Comunicação em grupo: Multicast Aplicacional versus Multicast IP

Abstract

Nos últimos anos, o Internet Protocol Television (IPTv) tem vindo a aumentar a sua popularidade junto dos principais Internet Service Providers (ISPs), que o utilizam de forma a modernizar as suas redes de partilha de conteúdos audiovisuais. Este tipo de aplicações utilizam comunicação em grupo, sobre redes IP (Internet Protocol), que requerem muita largura de banda e por isso, a escolha da melhor tecnologia para as suportar é de extrema importância. O multicast é a principal tecnologia para permitir uma comunicação eficiente para este tipo de rede, devido ao facto de ter sido desenhado para comunicações de um-paramuitos. No multicast implementado ao nível da camada de rede, o multicast IP, os routers são responsáveis pela subscrição dos utilizadores nos diferentes grupos e de fazer chegar o tráfego para os nós interessados. Apesar da crença que o multicast IP é a arquitetura mais eficiente para distribuir informação para diferentes grupos, a sua lenta implementação levou a que alguns investigadores questionassem se a camada de rede é, necessariamente, a melhor camada para implementar a funcionalidade de multicast. Assim, surgiu o multicast na camada de aplicação (Application Layer Multicast - ALM), como uma técnica alternativa para o multicast. Nesta abordagem, a funcionalidade multicast é implementada nos sistemas finais, em vez de nos routers da rede. A presente dissertação começa por efetuar um levantamento dos principais protocolos do paradigma multicast, ao nível da camada de rede e da camada aplicacional. Depois estabelece plataformas de simulação para multicast aplicacional e de nível de rede. Por fim, analisa o desempenho de uma solução multicast de cada camada, num cenário de teste, com recurso à simulação, de modo a contribuir para a longa discussão sobre qual a solução mais adequada, para ser implementada em larga escala.

In the past few years, Internet Protocol Television (IPTv) popularity has been growing among the Internet Service Providers, in order to modernize its networks to deliver audiovisual content. This type of application use group communication over IP networks, that require high bandwidth and so, choosing the best technology to support them, is extremely important. Multicast is the main technology to allow an efficient communication for this type of network, due to being designed for communications one-to-many. In IP multicast (multicast implemented at the network level), routers are meant to make/remove subscription from users to different groups and replicate traffic to interested nodes. Despite the belief that IP multicast is the most efficient architecture for data distribution to multiple groups, their slow implementation led some researchers to question whether the network layer is necessarily the best layer for implementing multicast functionality. Therefore, application layer multicast (ALM) has emerged as an alternative technique for multicasting. In this approach, the multicast functionality is implemented at the end-systems instead of the network routers. This dissertation begins by presenting a survey of multicast protocols at the network level and application level. Then sets simulation platforms for application layer multicast and IP multicast. Finally, it analyzes the performance of a multicast solution on both layers, using the simulation of a test scenario, in order to contribute to the long discussion about the most appropriate solution to implement multicast on a large scale network.