Sub-Layer-Hopping: Optimierte Staukontrolle für IP-Multicast. Erweiterter Bericht

Die Multicast-Kommunikation im Internet ist derzeit Gegenstand
zahlreicher Forschungsaktivitäten. Konzentrierte sich in
jüngster Vergangenheit die überwiegende Zahl der Arbeiten auf
die Bereitstellung skalierbarer Mechanismen zur Fehlerbehebung,
so rückt derzeit die Entwicklung geeigneter Algorithmen zur
Staukontrolle in den Mittelpunkt des Interesses. Eine besondere
Herausforderung besteht dabei in der Unterstützung heterogener
Kommunikationsgruppen, innerhalb derer die Empfänger
unterschiedliche Stausituationen erfahren. Ein vom Konzept her
vielversprechender Ansatz ist der sogenannte Layered-Multicast,
bei dem der eigentliche Datenstrom in mehrere Unterströme
(Layers) aufgeteilt wird. Jedes Gruppenmitglied empfängt durch
Beitritt zu den entsprechenden Untergruppen eine seiner
aktuellen Stau- und Netzcharacteristik angepaßte Menge von
Teilströmen. Dadurch wird trotz Nutzung der effizienten
Multicast-Technologie eine gewisse Individualität errreicht.
Bisher scheiterte die praktische Umsetzung dieses
vielversprechenden Ansatzes jedoch an der Trägheit heutiger
Routingprotokolle. Diese sind nicht in der Lage, auf die
... mehr
notwendigen Wechsel in der Gruppenmitgliedschaft in einer
akzeptablen Zeit zu reagieren. Insbesondere verhindern die
langen Austrittszeiten des Internet Group Management Protocol
(IGMP) eine effiziente und schnelle Regelung des Datenvolumens.
Vor diesem Hintergrund wird im vorliegenden Artikel ein
Verfahren entwickelt und bewertet, welches trotz der genannten
Beschränkungen erstmals die praktische Umsetzung des Layered
Multicast in heutigen Netzen ermöglicht. Der entwickelte Ansatz,
welcher als Sub-Layer-Hopping (SLH) bezeichnet wird, kommt ohne
Modifikationen an netzinternen Komponenten oder
Routingprotokollen aus. Er basiert auf einer geschickten Nutzung
des durch IP bereitgestellten Multicast-Dienstes. Analytische
Betrachtungen und experimentelle Messungen zeigen, daß der
Verwaltungs- und Kontrollaufwand innerhalb der Router durch das
Verfahren kaum beeinflußt wird. Die erstellte Implementierung
wurde schließlich für Messungen im MBone unter Beteiligung
internationaler Partner eingesetzt. Es wird belegt, daß bei
Einsatz des entwickelten Verfahrens eine höhere Empfangsrate und
eine gewisse Fairneß gegenüber dem restlichen TCP-Verkehr
erreicht wird.