IP MULTICAST, VOIP, VIDEO CONFERENZA - SERVIZI INTERNET AVANZATI
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Filippo Castiglione, IAC – CNR, Roma 1
Servizi Internet avanzati
IP multicast, VoIP, Video
Conferenza
F. Castiglione
Argomenti 2
IP multicast
1 Introduzione
2 Indirizzi di classe D
3 Incapsulamento Ethernet
4 Albero di minor costo
5 Registrazione degli ascoltatori
6 Varianti IGMP
7 Forwarding dei pacchetti multicast
8 Comando show ip mroute
9 Scelta dell’interfaccia di ingresso
10 Scoperta delle interfacce di uscita
11 Caratteristiche del PIM-SM
12 Uso di più RP per lo stesso gruppo
13 Multicast routing sul GARR
14 Configurazione dei router di accesso
15 Glossario termini
16 Bibliografia-Sitografia
F. CastiglioneArgomenti 3
VoIP
17 Concetti di base
18 Standard tecnici
19 Architettura
20 Prodotti commerciali
Video conferenza
21 Concetti di base
22 Standard tecnici
23 H320
24 H323
25 Multicast Vs Unicast
26 Architettura IETF
27 Protocolli di conference management: SDP, SAP, SIP
28 Architettura di un Internet Locator Server - ILS
29 Prodotti commerciali
30 Glossario termini
31 Bibliografia-Sitografia
F. CastiglioneProgramma 4
1. Concetti utili di networking
2. Il Multicast
3. Il suono e le immagini
4. I filmati e lo streaming
5. La videoconferenza H.323
F. CastiglioneNetworking 5
•Indirizzi IP Î 32 bit
Router •Indirizzi Ethernet Î 48 bit
Switch •Inoltra solo dove è necessario
•velocità non viene condivisa
Hub •Inoltra su tutte le porte
•velocità viene condivisa
•10Mbps e 100Mbps
F. CastiglioneCos’e` il Multicast? 6
•Tante connessioni separate
quante sono le richieste
•Utilizzare il broadcast
La tecnologia multicast, è un processo che trasmette le informazioni da una sorgente
a più destinazioni con un unico flusso di dati, invece di usarne molteplici.
F. CastiglioneSchema di applicazione 7
Necessità differenti
•affidabilità dei dati
•ritardo di consegna
• Videoconferenze, video on demand
• Quotazioni in borsa, distribuzione di listini e
cataloghi in tempo reale
• Training, teledidattica
• Distribuzione di software
• Possibilità di sfruttare Internet per trasmissioni di
tipo televisivo
F. CastiglioneI gruppi 8
Insieme di zero o più host identificato da un singolo indirizzo IP di classe D
224.0.0.0 – 239.255.255.255
Non è Statico ma Dinamico
•Associarsi (join)
•Abbandonare (leave)
F. CastiglioneInternet Group Management Protocol (IGMP) 9
• IGMPv1 Î obsoleto
• IGMPv2 Î in uso
• IGMPv3 Î bozza
• Membership Query 224.0.0.1 ALL-SYSTEMS.MCAST.NET
• Membership Report
• Leave Group 224.0.0.2 ALL-ROUTERS.MCAST.NET
F. CastiglioneEthernet Multicast 10
L’indirizzo Ethernet viene riconosciuto dalla prima cifra esadecimale
Esempio: AB-CD-EF-10-20-30
Indirizzo IP 32 bit
Indirizzo Ethernet 48 bit
RFC1112 Î 01-00-5E-00-00 Î più gruppi Multicast
possono essere mappati
• 32 bit totali
con lo stesso indirizzo
• 4 fissi
Ethernet
• 23 caratterizzano l’indirizzo
F. CastiglioneMBone 11
rete virtuale sperimentale di router multicast,
costruita sopra la struttura standard di Internet
• mrouted Î protocollo di routing DVMRP
•Tunnel
F. CastiglioneLe applicazioni in MBone 12
Sessione
Trasmissione di dati in MBone
• Session Announcement Protocol
• Session Description Protocol
• Session Initiation Protocol
La distribuzione dei dati
La sorgente può non unirsi al gruppo
Non ha bisogno di sapere chi sono e dove si trovano i ricevitori
•Time to live (TTL) Î i pacchetti non vengono trasmessi oltre il valore
specificato
• i protocolli di routing creano un albero di distribuzione ottimizzato
F. CastiglioneProtocolli di routing 13
Albero basato sulla Albero Condiviso
sorgente
• Distance Vector Multicast • Core Based Tree
Routing Protocol
• Protocol Independent
• Multicast Open Shortest Multicast - Sparse Mode
Path First
• Protocol Independent
Multicast – Dense Mode
F. CastiglioneMulticast geografico 14
• MSDP
– Multicast Source Discovery Protocol
• MBGP
– Multicast Border Gateway Protocol
F. CastiglioneEsempi 15
Trasmissione di 10M
40
35
Tempo in secondi
30
25
20
15
10
5
1 2 3 4
UDP 9,032 17,659 26,018 35,945
Multicast 9,261 9,118 9,31 9,215
Numero Computer
F. CastiglioneEsempi 16
Trasmissione a 4 computer
120,0
100,0
Tempo in secondi
80,0
60,0
40,0
20,0
0,0
500 1.000 2.000 3.000 4.000 5.000 10.000 30.000
UDP 2,699 5,396 9,154 12,19 12,879 16,045 35,945 106,374
Multicast 0,574 1,77 2,788 3,702 3,910 4,512 9,215 26,689
Kilobyte
F. CastiglioneIl suono 17
• Da 16 Hz a 20KHz
• È un segnale continuo quindi analogico
• Il campionamento
• La quantizzazione
CD Audio Î 44125 Hz cioè 44125 intervalli al secondo
F. CastiglioneUn esempio 18
• Memorizzare il parlato con campionamento a 8 bit e con
una frequenza di 6000 Hz per un minuto è necessario
• 60000 x 60 x 8 bit = 360 Kbyte circa
• per una canzone con campionamento a 16 bit e con una
frequenza di 50000 Hz per un minuto è necessario
• 60 x 50000 x 2 byte = 12 MB.
F. CastiglioneFormati Audio 19
• Real Audio
• QuickTime
• Microsoft Wave [estensione: WAV]
• MPEG Audio [estensione: MP3]
• Audio Interchange[estensione: AIF/AIFF]
• Microsoft NetShow [estensione: ASF]
• Yamaha SoundVQ [estensione: VQF]
F. CastiglioneLe immagini 20
• insieme continuo di luce e colore
• Vettoriali
– Formule matematiche e forme geometriche
– Max qualità
• Bitmap
– Con perdita di qualità
– Senza perdita di qualità
• Compressi
• Non compressi
F. CastiglioneFormati Grafici 21
• Targa [estensione: TGA]
• TIFF [estensione: TIF]
• CompuServe [estensione: GIF]
• JPEG [estensione: JPG]
• PC Paintbrush [estensione: PCX]
• Windows Bitmap [estensione: BMP]
• PNG [estensione: PNG]
– Non supportato dai browser
F. CastiglioneDigital video 22
• Perché è necessario comprimere un
filmato digitale?
– 720 x 576 x 8 x 3 x 25 = 30MBs
• 720x 576 pixel (PAL)
• 8 x 3 Quantizzazione a 8 bit per ciascuno dei
tre colori
• 25 fps
– film 2 ore Î 104GB
F. CastiglioneDue concetti: Luminanza e crominanza 23
• RGB Î pc
• CMYK Î stampe
• YUV Î tv
• Luminanza
– Intensità luminosa di un punto dell’immagine (Y)
• Crominanza
– U e V. Sono i canali che trasportano i colori. Detti anche R-Y e
B-Y.
F. CastiglioneFormati televisivi 24
• NTSC
– 525 righe 30 fps
• PAL
– 625 righe 25 fps interlacciati
• SECAM
– 625 righe a 25 fps
F. CastiglioneFormati video analogici 25
• VHS / VHSC
– Standard più diffuso e meno qualitativo
• Video 8
– Sony Î leggermente migliore del VHS
• S-VHS S-VHSC
– Migliora la qualità e la risoluzione del VHS
• Video 8Hi
– Migliore come qualità a livello consumer
• Betacam
– Il più usato per il broadcast. Eccellente qualità
F. CastiglioneIl segnale 26
• Composito (YC)
– Tutte le informazioni vengono raggruppate in un
singolo segnale
• S-Video
– 5 fili
• RGB
– Trasporta il segnale in termini di porzione di 3 colori
F. CastiglioneFormati video digitali 27
• MS Video for Windows [estensione: AVI]
• Apple Quick Time for Windows [estensione: MOV]
• Formato DV
• Adobe Filmstrip [estensione: FLM]
• Autodesk Animation [estensione: FLI/FLC ]
• RealMedia Audio/Video [estensione: RA/RM/RAM]
• Microsoft NetShow [estensione: ASF]
F. CastiglioneStreaming 28
• 500KB a 6KBs Î oltre 90 s
• Notevole quantità di banda
• +qualità Î + banda
• Notevole tempo per scaricare
Le tecniche di "streaming" permettono di ridurre
questo tempo ad un piccolo ritardo iniziale,
senza richiedere alcuno spazio sul disco locale:
il file richiesto viene infatti visualizzato al
momento, senza un preventivo download.
F. CastiglioneStreaming 29
• Real time
– Radio
– Tv
• non esiste un vero e proprio file ma
piuttosto un flusso continuo (stream) di
bit
F. CastiglioneCosa serve 30
1. Una sorgente
– File
– Telecamera/tv/videoregistratore
2. Un encoder
– PC
– Streamfactory/Stream Genie
3. Un server
4. Un player
F. CastiglioneLe offerte 31
• Real Networks
– RealPlayer
– RealProducer
– RealServer
• Microsoft (WMT)
– WindowsMediaPlayer
– WindowsMediaEncoder
– WindowsMediaServer
• Apple
– QuickTimeStreaming Server
– Darwin OpenSource
F. CastiglioneI protocolli 32
• TCP
• UDP
• RTP (Real-Time Protocol)
– IETF
– Derivazione dell’UDP
– RTCP (Real Time Control Protocol)
• RTSP (RealTime Streaming Protocol)
– Real Networks
F. CastiglioneI protocolli 33
• MMS (Microsoft Media Server)
– Microsoft
– MMSU/MMST
– MSBD (Media Stream Broadcast Ditribution)
• HTTP
– Più lento
– Trasparente ai firewall
F. CastiglioneVideoconferenza 34
La videoconferenza è un metodo di comunicazione on-line
che permette a due o più persone dislocate in luoghi
diversi di comunicare tramite audio e video.
Permette nel contempo lo scambio di documenti in formato
elettronico.
F. CastiglioneRiunioni 35
Vis-a-vis Videoconferenza
• Organizzazione accurata • Organizzazione semplificata
• Preparare i documenti per • Non è necessario pianificare
tutti in anticipo (stampare, viaggi né contenuti
rilegare, ecc)
• Tempo di lavoro e tempo • Doppia funzionalità del
libero si possono intrecciare computer:
– Centro di informazioni
• Costi non trascurabili per lo – Mezzo di comunicazione
spostamento
F. CastiglioneTipi di videoconferenza 36
ISDN Rete IP
– Rete telefonica digitale – Rete Accademica Nazionale
(GARR)
– Disponibile entro l’anno – Link di Venezia saturo (4Mbps)
in tutte le sedi
accademiche
– Problemi di banda a causa
congestioni riscontra
– Banda assicurata ‘congelamenti’ e degradazione
del video e perdita di porzioni
dell’audio.
– Qualità limitata dalla
disponibilità di borchie
– Standard H323
F. CastiglioneH.323 37
• Fornisce la base per l’implementazione di
comunicazioni multimediali (audio/video/dati) su reti
IP
• Definisce i metodi di controllo delle chiamate
• Gestisce la banda
• Gestisce l’interfacciamento con altre tecnologie di
rete (es. ISDN)
F. CastiglioneH.323 38
• Nello standard vengono identificati i seguenti
componenti:
– Terminali
– Gateway
– Gatekeeper
– MCU
F. CastiglioneApparati H323 39
• Terminali • MCU
– sono i punti finali di un – Fornisce il supporto di
collegamento inoltro a conferenze con
multimediale. tre o più terminali
– Sia hardware che
software
F. CastiglioneAltri apparati 40
• Gateway
– Elementi che si frappongono nella
comunicazione tra 2 terminali.
• Interfacciano i sistemi di videoconferenza che
non sono aderenti allo standard H.323 (es.
ISDN H.320)
• Comunicazione verso terminali sulla rete
telefonica pubblica (PSTN)
• Comunicazione verso apparati telefonici
standard o centralini (PABX)
F. CastiglioneGatekeeper 41
• È la componente che gestisce TUTTI gli
apparati H.323 che operano nella zona
di competenza.
• Gestisce la politica sull’uso della LAN e
della banda
F. CastiglioneHardware e software 42
• Qualsiasi PC o MAC attualmente in
vendita
• Sistema Operativo: Windows98 o
superiori oppure Macinthosh
• Linux in fase di sperimentazione con
OpenH323
F. CastiglioneWebcam 43
• Economiche
• Facili da installare e da usare
• Si interfacciano benissimo con:
– Microsoft NetMeeting
– CUSeeMe
F. CastiglioneDesktop VideoConference (DTVC) 44
• Kit con scheda dedicata e telecamera
• Apparato costoso
• Software proprietario
• L’installazione e la configurazione
richiedono una certa esperienza
• Possono supportare sia ISDN che
IP
F. CastiglioneSet-Top-Box 45
• Non necessitano di PC
• Si collegano ad una TV
• Supportano sia ISDN che IP
• Le versioni più evolute incorporano una MCU
• Apparati molto costosi
• Buon investimento
F. CastiglioneGroup Conferencing System 46
• Dispositivi costosissimi per sale riunioni
• Includono schermo di alta qualità
• Sia ISDN che IP
F. CastiglioneVideoconferenza punto-punto 47
1. Webcam
2. DTVC
3. Set-top-box
4. Group Conf.
System
IP
IP
oo
ISDN
ISDN
Utente 1
• Netmeeting
• CUSeeMe
• software proprietario Utente 2
F. CastiglioneMulti videoconferenza 48
H.323 Sito Y
H.323 Bologna
ISDN
H.320 Sito X
H.323/H.320 Gateway
IP Network
MCU CINECA H.323 Roma
F. CastiglioneArchitettura del Sistema 49
Sede
Remota
CISCO
Gatekeeper Sede
Remota
MCU
LAN
F. CastiglioneTelericevimento 50
Sito Periferico Terminale
Studente
CISCO
Gatekeeper
Terminale
docente LAN
F. CastiglioneVideoconferenza 51
• 2 persone
– Netmeeting
– CUSeeMe
• 3 o più persone
– Standard H.323
– MBone
F. CastiglioneH.323 52
• Fornisce la base per l’implementazione
di comunicazioni multimediali
(audio/video/dati) su reti IP
• Definisce i metodi di controllo delle
chiamate
• Gestisce la banda
• Gestisce l’interfacciamento con altre
tecnologie di rete (es. ISDN)
F. CastiglioneProtocol Stack 53
F. CastiglioneH.323 54
Nello standard vengono identificati i
seguenti componenti:
• Terminali
• Gateway
• Gatekeeper
• MCU
F. Castiglionein dettaglio… 55
• Terminali: sono i punti terminali di un
collegamento multimediale. Devono
supportare:
– Comunicazione audio
• Video e dati sono opzionali
– H.245 per la negoziazione
– Q.931 per la segnalazione della chiamata e il
setup della stassa
– H.225 RAS per le interazione con il gatekeeper
– RTP/RCTP per la corretta gestione dei pachetti
multimediali
F. Castiglionein dettaglio… 56
• Gateway
– Elementi che si frappongono nella
comunicazione tra 2 terminali.
• Interfacciano i sistemi di videoconferenza che
non sono aderenti allo standard H.323 (es.
ISDN H.320)
• Comunicazione verso terminali sulla rete
telefonica pubblica (PSTN)
• Comunicazione verso apparati telefonici
standard ocentralini (PABX)
• Possono essere utilizzati tra terminali H.323
per sicurezza o per fare da proxy H.323
F. CastiglioneGatekeeper 57
• È la componente che gestisce TUTTI gli
apparati H.323 che operano nella zona
di competenza.
• Gestisce la politica sull’uso della LAN e
della banda
• Interagisce attraverso il protocollo RAS
F. CastiglioneMCU 58
• Fornisce il supporto di inoltro a
conferenze con tre o più terminali
• Sia hardware che software
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