giải pháp khắc phục lỗi trong truyền thông multicast dựa trên nền mạng ngang hàng chord

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Phạm Duy Thăng GIẢI PHÁP KHẮC PHỤC LỖI TRONG TRUYỀN THÔNG MULTICAST DỰA TRÊN NỀN MẠNG NGANG HÀNG CHORD KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Công nghệ thông tin Cán hướng dẫn: Tiến sỹ Nguyễn Hoài Sơn HÀ NỘI - 2009 Lời cảm ơn Trước tiên, em muốn gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo, tiến sĩ Nguyễn Hoài Sơn, người tận tình hướng dẫn em suốt trình nghiên cứu khóa luận tốt nghiệp Em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc đến tất thầy cô giáo trường đại học Công nghệ, kiến thức quý báu mà em nhận từ thầy cô suốt bốn năm ngồi ghế nhà trường hành trang tốt giúp em vững bước nghiệp thân Tôi xin gửi lời cảm ơn đến anh chị K46, K48, K49, tất bạn bè K50 tôi, người đồng hành suốt bốn năm học Cuối cùng, xin gửi lời tri ân đến bố mẹ gia đình, người thân yêu tơi Sinh viên Phạm Duy Thăng Tóm tắt Hiện nay, nhu cầu truyền thông qua mạng internet ngày lớn, có nhu cầu truyền liệu đa phương tiện hình ảnh, âm thanh, phục vụ mục đích truyền hình, hội nghị trực tuyến Do liệu có kích thước lớn, để giải vấn đề băng thông, nên áp dụng mơ hình truyền tin multicast Tuy nhiên, hạ tầng mạng chưa đủ để triển khai giao thức truyền multicast tầng mạng, có nhiều ý tưởng thử nghiệm truyền tin multicast tầng ứng dụng đưa Trong đó, giải pháp sử dụng mạng ngang hàng có cấu trúc để truyền tin multicast tỏ giải pháp ưu việt Mạng ngang hàng Chord mạng ngang hàng có cấu trúc có nhiều ưu điểm tính ổn định, phân cấp, khả mở rộng, khả định tuyến, phù hợp cho mục đích truyền thông multicast Tuy nhiên cấu trúc mạng ngang hàng Chord có số điểm khơng phù hợp, dẫn đến vấn đề phục hồi cấu trúc multicast node bị lỗi trình truyền tin multicast Mục đích khóa luận đưa giao thức chống lỗi mới, bổ sung vào giao thức đồng sẵn có mạng ngang hàng Chord, để tối ưu hóa việc chống lỗi truyền thơng multicast Nói cách khác làm để giảm đến tối thiểu thời gian cần để khôi phục cấu trúc multicast xảy lỗi node tham gia, từ nâng cao hiệu chất lượng q trình truyền thơng multicast Giao thức khắc phục lỗi cài đặt vào ứng dụng truyền video sử dụng multicast mạng ngang hàng giao thức Chord Khóa luận tốt nghiệp Phạm Duy Thăng Mục lục Mục lục 3  Danh mục hình vẽ 5  Mở đầu 6  Chương – Tổng quan truyền tin multicast 8  1.1.  Khái niệm truyền tin multicast 8  1.2.  Truyền tin multicast tầng mạng (IP multicasting) 9  1.3 Truyền tin multicast tầng ứng dụng 11  1.4.  Các mơ hình truyền tin multicast tầng ứng dụng 12  Chương – Truyền tin multicast mạng ngang hàng có cấu trúc Chord 14  2.1.  Khái niệm mạng ngang hàng 14  2.1.1.  Ưu điểm mạng ngang hàng 15  2.1.2.  Mạng ngang hàng khơng có cấu trúc mạng ngang hàng có cấu trúc 16  2.2.  Giao thức Chord 22  2.2.1.  Bảng băm phân tán 22  2.2.2.  Băm đồng 23  2.2.3.  Định tuyến thông báo 24  2.2.4.  Khắc phục lỗi giao thức Chord 26  2.3.  Truyền tin multicast mạng ngang hàng có cấu trúc Chord 29  Chương – Khắc phục lỗi truyền thông multicast mạng ngang hàng giao thức Chord 32  3.1.  Vấn đề lỗi vai trò việc khắc phục lỗi truyền thông multicast mạng Chord 32  3.2.  Giải pháp đề xuất 34  3.3.  Ba pha giao thức khắc phục lỗi 35  Khóa luận tốt nghiệp Phạm Duy Thăng 3.3.1.  Thông báo thông tin multicast 35  3.3.2.  Phát lỗi thông báo lỗi 37  3.3.3.  Khắc phục lỗi 37  3.4.  Các vấn đề khác 38  Chương – Kết thực nghiệm đánh giá 40  4.1.  Ứng dụng truyền video theo phương thức multicast dựa mạng ngang hàng Chord 40  4.2.  Triển khai giao thức khắc phục lỗi ba pha cho ứng dụng truyền video multicast 43  4.3.  Mơ hình thực nghiệm 44  4.4.  Các kết thực nghiệm 45  Chương – Kết hướng phát triển 46  5.1.  Đánh giá kết 46  5.2.  Vấn đề tồn hướng phát triển 46  Tài liệu tham khảo 48  Khóa luận tốt nghiệp Phạm Duy Thăng Danh mục hình vẽ Hình Các phương thức truyền tin khác broadcast, multicast unicast 8  Hình Vai trò định tuyến truyền tin multicast tầng mạng 10  Hình Truyền thông multicast tầng mạng tầng ứng dụng 12  Hình Mạng phủ node (a) multicast xây dựng mạng phủ (b) 13  Hình Mơ hình mạng ngang hàng 14  Hình Một mạng ngang hàng không cấu trúc sử dụng máy tính server 16  Hình Mơ hình chia sẻ file Napster 17  Hình Tìm kiếm liệu chia sẻ Gnutella 18  Hình Mạng ngang hàng có cấu trúc thuộc nhánh hệ thống phân tán mơ hình mạng ngang hàng 1  Hình 10 Mạng ngang hàng có cấu trúc Chord dạng vịng trịn 21  Hình 11 Vịng trịn Chord với node lưu trữ khóa 24  Hình 12 Mạng Chord với bảng finger 25  Hình 13 Đoạn giả mã hàm trình đồng 27  Hình 14 Sơ đồ mạng Chord với node tham gia 28  Hình 15 Truyền thông multicast mạng Chord 30  Hình 16 Sơ đồ multicast 1  Hình 17 Giải pháp chống lỗi cho truyền tin multicast mạng Chord 36  Hình 18 Kiến trúc chương trình phía máy chủ 40  Hình 19 Kiến trúc chương trình phía máy khách 41  Hình 20.Triển khai giao thức khắc phục lỗi ba pha 43  Khóa luận tốt nghiệp Phạm Duy Thăng Mở đầu Hiện nay, mạng internet phát triển với tốc độ vũ bão, nhu cầu truyền thông dựa mạng internet ngày lớn Một số nhu cầu truyền thông multicast, phục vụ cho việc truyền liệu đa phương tiện truyền hình trực tuyến, hội nghị trực tuyến,… Từ năm 1990 có nghiên cứu việc bổ sung phần giao thức truyền multicast vào giao thức IP [14], có kết định Tuy nhiên, việc triển khai multicast giao thức IP gặp nhiều khó khăn phải thay đổi hạ tầng mạng lớp ba Trong năm gần đây, công nghệ mạng ngang hàng trở thành mối quan tâm nhiều nghiên cứu lĩnh vực internet, hứa hẹn giải pháp cho truyền thông multicast So với mơ hình mạng khác, mơ hình mạng ngang hàng có nhiều điểm lợi phân tán, phân cấp, khả mở rộng, hiệu suất cao,… Các nghiên cứu tập trung vào mạng ngang hàng có cấu trúc, ổn định tìm kiếm thơng tin mạng hiệu so với mạng ngang hàng khơng có cấu trúc Một giao thức mạng ngang hàng có cấu trúc mang nhiều ưu điểm phù hợp với truyền thông multicast khả định tuyến tốt, hoạt động ổn định,… giao thức Chord Do đó, mạng ngang hàng sử dụng giao thức Chord giải pháp hiệu để phục vụ truyền thông multicast chưa giải vấn đề truyền thông multicast tầng mạng Tuy nhiên, giao thức Chord có nhiều điểm khơng phù hợp cho việc truyền multicast cấu trúc không ổn định, chống lỗi hàm chạy định kỳ, node nắm tương đối thông tin node khác, dẫn đến việc thiếu thông tin cấu trúc multicast truyền multicast Do đó, triển khai multicast mạng Chord, độ trễ cần thiết để khôi phục cấu trúc multicast node lỗi cao Khóa luận đề xuất giải pháp chống lỗi, khắc phục nhược điểm giao thức Chord áp dụng cho mục đích truyền thơng multicast Giải pháp chống lỗi xây dựng theo hình thức phản ứng, có nghĩa kích hoạt có lỗi xảy Giải pháp chống lỗi cung cấp thêm thông tin multicast cho node tham gia, đồng thời cung cấp cho node khả phát lỗi node cha Khóa luận tốt nghiệp Phạm Duy Thăng multicast, từ gửi thơng báo lỗi cần thiết nhằm mục đích xây dựng multicast thời gian ngắn Khóa luận cung cấp kết thực nghiệm áp dụng giải pháp chống lỗi vào ứng dụng truyền video theo hình thức truyền multicast dựa mạng ngang hàng giao thức Chord Các kết chứng minh tính hiệu giái pháp Dưới tóm tắt khóa luận gồm chương sau: Chương 1: Giới thiệu tổng quan mạng ngang hàng nói chung phân tích ưu điểm mạng ngang hàng Chương phân loại so sánh mạng ngang hàng khơng có cấu trúc mạng ngang hàng có cấu trúc Phần cuối chương giành để giới thiệu khái niệm giao thức mạng ngang hàng Chord Chương 2: Giới thiệu tổng quan truyền thông multicast Đầu tiên vấn đề multicast cách thức truyền tin, so sánh với cách thức truyền tin unicast truyền thống Tiếp đó, tơi trình bày multicast tầng ứng dụng, so sánh với multicast tầng mạng Cuối chương trình bày truyền thơng multicast mạng ngang hàng có cấu trúc Chương 3: Trình bày cụ thể vấn đề khắc phục lỗi truyền thông multicast mạng ngang hàng Chord, bao gồm giao thức khắc phục lỗi mạng ngang hàng Chord, giao thức đề để cải thiện hiệu truyền thông multicast mạng Chord Chương 4: Trình bày kết thực nghiệm đánh giá kết đó, so sánh với giao thức Chord truyền thống Chương 5: Kết luận, nêu vấn đề tồn đề hướng phát triển Khóa luận tốt nghiệp Phạm Duy Thăng Chương – Tổng quan truyền tin multicast Truyền thông multicast cách hữu hiệu để truyền liệu đến nhóm máy tính mạng Internet mạng nội Thay phải gửi thơng tin tới máy đơn lẻ, thông tin gửi cho nhóm multicast theo sơ đồ gọi multicast 1.1 Khái niệm truyền tin multicast Khi phân loại phương pháp truyền tin mạng máy tính dựa vào số lượng máy nhận, ta có ba cách truyền tin sau: Unicast: hình thức truyền tin giao thức mạng máy tính Trong hình thức truyền tin này, máy gửi tin tới máy nhận xác định trước Phương thức truyền tin sử dụng cho hầu hết giao thức mạng máy tính từ tầng tầng ứng dụng IP, TCP, UDP, HTTP, FTP,… Nhược điểm phương pháp tốn băng thông trường hợp nguồn gửi nhiều gói tin giống tới nhiều máy nhận khác Broadcast: hình thức truyền tin từ điểm tới toàn mạng Máy gửi gửi gói tin đi, tất máy khác mạng nhận Hình thức thường sử dụng máy thiếu thông tin máy khác mạng Các ví dụ điển hình áp dụng hình thức truyền tin broadcast giao thức phân giải địa ARP (tiếng Anh: Address Resolution Protocol) giao thức cấu hình động máy chủ DHCP (tiếng Anh: Dynamic Host Configuration Protocol) Hình Các phương thức truyền tin khác broadcast, multicast unicast Multicast: hình thức nằm hai hình thức nêu Trong hình thức truyền tin này, máy gửi gửi gói tin đi, số máy định đăng ký trước nhận gói Khóa luận tốt nghiệp Phạm Duy Thăng tin Nếu so sánh unicast với nói chuyện hai người sử dụng chương trình nhắn tin tức thi, multicast giống hội nghị (tiếng Anh: conference) nhiều người Hình minh họa cho phương thức truyền tin unicast, broadcast multicast Có thể thấy multicast phương pháp hữu hiệu máy muốn gửi liệu tới nhiều máy khác mạng Trong trường hợp này, rõ ràng sử dụng multicast tiết kiệm băng thông đường truyền tài nguyên máy gửi so với sử dụng hình thức unicast Khi sử dụng multicast, multicast hình thành Node gốc máy gửi tin, node máy nhận tin Nhờ vào q trình định tuyến, có gói tin gửi cạnh cây, nhân node dọc theo thân multicast Các node thân định tuyến (tiếng Anh: router) máy đầu cuối, phụ thuộc vào giao thức truyền multicast khác Tiếp theo đây, tìm hiểu truyền tin multicast tầng mạng truyền tin multicast tầng ứng dụng 1.2 Truyền tin multicast tầng mạng (IP multicasting) Cuối năm 80, Steve Deering làm việc dự án có nhu cầu gửi thơng điệp từ máy tính đến nhóm máy tính thơng qua giao thức lớp (hay gọi tầng mạng, tiếng Anh: network layer) Sau nghiên cứu vài giao thức định tuyến, Deering kết luận chức giao thức định tuyến mở rộng để hỗ trợ chế multicast lớp Định nghĩa IP multicast là: IP multicast chế gửi thơng điệp từ nguồn đến nhóm chọn lựa địa đích thơng qua hạ tầng mạng lớp dòng liệu Hiện nay, IP multicast chuẩn mở IETF (Internet Engineering Task Force), dùng để truyền liệu tới nhiều máy nhận Thành viên nhóm multicast thay đổi Người dùng định tham gia rời bỏ nhóm lúc nào, thành viên nhiều nhóm multicast lúc Vai trị máy tham gia q trình truyền multicast khác nhau: máy nguồn gửi multicast này, lại máy nhận multicast khác Khóa luận tốt nghiệp Phạm Duy Thăng Mặt khác, ta thấy node N, liệu mà nhận node cha cung cấp Khoảng multicast mà N chịu trách nhiệm node cha N phân phối, phần khoảng multicast node cha Do node N lỗi node cha phải có trách nhiệm với khoảng multicast N Tóm lại, để khắc phục vấn đề lỗi xảy node N, cần phải có tham gia node cha node node N Các node N cung cấp thông tin node cha N Nếu node nhận thấy có lỗi xảy node N, chúng thông báo cho node cha N Đến lượt mình, node cha N tìm node khác thay cho N, chịu trách nhiệm cho khoảng multicast N Chúng ta gọi giao thức khắc phục lỗi ba pha 3.3 Ba pha giao thức khắc phục lỗi Từ ý tưởng trên, đề giao thức khắc phục lỗi gồm ba pha sau: • Pha thứ nhất: Thơng báo thơng tin multicast • Pha thứ hai: Phát lỗi thơng báo lỗi • Pha thứ ba: Khắc phục lỗi Sau vào chi tiết nội dung pha giao thức Quy ước: Trong multicast, node F truyền liệu cho node N node F gọi node cha node N Nếu node G node cha node F G gọi node ơng node N 3.3.1 Thông báo thông tin cây multicast  Trong pha này, node F có trách nhiệm thơng báo cho node node cha F Ví dụ hình 17, node F có trách nhiệm phải thơng báo cho node N, M P thông tin node F Các node N, M P lưu thông tin lại Chi tiết giao thức sau: • Mỗi node có thuộc tính father, dùng để lưu thơng tin node cha, thuộc tính grandfather, dùng để lưu thơng tin node ơng Khóa luận tốt nghiệp 35 Phạm Duy Thăng • Mỗi node F nhận luồng multicast mới, thay đổi thuộc tính father, đồng thời gửi thông điệp cho node con, yêu cầu node thay đổi thuộc tính grandfather • Mỗi node F thay đổi ghi bảng finger, gửi yêu cầu node (được trỏ ghi thay đổi) cập nhật lại thuộc tính grandfather thành node cha node F • Mỗi node nhận thông tin node ông lưu thơng tin vào thuộc tính granfather Như vậy, nhờ pha thông báo thông tin multicast, node có thêm thơng tin cấu trúc Hình 17 Giải pháp chống lỗi cho truyền tin multicast mạng Chord Khóa luận tốt nghiệp 36 Phạm Duy Thăng 3.3.2 Phát hiện lỗi và thông báo lỗi  Pha nhằm xây dựng tính phản ứng cho giao thức khắc phục lỗi Phương pháp phát lỗi xây dựng dựa tính chất q trình truyền thơng multicast: luồng liệu thường truyền liên tục Do đó, luồng liệu bị gián đoạn, node nhận liệu nghi ngờ có lỗi xảy node cha Trong pha này, node có trách nhiệm phát sớm lỗi xảy (nếu có) node cha Lỗi phát thơng báo cho node ơng nó, node có trách nhiệm xử lý lỗi Chi tiết giao thức sau: • Trong q trình truyền thơng multicast, sau khoảng thời gian delta, node N không nhận liệu từ node cha F, N thực việc gửi thông điệp kiểm tra tới F để xác định xem có phải node F gặp lỗi hay không Khoảng thời gian delta phụ thuộc vào mục đích sử dụng hệ thống multicast (luồng liệu liên tục hay gián đoạn mức độ gián đoạn) • Nếu khơng có lỗi xảy node F, node nhận thông điệp kiểm tra gửi thơng điệp trả lời, nhằm mục đích thơng báo cho node F cịn hoạt động • Nếu sau khoảng thời gian chờ đợi, node N khơng nhận thơng điệp trả lời, kết luận node cha F gặp lỗi Trong trường hợp này, N gửi thông điệp thông báo lỗi cho node ông N (node cha node F) Nội dung thơng điệp thơng báo lỗi có chứa thơng tin node F Ví dụ hình 16, trình node F truyền liệu cho node N, N nhận thấy có lỗi node F, node N thông báo lỗi cho node ơng node G 3.3.3 Khắc phục lỗi  Nếu node G nhận thông báo lỗi chứa thông tin node F, kiểm tra xem F có phải node hay khơng Nói cách khác, G kiểm tra bảng finger nó, xem F có phải ghi bảng finger hay không Nếu đúng, G tiến hành việc cập nhật đột xuất ghi cách gọi hàm fix_finger() Nếu không phải, G bỏ qua thông điệp Khóa luận tốt nghiệp 37 Phạm Duy Thăng Như vậy, node F lỗi, có nhiều thông điệp thông báo lỗi từ node F gửi cho G Tuy nhiên, có thơng báo xử lý, thông điệp sau đến, lỗi xử lý Việc cập nhật lại bảng finger đảm bảo việc truyền multicast khoảng multicast mà F phụ trách Khoảng multicast bàn giao lại cho node F’ trỏ ghi mới, node node thay cho node F lỗi Node F’ dựa vào bảng finger để thực việc truyền multicast cho khoảng (cấu trúc multicast thay đổi bảng finger F’ khác bảng finger F) Như vậy, thấy giao thức khắc phục lỗi ba pha giải vấn đề nêu mục 3.1 Giao thức khắc phục lỗi thiết kế theo hình thức phản ứng, nhằm giải sớm lỗi xuất hiện, đảm bảo ổn định cho q trình truyền thơng multicast Giao thức khắc phục lỗi không làm ảnh hưởng nhiều đến thông chung tồn mạng số lượng gói tin kiểm sốt Giao thức khắc phục lỗi ba pha dễ cài đặt, không thay đổi nhiều đến giao thức Chord giao thức truyền multicast mạng ngang hàng Chord 3.4 Các vấn đề khác Giao thức khắc phục lỗi ba pha nêu giải thành công vấn đề nêu mục 3.1 Tuy nhiên, giao thức lại mở vấn đề Ý tưởng giải pháp đưa sử dụng node node N để phát lỗi xảy node N, thông báo cho node cha N để xử lý Giải pháp đưa thực tốt ý tưởng Tuy nhiên, giải pháp chưa đưa hướng giải cho trường hợp có lỗi xảy node N node cha Vấn đề giải theo phương thức sau: • Nếu node N sau thơng báo lỗi cho node ơng liên lạc với finger xa hoạt động bảng finger mình, đăng ký làm node tạm thời finger • Nếu node nhận yêu cầu làm node tạm thời từ node khác, thêm node yêu cầu vào danh sách node tạm thời Trong trình truyền tin multicast, sau truyền tin cho node bảng Khóa luận tốt nghiệp 38 Phạm Duy Thăng finger xong tiến hành truyền tin cho node danh sách node tạm thời • Nếu sau node N đăng ký làm node tạm thời node F’, node N lại nhận luồng multicast khác từ node F’’ khác F’, N gửi thông điệp thông báo cho N’ ngừng gửi luồng multicast, đồng thời thay đổi thuộc tính father thành F’’ Khóa luận tốt nghiệp 39 Phạm Duy Thăng Chương – Kết thực nghiệm đánh giá Trong chương này, giao thức khắc phục lỗi ba pha đề áp dụng vào ứng dụng cụ thể: ứng dụng truyền video sử dụng multicast mạng ngang hàng giao thức Chord Chúng ta xem xét xem tỷ lệ thành công giải pháp chống lỗi Đồng thời, có kết đánh giá hiệu giải pháp chống lỗi dựa việc đo đạc thơng số liên quan đến độ trễ số gói tin điều khiển 4.1 Ứng dụng truyền video theo phương thức multicast dựa mạng ngang hàng Chord Ứng dụng truyền video sử dụng khóa luận ứng dụng truyền multicast theo phương thức multicast dựa mạng ngang hàng Chord Ứng dụng gồm hai phần: phần máy chủ giành cho nguồn phát video phần máy khách giành cho node nhận Tất node nguồn node nhận node tham gia vào mạng ngang hàng Chord Trên node, cổng truyền nhận gói tin điều khiển giao thức Chord cổng truyền/nhận gói tin video multicast cổng khác Việc truyền gói tin điều khiển giao thức Chord thực giao thức giao vận UDP có bổ sung chế truyền tin tin cậy, việc truyền gói tin video multicast sử dụng giao thức UDP đơn thuần, khơng có chế truyền tin tin cậy Hình 18 Kiến trúc chương trình phía máy chủ Khóa luận tốt nghiệp 40 Phạm Duy Thăng Hình 19 Kiến trúc chương trình phía máy khách Việc triển khai truyền video multicast sử dụng bảng finger node để định tuyến, nhiên q trình truyền hồn tồn tách biệt với giao thức Chord Hình 18 hình 19 thể liên quan chức truyền video multicast (xây dựng lớp WebcamServer WebcamClient) giao thức Chord Trong phần xây dựng giao thức Chord, lớp Node chứa thuộc tính phương thức giao thức Chord, lớp MessageHandler có chức liên kết lớp Node với giao thức UDP tầng giao vận, đồng thời bổ sung chế tin cậy cho giao thức UDP Ứng dụng phần giành cho máy chủ (nguồn phát video) có hai hàm chính: hàm captureImage() sử dụng để lấy hình ảnh video từ camera, hàm SendBroadcastImage() sử dụng để gửi hình ảnh lấy cho node tham gia multicast Ở ứng dụng máy chủ, chức định tuyến sử dụng bảng finger phục vụ cho q trình truyền multicast tích hợp vào hàm SendBroadcastImage(), gửi hình ảnh nhận tới tất node có bảng finger, thông báo cho node biết khoảng multicast mà chịu trách nhiệm Ứng dụng phần giành cho máy khách (các node nhận video) gồm ba luồng chạy độc lập: • Receive(): Nhận gói tin hình ảnh đến xếp vào hàng đợi Khóa luận tốt nghiệp 41 Phạm Duy Thăng • ProcessPacket(): Xử lý gói tin hàng đợi gói tin để xếp vào hàng đợi hình ảnh thực việc gọi hàm FowardPacket() để chuyển tiếp gói tin cho node khác multicast • Show(): Biểu diễn hình ảnh xử lý hình máy khách Ở ứng dụng phía máy khách, chức định tuyến multicast sử dụng bảng finger tích hợp vào hàm ForwardPacket(), gửi gói tin hình ảnh đến cho node thuộc bảng finger nằm khoảng multicast mà quản lý, đồng thời gửi khoảng multicast node cho node Khóa luận tốt nghiệp 42 Phạm Duy Thăng 4.2 Triển khai giao thức khắc phục lỗi ba pha cho ứng dụng truyền video multicast Hình 20.Triển khai giao thức khắc phục lỗi ba pha Để triển khai giao thức khắc phục lỗi ba pha, thực pha theo thứ tự Tất công đoạn triển khai minh họa hình 20 Pha thứ nhất, pha thơng báo thông tin multicast, triển khai lớp Node giao thức Chord Lớp Node bổ sung hai thuộc tính Father lưu thơng tin node cha Grandfather lưu thông tin node ông Chức thông báo thông tin node ông thực hàm requestUpdateGrandfather(), gọi từ thân Khóa luận tốt nghiệp 43 Phạm Duy Thăng hàm WebcamClient.Receive() node nhận luồng video từ node cha Mỗi node nhận thông điệp thông báo thông tin node ơng, tiến hành cập nhật thuộc tính Grandfather Pha thứ hai pha phát lỗi thông báo lỗi Chức phát lỗi cài đặt hàm WebcamClient.Receive() Chức phát lỗi thực nhờ đồng hồ Nếu đồng hồ nhận thấy sau khoảng thời gian delta mà gói tin multicast truyền đến, gọi phương thức thông báo lỗi requestUpdateEntry() Phương thức cài đặt lớp node Khi phương thức gọi, node gửi gói tin tới node ơng u cầu cập nhật lại finger trỏ tới node cha Pha thứ ba pha xử lý lỗi, cài đặt lớp Node Mỗi nhận gói tin thơng báo lỗi, phương thức OnRequestUpdateEntry() gọi để cập nhật lại entry tương ứng với node thông báo (nếu có) Giá trị delta phụ thuộc vào độ liên tục liệu truyền (số gói tin giây), lựa chọn sau có đo đạc cụ thể 4.3 Mơ hình thực nghiệm Việc chạy thử chương trình đo đạc thực môi trường mạng LAN Số node tham gia - node, có node đóng vai trị nguồn phát video(chạy chương trình phía máy chủ) node cịn lại đóng vai trị node nhận video (chạy chương trình máy khách) Việc truyền video thực suốt trình thực nghiệm Trong suốt q trình này, việc gửi nhận gói tin điều khiển giao thức Chord gói tin multicast ghi lại tệp ghi log Để xác định tính hiệu giao thức khắc phục lỗi, sau trình truyền multicast ổn định, cho node tham gia rời mạng, theo dõi luồng multicast truyền đến tất node node rời mạng Từ đưa kết luận tỷ lệ thành công giao thức độ trễ để multicast khôi phục Khóa luận tốt nghiệp 44 Phạm Duy Thăng 4.4 Các kết thực nghiệm Trước tiên, ta tiến hành đo đạc số gói tin multicast truyền từ nguồn tới node giây Ta tiến hành theo dõi node nguồn, hai khoảng thời gian khác giây 10 giây Số lần thực đo đạc lần Kêt đo đạc thể bảng sau: Khoảng thời gian (miligiây) Số gói tin nhận Lần đo Lần đo Lần đo Trung bình 5000 149 147 145 147 10000 297 251 298 282 Result (gói/giây) 28.8 Khoảng cách gói 34.72 Như truyền mạng LAN, chọn giá trị delta 347 miligiây, tương ứng với việc chịu mát (hoặc trễ) tối đa 10 gói tin liên tục Chúng ta sử dụng giá trị để cài đặt giao thức khắc phục lỗi Tiếp theo, tiến hành đo độ trễ trung bình trình khơi phục Việc đo đạc tiến hành với ứng dụng truyền video multicast trước sau bổ sung giao thức khắc phục lỗi Áp dụng giao thức Trước (ms) Sau (ms) node Trung bình node 11220 12003 1542 9876 13786 2546 11235 11543 9218.88 1245 2650.5 2354 2322 1564 2454 4328 2835 4102 Như vậy, thấy sau áp dụng giao thức khắc phục lỗi ba pha, độ trễ (đơn vị: miligiây) q trình khơi phục giảm nhiều Điều có nghĩa node thời gian chờ đợi node cha bị lỗi, hay nói cách khác, hiệu suất giao thức cải thiện rõ rệt Khóa luận tốt nghiệp 45 Phạm Duy Thăng Chương – Kết hướng phát triển Thay cho lời kết luận, tơi xin trình bày đánh giá cơng việc thực đưa định hướng cho công việc xây dựng 5.1 Đánh giá kết Khóa luận trình bày giải pháp khắc phục lỗi cho q trình truyền thơng multicast mạng ngang hàng giao thức Chord Tơi trình bày vấn đề lỗi xảy truyền thông multicast mạng Chord, đưa giao thức để giải vấn đề Giao thức đưa khắc phục điểm chưa phù hợp áp dụng mơ hình mạng ngang hàng giao thức Chord cho mục đích truyền thơng multicast, đồng thời giữ ưu điểm mơ hình Kết thực nghiệm đưa đánh giá bước đầu tính khả thi tính hiệu giải pháp khắc phục lỗi Như vậy, khắc phục vấn đề lỗi tồn tại, ta nâng cao tính ứng dụng mơ hình truyền thơng multicast dựa mạng ngang hàng Chord Nhờ vào việc phân tán tài nguyên toàn mạng lên node tham gia, đồng thời đảm bảo độ tin cậy, mơ hình áp dụng vào cho mục đích phân phát liệu đa phương tiện mạng internet truyền hình trực tuyến, hội nghị trực tuyến,… 5.2 Vấn đề tồn hướng phát triển Tuy góp phần giải điểm chưa phù hợp áp dụng mơ hình mạng ngang hàng Chord cho mục đích truyền thơng multicast, thời gian thực nghiên cứu có hạn, giao thức đưa khóa luận tồn chưa giải Thứ nhất, ý tưởng giải pháp đưa sử dụng node node N để phát lỗi xảy node N, thông báo cho node cha N để xử lý Giải pháp đưa thực tốt ý tưởng Tuy nhiên, với vấn đề lỗi xảy node N node cha nó, giao thức xử lý chưa cài đặt thành cơng Khóa luận tốt nghiệp 46 Phạm Duy Thăng Thứ hai, giao thức chưa đưa giải pháp để giải cho tình có hai node gửi luồng liệu multicast đến node N Do trình thực việc đồng bảng finger danh sách successor mạng Chord thực định kỳ nên xảy trường hợp bảng finger đồng chậm Do hồn tồn xảy trường hợp có node nhận hai luồng multicast, nghĩa node có hai node cha Trong trường hợp giao thức khắc phục lỗi hoạt động sai Do giao thức số tồn chưa giải được, nên thời gian tới, để hoàn thiện giải pháp cần tập trung giải vấn đề Tôi kết hợp với số nghiên cứu khác để thực việc triển khai giao thức vào ứng dụng thực tế truyền hình ảnh hội nghị trực tuyến Khóa luận tốt nghiệp 47 Phạm Duy Thăng Tài liệu tham khảo Tiếng Việt [1] Hoàng Ngọc Khánh Xây dựng giao thức mạng ngang hàng có cấu trúc Chord Khóa luận tốt nghiệp Đại học Cơng nghệ, 2008 [2] Nguyễn Hữu Tú Triển khai multicast mạng ngang hàng có cấu trúc Chord Khóa luận tốt nghiệp Đại học Công nghệ, 2008 [3] Giới thiệu multicast http://www.vnpro.org/forum/showthread.php?t=10073 [4] Mạng đồng đẳng, http://vi.wikipedia.org/wiki/M%E1%BA%A1ng_%C4%91%E1%BB%93ng_% C4%91%E1%BA%B3ng Tiếng Anh [5] M Amad, A Meddahi A Scalable Approach for Application Layer Multicast in P2P Networks PerCom 2008 [6] Miguel Castro, Peter Druschel,… Scribe: A large-scale and decentralized application-level multicast infrastructure, 2002 [7] Jung-Rung Han Failure Recovery with Priority Progress Multicast B.Sc., The University of British Columbia, 2003 Khóa luận tốt nghiệp 48 Phạm Duy Thăng [8] Gifford Jannotti, et al Overcast: Reliable multicasting with an overlay network, 2000 [9] Ion Stoica, Robert Morris,… Chord: a scalable peer-to-peer lookup protocol for internet applications, 2003 [10] Guang Tan; Stephen A Jarvis Improving the Fault Resilience of Overlay Multicast for Media Streaming, 2007 [11] Guang Tan; Stephen A Jarvis Stochastic Analysis and Improvement of the Reliability of DHT-Based Multicast INFOCOM 2007 [12] Multicast http://en.wikipedia.org/wiki/Multicast [13] Peer-to-peer computer network, http://en.wikipedia.org/wiki/Peer-to-peer [14] RFC791 – Internet Protocol Khóa luận tốt nghiệp 49 Phạm Duy Thăng ... 2.2.4.  Khắc phục lỗi giao thức Chord 26  2.3.  Truyền tin multicast mạng ngang hàng có cấu trúc Chord 29  Chương – Khắc phục lỗi truyền thông multicast mạng ngang hàng giao thức Chord. .. multicast mạng ngang hàng giao thức Chord Tôi đề giải pháp để khắc phục vấn đề Khóa luận tốt nghiệp 31 Phạm Duy Thăng Chương – Khắc phục lỗi truyền thông multicast mạng ngang hàng giao thức Chord. .. dụng giao thức mạng ngang hàng Chord để triển khai truyền tin multicast vấn đề lỗi truyền thông multicast dựa mạng Chord Phần đề giao thức khắc phục lỗi ba pha, nhằm giải vấn đề lỗi nêu, từ nâng