Digital Media and Networks

Department for Mathematics and Computer Science

Infos für das Kommentierte Vorlesungsverzeichnis

Gruppenkommunikation ist seit Ende der 1980er Jahre Gegenstand von Forschungsaktivitäten im Internet wie auch der Standardisierung in der IETF. Lange Zeit standen hier bei Anwendungen und Protokollen n:m-Kommunikation (also mehrere Sender und Empfänger, Any-Source-Multicast, ASM) im Vordergrund, beispielsweise zur Realisierung von interaktiven Multimedia-Telekonferenzen. Diese Form der Multicast-Kommunikation hat sich auch nach rund 15 Jahren aber immer noch nicht flächendeckend durchsetzen können: so wird Multicasting wird von den meisten Internet-Service-Providern einfach nicht angeboten (und ist damit meist auf Forschungsnetze oder lokale Netze beschränkt). Im Laufe der Zeit hat sich der Schwerpunkt im zu einem vereinfachten Multicast-Verfahren verschoben, zur 1:m-Kommunikation, also Multicasting von genau einer Quelle (Source-specific Multicast, SSM) zu einer Empfängergruppe, wofür sich heute auch kommerzielle Anwendungen (z.B. über Kabel, Satellit oder Funknetze) finden. Beispiele sind Multicast-basierte Content-Verteilung und Media-Streaming.

In dieser Lehrveranstaltung geben wir einen Überblick über die Für Multicasting relevanten Protokollschichten: die Vermittlungsschicht (3) und in Grenzen die Abbildung auf spezifische Netztechnologien, die Transportschicht (4) und die Anwendungsschicht (7). Nach einer kurzen Wiederholung und selektiven Vertiefung des Rechnernetze-2-Stoffes zu Multicast-Routing, wenden wir uns dem Hauptthema zu: Multicast-Transport, wobei wir Protokolle für Echtzeit-Kommunikation (RTP) und zuverlässige (Nicht-Echtzeit-)Kommunikation und deren aktuelle Weiterentwicklungen betrachten. Im Vordergrund stehen dabei die in der IETF entwickelten bzw. in der Entwicklung befindlichen Standards in diesem Bereich. Dabei werden einerseits die Spezifikationen technisch im Detail vorgestellt (wobei eine Vertiefung von den Teilnehmern selbst durch Lektüre ausgewählter Dokumente erbracht wird), ergänzend werden insbesondere die historische Entwicklung und die aktuellen Trends vermittelt. Schließlich wenden wir uns beispielhaft mehreren Anwendungen für Multicast-Kommunikation zu.

Neben einem interaktiven Vorlesungsteil werden zur Vertiefung drei bis vier praktische Übungsaufgaben gestellt und von den Studierenden in kleinen Gruppen bearbeitet. Diese Aufgaben bauen aufeinander auf und zielen zunächst darauf ab, ein grundlegendes Verständnis für die Implementierung von Kommunikationssoftware zu schaffen und mit der Handhabung der Betriebssystemschnittstellen (Timer, Sockets usw.) in UNIX vertraut zu werden. Schritt für Schritt wird dieses Gerüst um eigene Protokollformate erweitert, so daß ein eigenes kleines Multicast-Transport-Protokoll entwickelt wird. Dieses wird schließlich als Basis für z.B. eine Multicast-Dateitransfer-Anwendung verwendet. Durch die Aufgabenstellung werden möglichst viele im Vorlesungsteil vorgestellten Protokolle bzw. Protokollmechanismen gestreift.

Diese Lehrveranstaltung richtet sich an Studierende, die Interesse an Kommunikationsprotokollen für die Gruppenkommunikation im Internet, deren Konzepten und ihrer Implementierung haben. Voraussetzung sind fundierte Kenntnisse in und Übung im Umgang mit einer imperativen Programmiersprache (vorzugsweise C/C++) sowie die Bereitschaft, diese Fertigkeiten zu vertiefen und sich intensiv mit der Implementierung von Kommunikationsprotokollen auseinanderzusetzen.

Da die gesamte verwendete Literatur (eben die Standards) ausschließlich in englischer Sprache zur Verfügung steht, ist das Verstehen englischer Spezifikationen auf diesem Gebiet elementare Voraussetzung für den erfolgreichen Abschluß der Lehrveranstaltung.

Hinweis: Vor Beginn des Wintersemesters findet wie üblich ein C/C++-Einführungskurs statt. Die Teilnahme an diesem Kurs ist zwar weder notwendig noch hinreichend, gerade die letzten beiden Tage können aber durchaus der sinnvollen Auffrischung verschiedener Aspekte von C++ und insbesondere einiger Standard-Bibliotheken dienen.

Veranstaltungsübersicht und Folien

Informationen zu Leistungsnachweisen

Nützliche Links

• Internet Engineering Task Force (IETF)
• Reliable Multicast Transprot (RMT) WG
• Reliable Multicast Research Group (RMRG) — nicht mehr aktiv
• Audio-vidual Transport (AVT) WG
• Multicast Security (MSEC) WG
• Group Security Research Group   (inoffizielle Website)