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

  

Historico dos Modelos de Comunicacao Web  (4)

Comparacao das tres Abordagens

  

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

  

Abordagens de Codificacao e Transmissao (2)

  

Abordagens de Codificacao e Transmissao (3)

  

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  (2)

  

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 (2)

  

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 (4)

  

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 (6)

  

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)

  

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

  

Analise de Sistemas Epecificos (10)

  

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 (12)

  

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 (13)

  

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

  

Outros sistemas de Video P2P (2)

Arquitetura Hibrida GridMedia CoolStreaming+ AnySee

  

Outros sistemas de Video P2P (3)

  

Outros sistemas de Video P2P (4)

Tabela Comparativa de Performance

  

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  (3)

  

Desafios de Implantacao  (4)

Aspectos Praticos Enderecamento Transporte Tempo de Init. e Mudanca de Canal

10s de Join + 10s de Start

  

FIM

Perguntas?