7: Multimedia en Redes de Computadores7-1 Capítulo 7 Multimedia en Redes de Computadores Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet,

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1 7: Multimedia en Redes de Computadores7-1 Capítulo 7 Multimedia en Redes de Computadores Computer Networking: A Top Down Approach Featuring the Internet, 3 rd edition. Jim Kurose, Keith Ross Addison-Wesley, July 2004.

2 7: Multimedia en Redes de Computadores7-2 Capítulo 7: Contenidos r 7.1 Aplicaciones Multimedia en Red r 7.2 Streaming de Audio y video almacenado r 7.3 Real-time Multimedia: Estudio de telefonía en Internet r 7.4 protocolos para aplicaciones Interactivas de Tiempo Real m RTP, RTCP, SIP r 7.5 Distribución de Multimedia: Redes de distribución de Contenidos r 7.6 Más allá de Best Effort r 7.7 Mecanismos de itineración y políticas r 7.8 Servicios Integrados y Servicios Diferenciados r 7.9 RSVP

3 7: Multimedia en Redes de Computadores7-3 Señalización en Internet Re-envío sin conexión (sin estado) por routers IP Servicio mejor esfuerzo No protocolo de señalización en diseño inicial de IP + = r Nuevo requerimiento: reservar recursos a lo largo del camino extremo a extremo (hosts y routers) para QoS para aplicaciones multimedia r RSVP: Resource Reservation Protocol [RFC 2205] m “ … permite comunicar requerimientos a la red en forma robusta y eficiente.” i.e., señalización ! r Protocolo inicial de señalización en: ST-II [RFC 1819]

4 7: Multimedia en Redes de Computadores7-4 RSVP: Objetivos de diseño 1. Acomodar receptores heterogéneos (diferentes BW a lo largo del camino) 2. Acomodar diferentes aplicaciones con diferentes requerimientos de recursos 3. Hacer de multicast un servicio de primera clase, con adaptación a membresía de grupos multicast 4. Impulsar ruteo multicast/unicast existente, con adaptación a cambios en rutas unicast y multicast subyacentes 5. Controlar el overhead del protocolo para crecer (en peor caso) linealmente con el # de receptores 6. Diseño modular para tecnologías subyacentes o bases heterogéneas

5 7: Multimedia en Redes de Computadores7-5 RSVP: no hace … r Especificar cómo los recursos debe ser reservados r En su lugar: un mecanismo para comunicar necesidades r Determinar rutas que tomará un paquete r Ese es el trabajo de protocolos de ruteo r Señalización es desacoplada de ruteo r Interactuar con re-envío de paquetes r Separación de control (señalización) y planos de datos (re-envío)

6 7: Multimedia en Redes de Computadores7-6 RSVP: operaciones generales r Transmisor y receptor se incorporan a un grupo multicast m Hecho fuera de RSVP m Transmisor no necesita incorporarse al grupo r Señalización del transmisor a la red m Mensaje de ruta (path message): hace que la presencia del transmisor sea conocida para routers m Rompimiento de ruta (path teardown): elimina la ruta del transmisor del estado de routers r Señalización del receptor a la red m Mensaje de reservación (reservation message): reserva recursos desde transmisor(es) a receptor m Rompimiento de reserva: remueve reservación r Señalización de la red a los sistemas terminales (hosts) m Error de ruta m Error de reservación

7 7: Multimedia en Redes de Computadores7-7 Mensaje de ruta: RSVP señalización de transmisor a red r Mensaje de ruta contiene, entre otros: m dirección: destino unicast, o prupo multicast m Especificación de flujo: especificación de BW m Hop previo: ID del host o router del flujo de subida m Tiempo de refresco: time hasta expirar la info r Mensaje de ruta: comunica la info del Tx, e información de ruteo inverso al Tx m Para luego re-envío de la reservación del receptor

8 7: Multimedia en Redes de Computadores7-8 RSVP: audio conferencia simple r H1, H2, H3, H4, H5 son tanto Txs como Rxs r Grupo multicast m1 r No habrá filtrado: paquetes de cada Tx es re- enviado r Tasa audio: b r Sólo un árbol multicast es posible H2 H5 H3 H4 H1 R1 R2R3

9 7: Multimedia en Redes de Computadores7-9 in out in out in out RSVP: construcción del estado del camino de subida r H1, …, H5 todos envían mensajes de ruta sobre m1: (address=m1, Tspec=b, filter-spec=no-filter, refresh=100) r Supongamos H1 envía primer mensaje de ruta H2 H5 H3 H4 H1 R1 R2R3 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L5 L7 L6 L1 L2 L6L3 L7 L4 m1:

10 7: Multimedia en Redes de Computadores7-10 in out in out in out RSVP: construcción del estado del camino de subida r ahora, H5 envía mensaje de ruta, creando más estado en routers H2 H5 H3 H4 H1 R1 R2R3 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L5 L7 L6 L1 L2 L6L3 L7 L4 L5 L6 L1 L6 m1:

11 7: Multimedia en Redes de Computadores7-11 in out in out in out RSVP: construcción del estado del camino de subida r H2, H3, H5 envían msg de rutas, completando la tabla de estados H2 H5 H3 H4 H1 R1 R2R3 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L5 L7 L6 L1 L2 L6L3 L7 L4 L5 L6 L1 L6 L7 L4 L3 L7 L2 m1:

12 7: Multimedia en Redes de Computadores7-12 Msgs de reservación: señalización de receptores a la red r Mensaje de reservación contiene: m Ancho de banda deseado: m Especificación de filtro m Tipos de filtros: Sin filtro: cualquier paquete dirigido a grupo mutlicast puede usar reservación Filtro fijo: sólo paquetes de conjuntos específico de Tx puede usar reservación Filtrado dinámico: Tx cuyos paquetes pueden ser re- enviados cambiará en el tiempo (según elección de Rx). r Reservación fluye hacia arriba desde Rx a Tx, reservando recursos, creando adicionalmente estado relacionado con Rx en routers

13 7: Multimedia en Redes de Computadores7-13 RSVP: Ejemplo 1 Reservación de receptor H1 quiere recibir audio de todos los otros Tx r H1 msg de reservación sube por el árbol hacia la fuente r H1 sólo reserva suficiente BW para un flujo de audio r Reserva es el tipo “sin filtro” – cualquier Tx puede usar el BW reservado H2 H5 H3 H4 H1 R1 R2R3 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7

14 7: Multimedia en Redes de Computadores7-14 in out RSVP: Ejemplo 1 reservación de receptor r Msgs de reservación de H1 fluyen árbol arriba hasta fuentes r Routers y hosts reservan BW b necesario en enlace de bajada hacia H1 H2 H5 H3 H4 H1 R1 R2R3 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L1 L2 L6 L1 (b)(b) in out L5 L6 L7 L5 (b)(b) L6 in out L3 L4 L7 L3 (b)(b) L4 L2 b b b b b b b m1:

15 7: Multimedia en Redes de Computadores7-15 in out RSVP: Ejemplo 1 reservación de receptor (más) r ahora, H2 hace reservación sin filtro por BW b r H2 envía a R1, R1 envía a H1 y R2 (?) r R2 no toma acción debido a reserva previa de b en L6 H2 H5 H3 H4 H1 R1 R2R3 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L1 L2 L6 L1 (b)(b) in out L5 L6 L7 L5 (b)(b) L6 in out L3 L4 L7 L3 (b)(b) L4 L2 b b b b b b b b b (b)(b) m1:

16 7: Multimedia en Redes de Computadores7-16 in out RSVP: reservación del receptor: problemas Qué si hay múltiples Tx (e.g., H3, H4, H5) sobre enlace (e.g., L6)? r Entrelazar arbitrariamente los paquetes r Flujo de L6 con política “leaky bucket”: si H3+H4+H5 tasa de envío supera b, pérdidas de paquetes ocurrirán H2 H5 H3 H4 H1 R1 R2R3 L1 L2 L3 L4 L5 L6 L7 L1 L2 L6 L1 (b)(b) in out L5 L6 L7 L5 (b)(b) L6 in out L3 L4 L7 L3 (b)(b) L4 L2 b b b b b b b b b (b)(b) m1:

17 7: Multimedia en Redes de Computadores7-17 RSVP: Ejemplo 2 r H1, H4 son sólo transmisores m enviar mensaje de ruta como antes, indicando reservación filtrada m Routers almacenan Tx de subida por cada enlace de subida r H2 quiere recibir sólo de H4 H2 H3 H4 H1 R1 R2R3 L1 L2 L3 L4 L6 L7 H2 H3 L2 L3

18 7: Multimedia en Redes de Computadores7-18 RSVP: ejemplo 2 r H1, H4 son sólo Txs m Enviar mensaje de ruta como antes, indicando reservación filtrada H2 H3 H4 H1 R1 R3 L1 L2 L3 L4 L6 L7 H2 H3 L2 L3 L2(H1-via-H1 ; H4-via-R2 ) L6(H1-via-H1 ) L1(H4-via-R2 ) in out L6(H4-via-R3 ) L7(H1-via-R1 ) in out L1, L6 L6, L7 L3(H4-via-H4 ; H1-via-R3 ) L4(H1-via-R2 ) L7(H4-via-H4 ) in out L4, L7 R2

19 7: Multimedia en Redes de Computadores7-19 RSVP: ejemplo 2 r Receptor H2 envía mensaje de reservación para fuente H4 a BW b m Se propaga hacia H4, reservando b H2 H3 H4 H1 R1 R3 L1 L2 L3 L4 L6 L7 H2 H3 L2 L3 L2(H1-via-H1 ;H4-via-R2 ) L6(H1-via-H1 ) L1(H4-via-R2 ) in out L6(H4-via-R3 ) L7(H1-via-R1 ) in out L1, L6 L6, L7 L3(H4-via-H4 ; H1-via-R2 ) L4(H1-via-62 ) L7(H4-via-H4 ) in out L4, L7 R2 (b) L1 b b b b

20 7: Multimedia en Redes de Computadores7-20 RSVP: estado soft r Transmisores re-envían periódicamente msgs de ruta para refrescar el estado (mantener) r Receptores periódicamente re-envían msgs de reserv para refrescar estado (mantener) r Msgs de ruta y reserv tienen campo TTL, especificando intervalo de refresco H2 H3 H4 H1 R1 R3 L1 L2 L3 L4 L6 L7 H2 H3 L2 L3 L2(H1-via-H1 ;H4-via-R2 ) L6(H1-via-H1 ) L1(H4-via-R2 ) in out L6(H4-via-R3 ) L7(H1-via-R1 ) in out L1, L6 L6, L7 L3(H4-via-H4 ; H1-via-R3 ) L4(H1-via-62 ) L7(H4-via-H4 ) in out L4, L7 R2 (b) L1 b b b b

21 7: Multimedia en Redes de Computadores7-21 RSVP: estado soft r supongamos H4 (Tx) se retira sin avisar H2 H3 H4 H1 R1 R3 L1 L2 L3 L4 L6 L7 H2 H3 L2 L3 L2(H1-via-H1 ;H4-via-R2 ) L6(H1-via-H1 ) L1(H4-via-R2 ) in out L6(H4-via-R3 ) L7(H1-via-R1 ) in out L1, L6 L6, L7 L3(H4-via-H4 ; H1-via-R3 ) L4(H1-via-62 ) L7(H4-via-H4 ) in out L4, L7 R2 (b) L1 b b b b r Eventualmente el estado en routers expirará y desaparecerá! gone fishing!

22 7: Multimedia en Redes de Computadores7-22 Los muchos usos de refresco de reservación/ruta r Recuperarse de una pérdida del mensaje de refresco previo m Tiempo de espera de refresco debe ser mayor que el timeout de envío! (deseamos corto intervalo de envío de refresh) r Maneja Rx/Tx que se van sin avisar m Estado de Tx/Rx expirará y desaparecerá r Refrescos de reservación causará nuevas reservas para Rx desde un Tx que se incorporan desde el último refresco de receptores m E.g., en ejemplo previo, H1 es sólo Rx, H3 sólo Tx. Mensajes de ruta/reservación terminan y los datos fluyen. m H4 ingresa como Tx, nada pasa hasta H3 refresca reservación, causando R3 re-envíe reservación a H4, lo cual reserva BW

23 7: Multimedia en Redes de Computadores7-23 RSVP: reflexiones r multicast como un servicio de “primera clase” r Reservación orientada a receptores r use de estado soft

24 7: Multimedia en Redes de Computadores7-24 Redes Multimedia: Resumen r Aplicaciones multimedia y sus requerimientos r Haciendo lo posible con los servicios actuales de “mejor esfuerzo” r Mecanismos de itineración y políticas r Internet de próxima generación: Intserv, RSVP, Diffserv