Forschungsseminar Web VSR Betreuer Michael Krug

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1 Forschungsseminar Web VSR Betreuer Michael Krug

2 Unter Echtzeit versteht man den Betrieb eines Rechensystems, bei dem Programme zur Verarbeitung anfallender Daten ständig betriebsbereit sind, derart, dass die Verarbeitungsergebnisse innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne verfügbar sind. [ ] DIN Echtzeitkommunikation bedeutet, dass Nachrichten von einer Komponente zu einer weiteren Komponente übertragen werden, wobei von vorne herein feststeht, wie lange die Kommunikation maximal dauert. Institut für Echtzeitsysteme, Universität Ulm Echtzeitkommunikation im Web 2

3 Harte Echtzeit garantiert, dass die vorgegebene Reaktionszeit niemals überschritten wird. Weiche Echtzeit garantiert die Reaktionszeit nur statistisch. (zum Beispiel über einen akzeptablen Mittelwert) Feste Echtzeit entspricht der harten Echtzeit, allerdings darf die vorgegebene Reaktionszeit auch nicht unterschritten werden. Echtzeitkommunikation im Web 3

4 Textbasierte Kommunikation Nachrichtensysteme Benachrichtigungssysteme Livesysteme Audio- / Videokommunikation VoIP Konferenzsysteme Echtzeitkommunikation im Web 4

5 harte Echtzeit für Audio- / Videokommunikation wünschenswert ITU-T Recommendation G.114 (05/03) 150ms Auf IP Ebene schwer umsetzbar QoS, RSVP, ITII Viele andere Einsatzgebiete können über eine sehr weiche Echtzeitbedingung ausreichend bedient werden. Echtzeitkommunikation im Web 5

6 Textbasierte Kommunikation Fallbeispiel Chat Echtzeitkommunikation im Web 6

7 intervallbasiertes ständiges Abfragen erhöhte Latenz nur bedingt echtzeittauglich ressourcenintensiv Technik: TCP/IP, HTTP realisiert via AJAX breite Unterstützung Echtzeitkommunikation im Web 7

8 ähnlich dem Polling, allerdings wird eine Antwort ausgesetzt bis es etwas Neues gibt Latenz wurde verbessert, aber noch nicht optimal Technik: TCP/IP, HTTP Echtzeitkommunikation im Web 8

9 Mit HTML 5 und den umfangreichen neuen Schnittstellen (APIs) gibt es nun zahlreiche Möglichkeiten die Client zu Server Kommunikation in Echtzeit wesentlich besser umzusetzen. Zusätzlich eröffnen sich neue Möglichkeiten durch Client zu Client Kommunikation, was bisher nicht möglich war. Echtzeitkommunikation im Web 9

10 Mittelpunkt EventSource unidirektional, proxyfähig Technik: TCP/IP, HTTP Browser: FF (6+), Chrome, Opera (11+), Safari (5+); kein IE (10) Server: zahlreiche Bibliotheken und Frameworks (PHP,.NET, node.js, Ruby,...) SSE HTTP Echtzeitkommunikation im Web 10

11 bidirektional, proxytauglich Technik: TCP/IP, Handshake per HTTP Browser: IE (10+), FF (11+), Chrome (16+), Safari (6+), Opera (12+) Server: zahlreiche Bibliotheken für PHP, node.js,.net; IIS (8.0) ReverseProxy: Apache (2.4+), nginx (1.3.1+) Beschrieben in RFC6455 TCP Handshake (HTTP) Echtzeitkommunikation im Web 11

12 GET /chat HTTP/1.1 Host: server.example.com Upgrade: websocket Connection: Upgrade Sec-WebSocket-Key: ABC Origin: example.com Sec-WebSocket-Protocol: chat Sec-WebSocket-Version: 13 HTTP/ Switching Protocols Upgrade: websocket Connection: Upgrade Sec-WebSocket-Accept: DEF Sec-WebSocket-Protocol: chat Client Request Server Response Echtzeitkommunikation im Web 12

13 Mittelpunkt RTCPeerConnection erstmals Möglichkeit der direkten Kommunikation zweier Clients, bidirektional statusbehaftet; benötigt einen Signalisierungskanal Integration in bestehende VoIP-/Konferenzsysteme WebRTC Gateways Technik: IP, (S)RTP, TCP/UDP, SDP, ICE + STUN + TURN Browser: Chrome, FF, Opera SDP Offer (Codecs, Resolution) ICE Signalisierung (z.b. via WebSockets) SDP Answer Candidates Media via SRTP Echtzeitkommunikation im Web 13

14 Problem Peer NAT Gateway / Firewall NAT Gateway / Firewall Peer? STUN STUN Server Peer Peer NAT Gateway / Firewall NAT Gateway / Firewall TURN Relay Host Peer Peer NAT Gateway / Firewall NAT Gateway / Firewall Echtzeitkommunikation im Web 14

15 Verzicht auf SDP Offer/Answer Modell (antiquiert) statuslos; benötigt Signalisierungskanal RealtimeTransport für jede P2P Verbindung, nutzt ICE pro Medium ein RealtimeMediaStream Quelle: CU-RTC-Web, Unofficial Draft, Echtzeitkommunikation im Web 15

16 SDP Offer (Codecs, Resolution) ICE SDP Answer Candidates Realtime MediaStream ICE Realtime MediaDescription Candidates Realtime MediaDescription Realtime Transport Realtime MediaStream Signalisierung (z.b. via WebSockets) Media via SRTP Signalisierung (z.b. via WebSockets) Media via SRTP WebRTC CU-RTC-Web Echtzeitkommunikation im Web 16

17 Audio/Video Anrufe node.js App als Server socket.io als Signalisierungskanal (WebSockets, Flash Sockets, Polling etc) STUN/TURN Server von Google Funktionen: Präsenzdienst, Anrufe starten/auflegen/ablehnen Unterstützung: Chrome, Opera, FireFox Echtzeitkommunikation im Web 17

18 The WebSocket Protocol, RFC6455, IETF, (http://tools.ietf.org/html/rfc6455) DIN Echtzeitkommunikation, Universität Ulm 2013, (http://www.uniulm.de/in/es/lehre/projekte/echtzeitkommunikation.html) CU-RTC-Web, Unofficial Draft, (http://html5labs.interoperabilitybridges.com/cu-rtcweb/cu-rtc-web.htm) SDP Offer/Answer, RFC3264, IETF, 2002 WebRTC 1.0, W3C Editor s Draft, (http://dev.w3.org/2011/webrtc/editor/webrtc.html) Echtzeitkommunikation im Web 18

19 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Echtzeitkommunikation im Web 19

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