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Estado da Arte sobre Distribuicao de Videos P2P
Artigos: Will IPTV Ride the PeertoPeer Stream? Alexandro
Sentinelli, Gustavo Mafia, Mario Gerla and Leonard Klinrock – University of California Los Angeles
Distribuicao de Video sobre Redes ParaPar: Arquiteturas, Mecanismos e Desafios – Igor M. Moraes, Miguel Campista, Marcelo Moreira, Marcelo Rubinstein, Luis Henrique Costa e Otto Duarte.
Can Internet VideoonDemand be Profitable? Cheng Huang, Jin li and Keith W. Ross
Renan Manola
Estrutura da Apresentacao (1)
1. Cenario atual
2 . Historico dos modelos e comunicacao Web
3. Abordagens de Codificacao e Transmissao
4. Arquiteturas de Distribuicao P2P
5. Analise interna de sistemas especificos:
5.1. ESM/Narada
5.2. SlipStream
5.3. CoolStreaming/DONet
Estrutura da Apresentacao (2)
6. Outros sistemas de Video P2P
7. Desafios de Implantacao
8. Caso de analise do P2P para reduzir custos do VoD
Cenario Atual
20 Milhoes de Usuarios Diarios. (Huang et al. 2007a)
260 mil Usuarios Simultaneos (Final da liga universitaria de basquete Marco/2006) (Liu et al. 2008)
72 mil Usuarios Simultaneos (Semifinal Portugal x Franca, Copa do mundo 2006) (IDG Now! 2006)
Historico dos Modelos de Comunicacao Web (1)
Unicast Multicast
Multicast Proposto ha quase 20 anos Permite comunicacao n x m Sem mecanismos de controle bem elaborado
Historico dos Modelos de Comunicacao Web (2)
Alternativas ao Multicast (1)
SSM (Source Specific Multicast) Implementa comunicacao 1 x n Usa protocolo IGMP v3 no Ipv4 Usa protocolo MLD v2 no IPv6 (Multicast Listener Discovery) Alguns dizem que vai se tornar a abordagem mais usada no futuro para
Multicast (Implementation of Source Specific Multicast (SSM) in a test bed over Internet Protocol version 6 (Ipv6) – A. H. Mir e M. Ahnsan & Shaima Qureshi )
Limitacoes de implantacao Global (RFC 3569) Backbone Enderecamento
Historico dos Modelos de Comunicacao Web (3)
Alternativas ao Multicast (2)
Multicast Aplicativo Criacao de Overlay (rede sobre rede) Podese usar no's Ancora ou nao
Abordagens de Codificacao e Transmissao (1)
Adocao de politicas para codificacao adaptativa SingleRate adaptation (Bolot et al. 1994; Liu et al. 2003)
Replicacao Adaptativa, ou Simulcast (Cheung et al. 1996)
SureStream da RealNetworks (Liu et al. 2003)
DSG – Destination Set Grouping (Cheung et al. 1996; Li et al. 1999)
Codificacao em Camadas (McCanne et al. 1996; Vickers at al. 2000)
Codificacao em Multiplos descritores (Multiple Description Coding – MDC)
Na pratica, codificadores para 2 ou 3 descritores (Rejaie 2006)
Transcodificacao
Arquiteturas de Distribuicao P2P (1)
Tranferencia de Arquivos != Tranferencia de Video Dinamica de Entrada/Saida eh um fator critico Arquiteturas Existentes:
Arquitetura em Arvore Arquitetura em Malha Arquitetura Hibrida
Arquiteturas de Distribuicao P2P (3)
Arquitetura em Arvore (1)
Ideia semelhante ao Multicast Video eh ”Empurrado” aos filhos Vantagens
Baixa Latencia Baixa sobrecarga de controle
Desvantagens Alta sobrecarga de controle quando nos entram e saem com
frequencia Maioria dos No's participantes sao folhas Rotas estaticas para envio de dados
Arquiteturas de Distribuicao P2P (3)
Arquitetura em Arvore (2)
Uso de Arvores Multiplas Arvores multiplas + MDC Politicas de gerenciamento das arvores multiplas:
”Um dado no eh obrigatoriamente interno em uma e somente uma das arvores.”
Analise de Sistemas Epecificos (1)
ESM End System Multicast (Chu et a. 2002) Usa o protocolo ”Narada” para construir a arquitetura
distribuida do sistema O Narada, primeiramente, constroi uma mallha,
posteriormente controi a arvore. O Narada interconecta todos os participantes, mesmo que
eles nao acessem as mesmas informacoes
Analise de Sistemas Epecificos (3)
Informacoes sao trocadas por meio de algoritmos de Gossip
Mensagens de KeepAlive sao trocadas de tempo em tempo entre vizinhos Contem num. de participantes conhecidos
No's proximos na malha, devem ser proximos na camada de rede
Provem recuperacao ao particionamento
Analise de Sistemas Epecificos (5)
Uso do TFRC (TCP Friendly Rate Control) Cada no' analisa outros no's aleatorios e tentam
otimizar a rede (por meio de sondas) Definese funcao de utilidade:
Utilidade = (custo Atual – novo custo) / Custo atual
Definese um limitar de utilidade para possibilitar criacao de um novo enlace
Analise de Sistemas Epecificos (7)
SlipStream Usa protocolos de roteamento e transporte jah existentes
Pastry (Rowstron e Druschel 2001) Scribe (Castro et al. 2002b)
Faz uso de multiplas arvores para cada fluxo de video Nao possui codificador especifico, pode usar o MDC
Analise de Sistemas Epecificos (8)
Construcao do Overlay pode usar o Pastry: Cada no tem identificador de 128 bits No's organizados circularmente
Analise de Sistemas Epecificos (9)
O Scribe eh construido em cima do Pastry para comunicacao entre grupos
Possibilidade de construcao de arvores completamente adjuntas, ou seja, um no eh interno em apenas uma arvore
Cada subarvore eh vista como um grupo diferente no Scribe
Arquiteturas de Distribuicao P2P (4)
Arquitetura em Malha (1)
Arquivos sao divididos em pedacos chamados ”chunks” Nao ha estrutura hierarquica Envio tipo ”Pull” Vantagens
Menos suceptivel a problemas com Entrada/Saidas Nao ocorre problema de ”no's gargalos”
Desvantagens Necessita de buffers maiores em cada no Atrasos de inicializacao maiores, mais mensagens de controle
Analise de Sistemas Epecificos (11)
CoolStreamin/DONet Cooperative Overlay Streaming, implementa a proposta
do DONet (Datadriven Overlay Network) (Zhang et al. 2005c)
Cada no' possui um ID unico, chamado mCache. Cada no' conhece apenas uma parte de todos os peers
No's nao trocam cache de no's conhecidos Usa protocolo SCAM (Scalable Gossip Membership) Um no' nao se conecta com todos do seu cache
+ Conexoes = + Sobrecarga de controle
Analise de Sistemas Epecificos (13)
+ No's = + Continuidade No entanto, ha um limiar (Zhang et al. 2005c)
Intervalos entre trechos tocados em no's diferentes <= 1 minuto (Zhang et al. 2005c)
No's trocam Mapa de Buffer
Analise de Sistemas Epecificos (14)
No's ”pedem” partes por meio de ”mapas de requisicao” onde cada parte tem uma prioridade
Origem sempre difunde mapa de cache incompleto
Arquiteturas de Distribuicao P2P (5)
Arquitetura Hibrida Existem varias propostas Aquitetura Hibrida de Backbone em arvore (Wang et al. 2007)
Outros sistemas de Video P2P (1)
Maioria desses sistemas sao Proprietarios Aquitetura em Arvore
NICE ZIGZAG
Aquitetura em Malha PPLive SopCast PPStream TVAnts
Desafios de Implantacao (1)
Seguranca Natureza Colaborativa do P2P dificulta tal implantacao Autoridades Certificadoras Roteamento Seguro
Atribuicao segura de Identificadores Manutencao segura de tabelas de roteamento Encaminhamento seguro de mensagens
Desafios de Implantacao (2)
As principais vulnerabilidades de sistemas P2P, sao: Ausencia de Controle de Acesso Ausencia de Autenticacao e integridade fimafim Ausencia de Controle ou Limitacao de Comportamento Ausencia de Incentivo a cooperacao
Mecanismos de Reputacao / Dinheiro Virtual Estrategia ”OlhoporOlho” Em Video, aumento da qualidade
Codificacao de Canal (Network Coding)
Desafios de Implantacao (4)
Aspectos Praticos Enderecamento Transporte Tempo de Init. e Mudanca de Canal
10s de Join + 10s de Start