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Autor: Lucas Medaber Jambo Alves Paes
Professores: Otto Carlos Muniz Bandeira Duarte Luís Henrique Maciel Kosmalski Costa
Redes de Computadores II
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Introdução Tipos de Streaming Video on Demand Streaming de vídeo P2P Topologias CoolStreaming – DONet Comentários Finais
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O que é Streaming multimedia ?
Distribuição de vídeo e áudio em fluxos contínuos e em tempo real.
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Tamanho do arquivo
Restrição de tempo
Escalabilidade
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Streaming
Video on Demand (VoD)Streaming ao vivo (Live feed)
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Centralizado
Descentralizado
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Batching
Patching
ExemplosYouTubeCNN Pipeline
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Problemas
Falta de confiaçaFalta de escalabilidade
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Modelo peer-to-peer
Pontos fundamentaisDinâmica dos participantesRoteamentoBuscaMulticast
Foram criadas tecnologias para lidar com esses pontos
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Fairness
Soluções para promover o altruísmo○ Tit for tat○ Créditos
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Topologias
DesestruturadaSwarmCadeiaÁrvore
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Ciclo básico de um nó em uma rede p2p
Topologia a ser escolhida depende da taxa com que o ciclo é executado
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Busca
Índice centralizadoInundação de busca/índiceRoteamento Semântico
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Exemplos
GnuStreamP2CastBiTos
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ImplementaçãoApplication-Layer Multicast (ALM)Rede overlay
Questões principaisTopologia P2PRoteamento e escalonamento dos dadosGestão dos peers participantes
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Abordagens comparadasÁrvoreMalha
Multiple Description Coding (MDC)Stream é divididoSub-streams são chamados de descriptionsPodem ser decodificados independentemente
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Peers são organizados em diversas árvores, de acordo com sua banda disponível
Cada peer é colocado comoNó interno em apenas uma árvoreNó externo em outras árvores
Cada description é entregue à uma árvore específica
Fornecimento de conteúdoNós internos encaminham os pacotes para os filhos
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Peers formam um overlay conectado aleatoriamente
Chegada do peerRecebe uma lista de possíveis pais
Um certo número de pais e filhos é mantido
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Fornecimento de conteúdo em swarmAnúncios e pedidos de conteúdo são
combinados
Como determinar os pacotes que serão pedidos?Algoritmo de packet scheduling
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Objetivos do packet scheduling
Utilizar a banda de todos os pais de modo eficazConseguir um bom número de descriptionsGarantir o fornecimento de pacotes no tempo
certo
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Exemplo de uso do packet scheduling PRIME - Peer-to-peer Receiver-drIven MEsh-based
streaming
Cada peer guarda 2 informações dos paisPacotes disponíveisMédia ponderada da banda
Banda agregada de entrada é monitoradaNúmero de descriptions (qualidade alvo N) é adaptado
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Algoritmo de scheduling é periodicamente invocadoPacotes com maior timestamp são identificados
Pacotes restantesParte aleatória é pedida a todos os pais
Total de pacotes pedidos para cada pai Determinado pela banda disponívelBalanceamento de carga
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Resultado final do overlay é bem parecido
Cada peer recebe conteúdo de diferentes pais e envia conteúdo para diversos filhos
Necessário um tempo T de atraso em relação ao playout da fonte
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Formação da árvore de entrega de cada pacoteÁrvore: a árvore de entrega para pacotes de uma
description é a própria árvore overlay daquela description○ Pouca banda: Pacotes não podem ser enviados na taxa
correta para os filhos
Malha: formada dinamicamente enquanto o pacote atravessa a rede○ Pouca banda: Pacotes são recebidos por outros
caminhos, de outros pais.
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CoolStreaming
PPLive.com
Joost
SopCast
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Data-driven Overlay NetworkPeriodicamente, cada nó
○ Troca informações sobre dados disponíveis○ Recebe dados novos○ Envia dados
Concepção data-centricNó sempre encaminha dados
○ Nenhum papel pré-determinado (pai/filho)A disponibilidade de dados que guia o fluxo
○ Adequada para overlays muito dinâmicos
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Recursos principais
Fácil de implementarEficienteRobustoResistente
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Algoritmo GossipUm nó envia uma mensagem nova para um
conjunto aleatório de nósOs nós receptores fazem o mesmo no round
seguinte, até a mensagem chegar a todos No DONet
Utilizado para gerenciamento dos membrosFornecimento de dados é parcialmente
motivado por este conceito○ Envio de dados para fontes aleatórias causaria
redundância
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X. Zhang, J. Liu, B. Li, and T.S. P. Yum. “Coolstreaming/DONet: A datadriven overlay network for live media streaming”, pag. 3
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Cada nó possuiIdentificador únicoMembership cache (mCache)
○ Contém uma lista parcial com identificadores dos nós ativos no DONet
Membership messageGerada periodicamenteAnuncia a existência de um nó
![Page 37: Autor: Lucas Medaber Jambo Alves Paes Professores: Otto Carlos Muniz Bandeira Duarte Luís Henrique Maciel Kosmalski Costa Redes de Computadores II.](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022062522/5706385a1a28abb8238fd3d7/html5/thumbnails/37.jpg)
Algoritmo básico de entrada de nósNó de origem é contactado
○ Redireciona o novo nó para um nó deputy (assistente)
Nó deputy envia uma lista de candidatos a parceiro para o novo nó
Viável, pois o nó de origem ○ Geralmente persiste até o final da transmissão○ É conhecido por todos○ Reduz sua carga devido ao redirecionamento
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Exemplo de parceria no DONetNem os parceiros, nem a direção nas
transmissões de dados são fixas
X. Zhang, J. Liu, B. Li, and T.S. P. Yum. “Coolstreaming/DONet: A datadriven overlay network for live media streaming”, pag. 4
![Page 39: Autor: Lucas Medaber Jambo Alves Paes Professores: Otto Carlos Muniz Bandeira Duarte Luís Henrique Maciel Kosmalski Costa Redes de Computadores II.](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022062522/5706385a1a28abb8238fd3d7/html5/thumbnails/39.jpg)
Stream de vídeo dividido em vários segmentos de tamanho uniformeBuffer Map (BM) representa a disponibilidade
desses segmentos
Nós trocam os BM com seus parceirosPermite o escalonamento quais segmentos serão
pedidos de quais parceiros
![Page 40: Autor: Lucas Medaber Jambo Alves Paes Professores: Otto Carlos Muniz Bandeira Duarte Luís Henrique Maciel Kosmalski Costa Redes de Computadores II.](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022062522/5706385a1a28abb8238fd3d7/html5/thumbnails/40.jpg)
Considera 2 pontosDeadline de cada segmento que será mostradoBanda heterogênea dos parceiros
Calcula o número de fornecedores em potencial para cada segmentoPoucos fornecedores – deadline difícil de cumprirSegmentos com menos fornecedores são
escolhidos primeiro Fim do algoritmo
Mensagem mandada ao fornecedor com os segmentos requisitados
![Page 41: Autor: Lucas Medaber Jambo Alves Paes Professores: Otto Carlos Muniz Bandeira Duarte Luís Henrique Maciel Kosmalski Costa Redes de Computadores II.](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022062522/5706385a1a28abb8238fd3d7/html5/thumbnails/41.jpg)
Modos de saída de um nóMensagem de saídaSaída acidental (falha)
Quando um nó falhaParceiro que detecta a falha envia a mensagem
de saída daquele nó
![Page 42: Autor: Lucas Medaber Jambo Alves Paes Professores: Otto Carlos Muniz Bandeira Duarte Luís Henrique Maciel Kosmalski Costa Redes de Computadores II.](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022062522/5706385a1a28abb8238fd3d7/html5/thumbnails/42.jpg)
Comparação com overlay baseado em árvore
X. Zhang, J. Liu, B. Li, and T.S. P. Yum. “Coolstreaming/DONet: A datadriven overlay network for live media streaming”, pag. 8
![Page 43: Autor: Lucas Medaber Jambo Alves Paes Professores: Otto Carlos Muniz Bandeira Duarte Luís Henrique Maciel Kosmalski Costa Redes de Computadores II.](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022062522/5706385a1a28abb8238fd3d7/html5/thumbnails/43.jpg)
Comparação com overlay baseado em árvore
X. Zhang, J. Liu, B. Li, and T.S. P. Yum. “Coolstreaming/DONet: A datadriven overlay network for live media streaming”, pag. 8
![Page 44: Autor: Lucas Medaber Jambo Alves Paes Professores: Otto Carlos Muniz Bandeira Duarte Luís Henrique Maciel Kosmalski Costa Redes de Computadores II.](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022062522/5706385a1a28abb8238fd3d7/html5/thumbnails/44.jpg)
Baixo overhead de controle
X. Zhang, J. Liu, B. Li, and T.S. P. Yum. “Coolstreaming/DONet: A datadriven overlay network for live media streaming”, pag. 6
![Page 45: Autor: Lucas Medaber Jambo Alves Paes Professores: Otto Carlos Muniz Bandeira Duarte Luís Henrique Maciel Kosmalski Costa Redes de Computadores II.](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022062522/5706385a1a28abb8238fd3d7/html5/thumbnails/45.jpg)
Alta continuidade de playback e escalabilidade
X. Zhang, J. Liu, B. Li, and T.S. P. Yum. “Coolstreaming/DONet: A datadriven overlay network for live media streaming”, pag. 6
![Page 46: Autor: Lucas Medaber Jambo Alves Paes Professores: Otto Carlos Muniz Bandeira Duarte Luís Henrique Maciel Kosmalski Costa Redes de Computadores II.](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022062522/5706385a1a28abb8238fd3d7/html5/thumbnails/46.jpg)
Crescimento dos sistemas de streaming P2PDiversos sistemas estão sendo pesquisados em
todo o mundo
Aplicações já começam a tomar forma e ganhar a aceitação dos usuários
Pode ser explorado comercialmente
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![Page 48: Autor: Lucas Medaber Jambo Alves Paes Professores: Otto Carlos Muniz Bandeira Duarte Luís Henrique Maciel Kosmalski Costa Redes de Computadores II.](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022062522/5706385a1a28abb8238fd3d7/html5/thumbnails/48.jpg)
1) Quais são os grandes desafios ao se fazer streaming de video, e por quê?
![Page 49: Autor: Lucas Medaber Jambo Alves Paes Professores: Otto Carlos Muniz Bandeira Duarte Luís Henrique Maciel Kosmalski Costa Redes de Computadores II.](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022062522/5706385a1a28abb8238fd3d7/html5/thumbnails/49.jpg)
1) Quais são os grandes desafios ao se fazer streaming de video, e por quê?
Tamanho do arquivo, pois os videos possuem tamanho muito grandes
Restrição de tempo, pois o video é ao vivoEscalabilidade, para suportar milhares de
usuários.
![Page 50: Autor: Lucas Medaber Jambo Alves Paes Professores: Otto Carlos Muniz Bandeira Duarte Luís Henrique Maciel Kosmalski Costa Redes de Computadores II.](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022062522/5706385a1a28abb8238fd3d7/html5/thumbnails/50.jpg)
2) Cite e explique uma das soluções para promover o altruísmo em redes P2P.
![Page 51: Autor: Lucas Medaber Jambo Alves Paes Professores: Otto Carlos Muniz Bandeira Duarte Luís Henrique Maciel Kosmalski Costa Redes de Computadores II.](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022062522/5706385a1a28abb8238fd3d7/html5/thumbnails/51.jpg)
2) Cite e explique uma das soluções para promover o altruísmo em redes P2P.
Tit-for-Tat: um peer inicialmente coopera com outro peer, e depois responde de acordo com sua ação
Creditos: serviços são trocados por créditos
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3) Em qual situação uma rede desestruturada pode ser utilizada?
![Page 53: Autor: Lucas Medaber Jambo Alves Paes Professores: Otto Carlos Muniz Bandeira Duarte Luís Henrique Maciel Kosmalski Costa Redes de Computadores II.](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022062522/5706385a1a28abb8238fd3d7/html5/thumbnails/53.jpg)
3) Em qual situação uma rede desestruturada pode ser utilizada?
Quando a dinâmica de entrada e saída dos peers é muito alta, o esforço para se estruturar a rede se torna ineficiente
![Page 54: Autor: Lucas Medaber Jambo Alves Paes Professores: Otto Carlos Muniz Bandeira Duarte Luís Henrique Maciel Kosmalski Costa Redes de Computadores II.](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022062522/5706385a1a28abb8238fd3d7/html5/thumbnails/54.jpg)
4) Qual a principal diferença entre as abordagens baseadas em árvore e malha para redes streaming P2P ?
![Page 55: Autor: Lucas Medaber Jambo Alves Paes Professores: Otto Carlos Muniz Bandeira Duarte Luís Henrique Maciel Kosmalski Costa Redes de Computadores II.](https://reader036.fdocuments.in/reader036/viewer/2022062522/5706385a1a28abb8238fd3d7/html5/thumbnails/55.jpg)
4) Qual a principal diferença entre as abordagens baseadas em árvore e malha para redes streaming P2P ?A diferença chave entre as abordagens baseadas em
árvore e malha é como a árvore de entrega de um determinado pacote é formada. Analisando uma situação onde existe pouca banda disponível para envio○ Na abordagem em árvore, os pacotes não poderão ser
enviados na taxa correta para todos os peers descendentes
○ Na abordagem em malha, seus peers descendentes poderão ainda receber pacotes por rotas alternativas, de outros pais
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5) Quais são os dois pontos levados em conta pelo algoritmo escalonador do DONet, e como ele funciona?
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5) Quais são os dois pontos levados em conta pelo algoritmo escalonador do DONet, e como ele funciona?O deadline de cada segmento que será mostrado e a
banda heterogênea dos parceirosO algoritmo primeiro calcula o n° de fornecedores em
potencial para cada segmento. Para um segmento com poucos fornecedores será mais difícil cumprir o deadline, então o algoritmo determina os segmentos com apenas um fornecedor, depois dois, e assim por diante. O fornecedor com maior banda e tempo disponível será escolhido para cada segmento
Com o fim do algoritmo, será mandada para o fornecedor uma mensagem contendo os segmentos a serem pedidos.