Multicast và giải pháp triển khai dịch vụ IPTV trong mạng của VNPT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - NGUYỄN HOÀI ĐỨC MULTICAST VÀ GIẢI PHÁP TRIỂN KHAI DỊCH VỤ IPTV TRONG MẠNG CỦA VNPT LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành : Điện tử viễn thông NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC : NGUYỄN VŨ THẮNG Hà Nội – 2007 MỤC LỤC MỤC LỤC I DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VI DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VII DANH MỤC CÁC BẢNG XI MỞ ĐẦU XII CHƯƠNG GIỚI THIỆU 1.1 Các hệ thống chia sẻ file giải vấn đề gì? 1.2 Các nhược điểm hệ thống chia sẻ file 1.2.1 Tìm kiếm không đầy đủ 1.2.2 Giói hạn định dạng phổ biến 1.2.3 Các cộng đồng bị phân chia 1.3 Mục đích 1.4 Phương pháp 1.4.1 Cải thiện việc tìm kiếm 1.4.2 Đơn giản việc tạo dò tìm cộng đồng 1.5 Những đóng góp i 1.5.1 Cải thiện tìm kiếm 1.5.2 Đơn giản hóa việc tạo dò tìm cộng đồng 10 1.6 Tổng quan luận văn 12 CHƯƠNG MÔ TẢ Ý TƯỞNG .14 2.1 Giới thiệu 14 2.2 Tìm kiếm 15 2.2.1 Metadata 15 2.2.2 Định tuyến truy vấn 20 2.2.3 Các cộng đồng 25 2.2.4 Tìm kiếm hệ thống trung tâm cục 29 2.3 Tạo dò tìm cộng đồng 36 2.3.1 Cộng đồng không suốt 37 2.3.2 Cộng đồng có giới hạn 38 2.3.3 Cộng đồng ẩn 40 2.3.4 Cộng đồng không chia sẻ 40 2.3.5 Cộng đồng cục 41 2.4 Các tham số khác hệ thống chia sẻ file 43 2.4.1 Các phân loại khác hệ thống mạng ngang hàng 44 2.4.2 Kiến trúc mạng 46 ii 2.4.3 Các hệ thống có cấu trúc 48 2.4.4 Nặc danh việc kiểm soát 50 2.5 Kết luận 52 2.5.1 Các yếu điểm phương thức tìm kiếm có 53 2.5.2 Khó khăn việc tạo dò tìm cộng đồng 54 2.5.3 Lý tìm kiếm vấn đề cộng đồng 56 CHƯƠNG KHÁI NIỆM VỀ CỘNG ĐỒNG CHIA SẺ FILE 58 3.1 Như cộng đồng: Thiết kế lược đồ cộng đồng 58 3.2 Các thuộc tính cộng đồng chia sẻ file 59 3.2.1 Tên 59 3.2.2 Định dạng 59 3.2.3 Giao thức 60 3.2.4 Hiển thị 60 3.2.5 Các tham số khác 61 3.3 Cộng đồng lớp/Cộng đồng đối tượng 63 3.4 Kết luận 66 CHƯƠNG 4.1 THIẾT KẾ SNS-P2P 68 Giới thiệu 68 iii 4.2 Tổng quan 69 4.3 Các lược đồ việc lựa chọn lược đồ XML 70 4.4 Metadata cải tiến 71 4.5 Thiết kế tương thích Web: tìm kiếm cải tiến 74 4.6 Việc dò tìm tạo cộng đồng đơn giản hóa 82 4.7 Thiết kế nơi lưu trữ 87 4.7.1 Các tương tác 90 4.7.2 Cơ sở liệu XML 93 4.8 Thiết kế tương thích mạng 95 4.8.1 Các Tương Tác 97 4.8.2 Giao thức 100 4.9 Kết luận 104 CHƯƠNG KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 106 5.1 Các đóng góp 106 5.2 Hướng phát triển 109 THAM KHẢO 113 iv A PHỤ LỤC: SƠ LƯỢC VỀ LƯỢC ĐỒ XML .129 A.1 Các phần tử 130 A.2 Các thuộc tính 131 A.3 Các loại đơn giản 131 A.4 Các loại phức 133 A.5 Các loại kéo theo 135 v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Tên tiếng Anh Tên tiếng Việt Application Programming API Interface Giao diện lập trình ứng dụng American Standard Code for ASCII Information Interchange Chuẩn mã trao đổi thông tin Hoa Kì CAN Content-Addressable Network Mạng định địa nội dung Common Management CMIP Information Protocol Giao thức thông tin quản lý chung DHT Distributed Hash Tables Các bảng băm phân tán DTD Document Type Definition Lược đồ định loại văn Fault-tolerant, Adaptive, Scalable, Hệ thống chịu lỗi, tương thích, khả FASD Distributed triển, phân tán ID Identify Định danh OOP Object Oriented Programming Ngôn ngữ lập trình hướng đối tượng PDP Peer Discovery Protocol Giao thức dò tìm đồng đẳng RDF Resource Description Framework Khung mô tả tài nguyên Searching and Sharing-Peer to Mạng ngang hàng dành cho tìm SnS-P2P Peer kiếm chia sẻ liệu TTL Time to Live Thời gian tồn giới hạn XML Extensible Markup Language Ngôn ngữ đánh dấu mở rộng URL Uniform Resource Locator Địa định vị tài nguyên Extensible Stylesheet Language XSLT Transformations Chuyển đổi ngôn ngữ mẫu mở rộng vi DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1: Bố trí bên File đính thẻ ID3v1[Nilson00] 17 Hình 2: Mô hình JxtaSearch 18 Hình Ví dụ không gian truy vấn text tài liệu “SNS-P2P” 19 Hình 4: Mô hình mạng ngang hàng lai 21 Hình 5: Mô hình Gnutella (Không tập trung) 22 Hình 6: Hai phương pháp định tuyến truy vấn 24 Hình 7: Mô hình Alpine 26 Hình 8: Mô hình Peer-to-peer liên kết 28 Hình 9: Tìm kiến vs Cục 30 Hình 10: Đinh tuyến truy vấn FASD 35 Hình 11: Loại file hỗ trợ Kazaa Limewire 39 Hình 12: Mô hình Superpeer 47 Hình 13: Tìm kiếm theo khóa Chord 49 Hình 14: Cấu trúc chung mô hình đối model [Cointe87] 64 Hình 15: Mối quan hệ cộng đồng file 65 Hình 16: Lược đồ đơn giản cho cộng đồng 67 Hình 17: Truyền thông client SNS-P2P 69 Hình 18: A schema for the "mp3-nap" community 72 Hình 19: An XML file described by the "mp3-nap" schema 72 Hình 20: So sánh SNS-P2P với mô hình tương tác người dùng có 76 vii Hình 21: Một lược đồ đơn giản 77 Hình 22: Một Form đơn giản 78 Hình 23: Vai trò XSL SNS-P2P 79 Hình 24: Việc tạo giao diện tạo từ lược đồ XML 80 Hình 25: Việc tạo giao diện hiển thị từ trường hợp XML 81 Hình 26: Một lược đồ cho cộng đồng (community.xsd) 83 Hình 27: Cộng đồng gốc (community.xml) 84 Hình 28: File cộng đồng cho cộng đồng “mp3-nap” 86 Hình 29: Cấu ttrúc nơi lưu trữ 88 Hình 30: Các ID nguồn SNS-P2P 89 Hình 31: Các tương tác với nơi lưu trữ 92 Hình 32: Các tương tác với tương thích mạng 100 Hình 33: Trình tự tin công bố 102 Hình 34: Trình tự tin tìm kiếm 103 Hình 35: Stamps.xsd – Lược đồ cho cộng đồng Stamp Error! Bookmark not defined Figure 36: default-resource-create.xsl: Stylesheet mặc định cho việc tạo form Error! Bookmark not defined Hình 37: Đầu HTML create.jsp trả lại trình duyệt Error! Bookmark not defined Hình 38: Lược đồ lớp cho WebAdapter việc thực thi [Arthorne02d] Error! Bookmark not defined viii Hình 39: Vai trò Servlets JSPs SNS-P2P [Arthorne02d] Error! Bookmark not defined Hình 40: Cấu trúc liệu bên việc giải IDs tài nguyên Error! Bookmark not defined Hình 41: Cấu trúc liệu bên cho file cục server trung tâm Error! Bookmark not defined Hình 42: Vai trò DownloadServlet thành phần DatabaseViewer Error! Bookmark not defined Hình 43: Lược đồ lớp cho nơi lưu trữ việc việc thực thi [Arthorne02d] Error! Bookmark not defined Hình 44: Sơ đồ lớp cho PeerNetworkAdapter thực thi [Arthorne02d] Error! Bookmark not defined Hình 45: Ví dụ tin SearchRequest Error! Bookmark not defined Hình 46: Ví dụ tin SearchResponse với kết Error! Bookmark not defined Hình 47: Ví dụ tin SearchResponse kết quảError! Bookmark not defined Hình 48: Ví dụ tin RegisterRequest (đăng kí khởi tạo) Error! Bookmark not defined Hình 49: Ví dụ tin RegisterRequest (loại bỏ tài nguyên) Error! Bookmark not defined Hình 50: Ví dụ tin RegisterRequest (đăng kí đầy đủ).Error! Bookmark not defined Hình 51: Ví dụ tin RegisterResponse (tài nguyên không xác định).Error! Bookmark not defined ix [Limewire03] Limewire homepage, http://www.limewire.com, 2003 [Lumrix03] Lumrix Website, http://puvogel.informatik.med.unigiessen.de/lumrix/, 2003 [Lv02] Q Lv, S Ratnasamy, S Shenker, “Can heterogeneity make Gnutella scalable?”, In Proc of IPTPS 2002, Cambridge, MA, 94-103, March 2002 [Magenta01] The Magenta project website, http://magenta.sourceforge.net, December 2001 [MediaOrg01] Media.org archive of rescued raw EDGAR data, http://bulk.resource.org/edgar, 2001 [Meier03] W Meier, “eXist: Open Source XML Database”, 2003 See http://exist-db.org [Milojicic02] D S Milojicic, V Kalogeraki, R Lukose, K Nagaraja, J Pruyne, B Richard, S Rollins, and Z Xu, “Peer-to-peer computing”, Technical Report 121 HPL-2002-57, HP Lab, 2002 See http://www.hpl.hp.com/techreports/2002/HPL2002-57.html [Minar01] Nelson Minar, “Peer-to-Peer is Not Always Decentralized…when Centralization is Good”, Presentation at O’Reilly Peer-to-peer and Web Services Conference, December 14, 2001 See http://www.openp2p.com/p2p/2001/12/14/examples/nelson-centralization.ppt [Mukherjee02] A Mukherjee, B Esfandiari, N Arthorne, “SNS-P2P: A Peer-topeer System for Description and Discovery of Resource-sharing Communities”, ICDCS Workshops 2002: 701-705, July 2002 [Murray-Rust99] Peter Murray-Rust and Henry S Rzepa “Chemical Markup, XML, and the Worldwide Web Basic Principles”, J Chem Inf Comput Sci., 39(6): 928-942, May 26, 1999 [Napster02] Napster Inc Website, http://www.napster.com, November 2002 (Napster Inc closed down in November of 2002 – past versions of its website can be found at http://web.archive.org/web/*/http://www.napster.com.) 122 [Nejdl01] W Nejdl, et al., "EDUTELLA: A P2P Networking Infrastructure Based on RDF", November 14, 2001 See http://edutella.jxta.org/reports/edutellawhitepaper.pdf [Nilsson00] M Nilsson, “ID3 tag version 2.4.0 - Main Structure”, November 1, 2000 See http://www.id3.org/id3v2.4.0-structure.txt [NIST95] NIST, “Secure Hash Standard (SHS)”, Federal Information Processing Standards Publication 186, April 1995 [ObjectMentor02] Object Mentor Inc., “JUnit: Testing Resources for Extreme Programming”, 2002 See http://junit.org [Ratnasamy01] S Ratnasamy, P Francis, M Handley, R Karp, S Shenker, “A scalable content-addressable network”, In Proc ACM SIGCOMM '01, San Diego, CA, 161-172, Aug 2001 [Ratnasamy02] S Ratnasamy, S Shenker, I Stoica, “Routing algorithms for DHTs: some open questions”, In Proc IPTPS 2002, Cambridge, MA, 45-52, March 2002 123 [Rivest92] R Rivest, “The MD5 message-digest algorithm”, IETF Network Working Group, RFC 1321, April 1992 [Rohrs02] C Rohrs, “Query Routing for the Gnutella Network”, May 16, 2002 See http://www.limewire.com/developer/query_routing/keyword%20routing.htm [Rowstron01] A Rowstron and P Druschel, “Pastry: Scalable, decentralized object location and routing for large-scale peer-to-peer systems”, In Proc 18th IFIP/ACM International Conference on Distributed Systems Platforms (Middleware 2001) Heidelberg, Germany, 329-350, November 2001 [Rubin96] G M Rubin, “Around the Genomes: The Drosophila Genome Project”, Genome Research 6:71-79, 1996 See http://www.fruitfly.org/about/pubs/rubin96.html [Shanmugasundaram99] Jayavel Shanmugasundaram, Kristin Tufte, Chun Zhang, Gang He, David J DeWitt, Jeffrey F Naughton, “Relational Databases for Querying XML Documents: Limitations and Opportunities”, In VLDB'99, 124 Proceedings of 25th International Conference on Very Large Data Bases, Edinburgh, Scotland, 302-304, 1999 [Shirky01] C Shirky, “Chapter 2: Listening to Napster” in Peer-to-Peer: Harnessing the Benefits of Disruptive Technologies ed A Oram, O'Reilly & Associates, 21-37, 2001 [Stoica01] I Stoica, R Morris, D Karker, M F Kaashoek, H Balakrishnan, “Chord: a scalable peer-to-peer lookup service for internet applications”, In Proc ACM SIGCOMM '01, San Diego, CA, 149-160, Aug 2001 [Sun02] Sun Microsystems Inc., “Java Platform, Standard Edition, v 1.4.1 API Specification”, 2002 See http://java.sun.com/j2se/1.4.1/docs/api/ [Sun03] Sun Microsystems Inc., “Java Servlet Technology”, 2003 See http://java.sun.com/products/servlet/ [Sun03b] Sun Microsystems Inc., “JavaServer Pages”, 2003 See http://java.sun.com/products/jsp/ 125 [Thadani01] S Thadani, "Meta Information Searches on the Gnutella Network", 2001 See http://www.limewire.com/index.jsp/metainfo_searches [Thadani01b] S Thadani, "Meta Data searches on the Gnutella Network (addendum)", 2001 See http://www.limewire.com/developer/MetaProposal2.htm [Waldman00] M Waldman, A.D Rubin, and L.F Cranor, "Publius: A robust, tamper-evident, censorship-resistant and source-anonymous web publishing system", In Proceedings of the Ninth USENIX Security Symposium, 59-72, August 2000 [Waterhouse01] S Waterhouse, “JXTASearch: Distributed Search for Distributed Networks”, May 2001 See http://search.jxta.org/JXTAsearch.pdf [Winer99] Dave Winer, “XML-RPC Specification”, June 1999 See http://www.xmlrpc.com/spec [W3C99] W3C, “XSL Transformation (XSLT)”, W3C Recommendation, November 16, 1999 See http://www.w3.org/TR/xslt 126 [W3C99b] W3C, “XML Path Language (XPath)”, W3C Recommendation, November 16, 1999 See http://www.w3.org/TR/xpath [W3C00] W3C, “Extensible Markup Language (XML) 1.0 (Second Edition)”, W3C Recommendation, October 6, 2000 See http://www.w3.org/TR/REC-xml [W3C01] W3C, “XML Schema Part 0: Primer”, W3C Recommendation, May 2, 2001 See http://www.w3.org/TR/xmlschema-0/ [W3C03] W3C, “RDF Primer”, W3C Working Draft, January 23, 2003 See http://www.w3.org/RDF/ [XMLDB03] The XML:DB Initiative, “XML:DB Application Programming Interface for XML Databases”, 2003 See http://www.xmldb.org/xapi/ [Yang02] B Yang, H Garcia-Molina, "Improving Search in Peer-to-Peer Systems", In Proceedings of the 22nd International Conference on Distributed Computing Systems (ICDCS), Vienna, Austria, 5-14, July 2002 127 [Yang03] B Yang, H Garcia-Molina, "Designing a Super-peer Network", In Proceedings of the 19th International Conference on Data Engineering (ICDE), Bangalore, India, March 2003 128 A PHỤ LỤC: SƠ LƯỢC VỀ LƯỢC ĐỒ XML SNS-P2P dựa vào lược đồ XML Phần thể mô tả sơ qua cấu trúc tài liệu lược đồ XML Lược đồ XML khuyến nghị(2/05/2001) WWC(World Wide Consortium) ngôn ngữ lược đồ XML Nó thiết lập tập thẻ đánh dấu tự chúng ghi vào XML, điều dùng để mô tả cấu trúc tài liệu XML loại liệu thuộc tính phần tử riêng lẻ Lược đồ XML dùng không gian định danh XML Khuyến nghị cho phép tác giả thêm vào đầu thẻ họ với không gian định danh riêng Nó cho phép nạp vào loại quan trọng từ lược đồ khác không gian định danh từ không gian định danh khác Lược đồ XML sử dụng để xác nhận tài liệu XML dùng xử lý lược đồ Tuy nhiên phương thức đề xuất việc định rõ lược đồ tài liệu chúng dùng loại khác lược đồ DTD không yêu cầu xác nhận tất 129 Trong lược đồ XML, có bốn khối mà dùng để mô tả phần tài liệu XML: phần tử, thuộc tính, loại phức, loại đơn giản A.1 Các phần tử Các phần tử thẻ sử dụng XML để đánh nhãn phần liệu Chúng có loại liệu đươc kết hợp với mà định nghĩa thời điểm phần tử(nặc danh) loại phức hay loại đơn giản Các phần tử chứa phần tử con, thuộc tính phần không gian định danh XML Cấu trúc phần tử điều khiển lược đồ XML dùng chuỗi, lựa chọn giới hạn dùng để nhận từ loại đơn giản phức tạp ví dụ tác giả định phần tử gọi “name” chứa chuỗi xác hai phần từ 'firstname' 'lastname' Ví dụ khai báophần tử đơn giản: 130 A.2 Các thuộc tính Các thuộc tính đặc tả thuộc phần tử cấp trên( phần tử cha) Chúng dùng loại đơn giản chúng chứa phần tử thuộc tính Các thuộc tính tùy chọn bắt buộc phần tử Ví dụ: … This would define the XML tag: A.3 Các loại đơn giản Đây loại liệu tạo bên trong, định khuyến nghị lược đồ XML loại đơn giản xuất phát từ loại có tạo bên trong(Lược đồ XML định vài loại nhận ngày giờ) Khuyến nghị 131 bao gồm nhiều loại liệu hữu ích chuỗi nhị phân mà dễ dàng thay đổi thành loại đơn giản chuyên dụng Ví dụ, bạn nhận loại đơn giản danh sách tháng năm việc giới hạn loại chuỗi đưa liệt kê cho chuỗi tháng: Ví dụ theo lược đò January , Trong ví dụ trên, việc liệt kê vấn đề dùng để hạn chế loại đơn giản khía cạnh khác bao gồm minLength, maxLength, pattern hạn chế khác 132 A.4 Các loại phức Các loại chuỗi lựa chọn tập phần tử và/hoăc thuọcc tính Chúng dùng lại(khi định nghĩa mức toàn cục) dùng phàn lược đồ loại phức định nghĩa phân tử dùng việc địn loại thuộc tính tên loại phức Một ví dụ sau: 133 Ví dụ đáp ứng XML: 1125 Colonel By Drive Ottawa K1S 5B6 Ontario Canada Được định nghĩa trên, loại dùng nơi đâu lược đồ chí tham chiếu từ lược đồ khác Chú ý loại đơn giản định nghĩa cách nặc danh bên cấu trúc 134 A.5 Các loại kéo theo Có phân cấp cho loại nhận nhờ việc kéo theo: simpleTypes -> derived simpleTypes -> complexTypes -> derived complexTypes Cả loại đơn giản phức kéo theo việc mở rộng ( giá trị thêm vào, phần tử thuộc tính) việc hạn chế (các giá trị rút gọn loại đơn giản, phần từ thuộc tính loại phức) 135 ... thể tái sử dụng sở hạ tầng mạng ngang hàng với vài định dạng không gán vào ứng dụng Giải thích cho ý tưởng tập, khía cạnh “giao thức” phân thành thuộc tính tổ chức mạng, nặc danh, mã hóa, chứng... phụ thuộc vào định dạng làm giảm rào cản cho việc tạo cộng đồng 1.4 Phương pháp Các mục tiêu vấn đề cải thiện việc tìm kiếm đơn giản hóa việc tạo dò tìm cộng đồng đạt qua vài phương pháp 1.4.1... defined Figure 71: Triển khai máy chủ trung tâm hỗn hợp Error! Bookmark not defined Hình 72: Thời gian công khai file với server Error! Bookmark not defined Figure 73: Thời gian công khai server khác