng
Tiếng Anh
[5] Neil McLean (2003), The M-Learning Paradigm: an Overview, A Report
for the Royal Academy of Engineering and the Vodafone Group
Foundation
[6] Richard W.Riley (2000), Frank S.Holleman III, Linda G.Roberts, E-
learning: Putting a worldclass education at the fingertips of all children.
US National Educational Technology Plan.
[7] What Is Website, Client/Server ,
[8] What Is Website, TCP and UDP ,
[9] Multicast,
[10] E-learning,
Các file đính kèm theo tài liệu này:
- luan van chuan1.pdf