luận văn tìm hiêu công nghệ ip muliticast

TRƯỜNG …………………. KHOA……………………….  Báo cáo tốt nghiệp Đề tài: TÌM HIÊU CÔNG NGHỆ IP MULITICAST LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn TS. Ngô Khánh Vân, người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo tôi trong suốt thời gian dài thực hiện đề tài. Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Nguyễn Văn Tam, công tác tại Viện công nghệ thông tin, đã chỉ bảo và cho tôi những lời khuyên quý báu để hoàn thiện luận văn. Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong trường Đại Học Công Nghệ, Đại Học Quốc Gia Hà Nội đã giảng dạy, truyền đạt và tạo đ iều kiện học tập tốt nhất cho tôi trong suốt thời gian học tập cũng như trong quá trình thực hiện luận văn. Hà Nội, tháng 08 năm 2009 Trương Công Ái I MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT DANH SÁCH HÌNH VẼ DANH SÁCH CÁC BẢNG MỞ ĐẦU 1 1. Đặt vấn đề 1 2. Đối tượng và mục tiêu luận văn 1 3. Hướng tiếp cận 2 4. Kết cấu của luận văn 2 CHƯƠNG 1 3 CƠ BẢN VỀ IP MULTICAST 3 1.1 Mở đầu 3 1.2 Các thành phần tham gia vào truyền thông multicast 5 1.3 Địa chỉ multicast 7 1.4 Cây phân phối multicast 9 1.4.1 Cây nguồn 9 1.4.2 Cây chia sẻ 10 1.5 Chuyển tiếp multicast 13 1.6 Đường trục multicast 15 1.7 Giao thức quản lý nhóm Internet 17 1.7.1 Giao thức IGMPv1 17 1.7.1.1 Thông điệp Host Membership Report 18 1.7.1.2 Thông điệp Host Membership Query 19 1.7.2 Giao thức IGMPv2 19 1.7.2.1 Lựa chọn router truy vấn 20 1.7.2.2 Thông điệp rời nhóm 21 1.7.2.3 Truy vấn cho từng nhóm 21 1.7.3 Giao thức IGMPv3 21 I 1.7.3.1 Lọc dữ liệu 21  1.7.3.2 Thông điệp IGMPv3 Host Membership Query 22 1.7.3.3 Thông điệp IGMPv3 Host Membership Report 23 CHƯƠNG 2 25 ĐỊNH TUYẾN MULTICAST 25 2.1 Giao thức định tuyến multicast véctơ khoảng cách 25 2.1.1 Tìm kiếm hàng xóm 25 2.1.2 Trao đổi thông báo định tuyến 26 2.1.3 Cắt nhánh 29 2.1.4 Ghép nhánh 31 2.2 Giao thức PIM Dense Mode 33 2.2.1 Tìm kiếm hàng xóm 33 2.2.1.1 Thông điệp Hello 33 2.2.1.2 Router được chỉ định 33 2.2.1.3 Cây phân phối multicast 34 2.2.2 Cắt nhánh 35 2.2.3 Cơ chế xác nhận 37 2.2.4 Ghép nhánh 38 2.3 PIM Sparse Mode 39 2.3.1 Mô hình tham gia 39 2.3.2 Cây chia sẻ 40 2.3.2.1 Tham gia cây chia sẻ 40 2.3.2.2 Cắt nhánh trên cây chia sẻ 43 2.3.3 Cây đường đi ngắn nhất 45 2.3.3.1 Tham gia cây đường đi ngắn nhất 45 2.3.3.2 Cắt nhánh trên cây đường đi ngắn nhất 47 2.3.4 Thông điệp Join/Prune 48 2.3.5 Đăng ký nguồn dữ liệu 49 2.3.5.1 Thông điệp PIM Register 49 2.3.5.2 Thông điệp PIM Register – Stop 50 2.3.6 Chuyển từ cây chia sẻ sang cây đường đi ngắn nhất 50 I 2.4 Giao thức Multicast Open Shortest Path First 54  2.4.1 Định tuyến multicast trong vùng 54 2.4.2 Định tuyến multicast trên nhiều vùng 56 2.4.3 Định tuyến multicast trên các vùng tự trị 59 CHƯƠNG 3 61 SỬ DỤNG ACCESS GRID XÂY DỰNG 61 HỆ THỐNG HỘI NGHỊ TRUYỀN HÌNH DỰA TRÊN IP MULTICAST 61 3.1 Các khái niệm chung về dịch vụ hội nghị truyền hình 61 3.1.1 Hệ thống hội nghị truyền hình 62 3.1.2 Các thành phần cơ bản của hội nghị truyền hình 63 3.2 Giao thức RTP 64 3.2.1 Khuôn dạng RTP header 64 3.2.2 Các ứng dụng sử dụng RTP 65 3.2.2.1 Thoại hội nghị đơn giản 65 3.2.2.2 Thoại và truyền hình hội nghị 67 3.2.2.3 Bộ trộn và bộ biên dịch 67 3.3 Đồng bộ luồng hình ảnh và âm thanh 68 3.4 Sử dụng Access Grid xây dựng một hội nghị truyền hình 70 3.4.1 Các thành phần của Access Grid 70 3.4.2 Sử dụng Access Grid client để tham gia vào hội nghị truyền hình 73 KẾT LUẬN 76 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 77 TÀI LIỆU THAM KHẢO II DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Viết đầy đủ Nghĩa tiếng Việt ABR Area Border Router Router biên vùng AG Access Grid Phần mềm hỗ trợ xây dựng ứng dụng hội nghị truyền hình AS Autonomous System Vùng tự trị ASBR Autonomous System Border Routers Router trên biên vùng tự trị DR Designated Router Router được lựa chọn DVMRP Distance Vector Multicast Routing Protocol Giao thức định tuyến multicast véc- tơ khoảng cách IGMP Internet Group Management Protocol Giao thức quản lý nhóm Internet LAN Local Area Network Mạng nội bộ LSA Link-State Advertisement Thông điệp quảng bá trạng thái liên kết MABR Multicast Area Border Router Router biên vùng multicast MBONE Multicast Backbone Đường trục multicast MOSPF Multicast Open Shortest Path First Giao thức định tuyến multicast dựa trên thuật toán đường đi ngắn nhất MCU Multipoint Control Unit Bộ điều khiển đa điểm OSPF Open Shortest Path First Giao thức định tuyến unicast dựa trên thuật toán đường đi ngắn nhất II PIM Protocol Independent Multicast Giao thức định tuyến multicast độc lập PIM-DM Protocol Independent Multicast Dense Mode Giao thức định tuyến multicast độc lập theo mô hình tập trung PIM-SM Protocol Independent Multicast Sparse Mode Giao thức định tuyến multicast độc lập theo mô hình phân tán RAT Robust Audio Tool Công cụ truyền âm thanh trong ứng dụng hội nghị truyền hình RIP Routing Information Protocol Giao thức thông tin định tuyến RPF Reverse Path Forwarding Kiểm tra đường dẫn ngược RP Rendezvous Point Điểm hẹn RTCP Real Time Transport Control Protocol Giao thức điều khiển truyền thông thời gian thực RTP Realtime Transport Protocol Giao thức truyền thông thời gian thực SPT Shortest Path Tree Cây đường đi ngắn nhất TTL Time To Live Thời gian tồn tại gói tin VIC Video Conference Ứng dụng video trong hội nghị truyền hình III DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 1.1: Truyền thông unicast và multicast 3 Hình 1.2: Các thành phần tham gia vào truyền thông multicast 6 Hình 1.3: Định dạng của địa chỉ IP lớp D 7 Hình 1.4: Ánh xạ địa chỉ IP multicast sang địa chỉ MAC 8 Hình 1.5: Cây đường đi ngắn nhất của host A 9 Hình 1.6: Cây đường đi ngắn nhất của host B 10 Hình 1.7: Cây chia sẻ 11 Hình 1.8: Cây chia sẻ hai chiều 12 Hình 1.9: Cây chia sẻ một chiều sử dụng cây SPT 12 Hình 1.10: Cây chia sẻ một chiều sử dụng định tuyến unicast 13 Hình 1.11: Giới hạn TTL 14 Hình 1.12: Cơ chế đường hầm liên kết các ốc đảo multicast 15 Hình 1.13: Đóng gói IP multicast theo cơ chế tunneling 16 Hình 1.14: Cơ chế đường hầm liên kết các MRouter 16 Hình 1.15: Thông điệp IGMPv1 18 Hình 1.16: Thông điệp IGMPv2 19 Hình 2.1: Tìm hàng xóm trong DVMRP 26 Hình 2.2: Trao đổi định tuyến DVMRP bước 1 27 Hình 2.3: Trao đổi định tuyến DVMRP bước 2 28 Hình 2.4: Trao đổi định tuyến DVMRP bước 3 29 Hình 2.5: Cắt nhánh trong DVMRP bước 1 30 Hình 2.6: Cắt nhánh trong DVMRP bước 2 31 Hình 2.7: Ghép nhánh trong DVMRP bước 1 32 Hình 2.8: Ghép nhánh trong DVMRP bước 2 32 Hình 2.9: Cây phân phối PIM-DM 35 Hình 2.10: Cắt nhánh trong PIM-DM bước 1 36 Hình 2.11: Cắt nhánh trong PIM-DM bước 2 36 Hình 2.12: Cắt nhánh trong PIM-DM bước 3 37 Hình 2.13: Xác nhận trong PIM-DM 38 III Hình 2.14: Ghép nhánh trong PIM-DM 39  Hình 2.15: Tham gia cây chia sẻ PIM bước 1 40 Hình 2.16: Tham gia cây chia sẻ PIM bước 2 41 Hinh 2.17: Tham gia cây chia sẻ PIM bước 3 42 Hình 2.18: Tham gia cây chia sẻ PIM bước 4 42 Hình 2.19: Tham gia cây chia sẻ PIM bước 5 43 Hình 2.20: Tham gia cây chia sẻ PIM bước 6 43 Hình 2.21: Cắt nhánh trên cây chia sẻ bước 1 44 Hình 2.22: Cắt nhánh trên cây chia sẻ bước 2 44 Hình 2.23: Cắt nhánh trên cây chia sẻ bước 3 45 Hình 2.24: Tham gia cây đường đi ngắn nhất bước 1 46 Hình 2.25: Tham gia cây đường đi ngắn nhất bước 2 46 Hình 2.26: Tham gia cây đường đi ngắn nhất bước 3 47 Hình 2.27: Cắt nhánh trên cây đường đi ngắn nhất bước 1 47 Hình 2.28: Cắt nhánh trên cây đường đi ngắn nhất bước 2 48 Hình 2.29: Cắt nhánh trên cây đường đi ngắn nhất bước 3 48 Hình 2.30: Chuyển sang cây SPT bước 1 51 Hình 2.31: Chuyển sang cây SPT bước 2 51 Hình 2.32: Cắt bỏ nguồn khỏi cây chia sẻ bước 3 52 Hình 2.33: Cắt bỏ nguồn khỏi cây chia sẻ bước 4 53 Hình 2.34: Cắt bỏ nguồn khỏi cây chia sẻ bước 5 53 Hình 2.35: Vùng MOSPF chứa nguồn và thành viên nhóm G 55 Hình 2.36: Cây đường đi ngắn nhất MOSPF SPT cho mạng N3 và N4 56 Hình 2.37: Thông điệp nhóm tóm tắt trong vùng đường trục 57 Hình 2.38: Cây đường đi ngắn nhất SPT trong vùng đường trục 58 Hình 2.39: Nguồn trong vùng không phải đường trục 59 Hình 2.40: Lưu lượng multicast xuống các miền MOSPF 60 Hình 3.1: Thành phần của hội nghị truyền hình 63 Hình 3.2: Khuôn dạng RTP header 64 Hình 3.3: Các thành phần của Access Grid 70 Hình 3.4: Desktop node 71 III Hình 3.5: Office node 72  Hình 3.6: Room node 72 Hình 3.7: Mối quan hệ giữa multicast và Access Grid 73 Hình 3.8: Profile Dialog 73 Hình 3.9: Điền địa chỉ virtual venue để kết nối 73 Hình 3.10: Venue client 74 Hình 3.11: Cửa sổ video 74 Hình 3.12: Cửa sổ audio 75 [...]... First − Tìm hiểu khả năng áp dụng của multicast trong ứng dụng thời gian thực 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 4 Kết cấu của luận văn − Luận văn gồm phần... thức định tuyến Multicast Open Shortest Path First − Chương 3: Tìm hiểu về hội nghị truyền hình, ứng dụng phần mềm Access Grid để xây dựng hệ thống hội nghị truyền hình dựa trên IP multicast − Cuối cùng là kết luận và hướng nghiên cứu tiếp theo của luận văn 3 CHƯƠNG 1 CƠ BẢN VỀ IP MULTICAST 1.1 Mở đầu IP multicast là một nhóm các công nghệ và tiêu chuẩn cho phép việc truyền tải đa điểm – đa điểm như... tượng và mục tiêu luận văn Xuất phát từ vấn đề nêu trên, luận văn xác định IP multicast là đối tượng nghiên cứu với những vấn đề tập trung chủ yếu như sau: − Tìm hiểu các thành phần cơ bản của quá trình truyền dữ liệu multicast gồm: địa chỉ multicast, cây multicast, chuyển tiếp multicast cũng như quá trình 2 tham gia nhóm multicast thông qua giao thức Internet Group Management Protocol − Tìm hiểu các giao... việc truyền tải đa điểm – đa điểm như hội nghị, hay truyền tài điểm – đa điểm như việc quảng bá âm thanh, video trên Internet Việc ứng dụng công nghệ này ngày càng phát triển do nhu cầu ngày càng cao đối với các ứng dụng đa phương tiện và sự cải tiến công nghệ IP multicast Multicast là thuật ngữ kỹ thuật, có nghĩa một gói tin có thể được gửi đến nhiều nơi trong cùng thời điểm Cách thức thông thường... ngoài thông qua một bộ định tuyến có khả năng xử lý các gói IP multicast thông qua hỗ trợ giao thức quản lý nhóm Internet IGMP và các giao thức định tuyến khác được xác định là một MRouter hay IP multicast router Tiếp giáp với các ốc đảo là các bộ định tuyến IP truyền thống chỉ hỗ trợ xử lý các gói IP unicast được xác định là các URouter (IP unicast router) Các MRouter của các mạng khác nhau kết nối... định tuyến này Khi đó các MRouter xử lý các gói IP multicast tương tự như các bộ định tuyến xử lý các gói IP unicast như thể hiện trên hình 1.13 Hình 1.14: Cơ chế đường hầm liên kết các MRouter 17 Như thể hiện trên hình 1.14, MRouter R2 muốn gửi một gói tin IP đa hướng tới MRouter R5 Trước hết, R2 sẽ đóng vỏ gói tin (chuyển từ gói IP đa hướng thành gói IP đơn hướng) rồi chuyển tiếp tới URouter R3 Gói... 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 1.7.1.1 Thông điệp Host Membership Report... lọc dữ liệu Bảng 1.3 mô tả các trường trong thông điệp IGMPv3 Host Membership Query: Bảng 1.3: 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 0x12 cho IGMPv1 Host Membership Report 0x16 cho IGMPv2 Host Membership Report 0x17 cho Leave Group Message Maximum 8 bit Response Time Chỉ ra khoảng... điệp IGMPv3 Host Membership Report được gửi tới địa chỉ 224.0.0.22, đây là địa chỉ dành riêng cho router multicast hỗ trợ IGMPv3 24 Bảng 1.4: Các trường trong thông điệp IGMPv3 Host Membership Report Tên trường Độ dài Mô tả Type 8 bit Xác định 3 kiểu thông điệp có giá trị: 0x12 cho IGMPv1 Host Membership Report 0x16 cho IGMPv2 Host Membership Report 0x22 cho IGMPv3 Host Membership Report Reserved 8 bit... multicast sử dụng thông tin cho từng nguồn cụ thể trong IGMPv3 Host Membership Report để ngăn việc chuyển các thông điệp multicast từ một nguồn tới một mạng con không có thành viên của nhóm 1.7.3.2 Thông điệp IGMPv3 Host Membership Query IGMPv3 Host Membership Query có cùng giá trị kiểu và có cùng định dạng với IGMPv2 Host Membership Query ngoài trừ nó thêm một số trường ở sau trường địa chỉ nhóm Các trường