Differentiated Services zum Abruf digitaler Dokumente aus elektronischen Bibliotheken
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- Uwe Brauer
- vor 8 Jahren
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1 DiDelBi Differentiated Services zum Abruf digitaler Dokumente aus elektronischen Bibliotheken Phase II Roland Bless, Mark Doll, Prof. Dr. M. Zitterbart! Motivation Bibliothek! Differentiated Services! Managementarchitektur DSDM! Zusammenfassung Ausblick
2 DiDelBi Einordnung im Kontext! DiDelBi setzt an der IP-Schicht an " deren Management/Kontrolle " Schnittstelle zu Anwendungen Digitale Bibliotheken Multimedia Dokumente Internet QoS 2
3 DiDelBi Motivation I! Anwendungsszenario elektronische Bibliothek (AP2) " Multimediadokumente Videostreaming hohe garantierte Rate Verzögerung weniger kritisch " interaktive Recherche transaktionsorientiert minimale Verzögerung " Datenabgleich zeitunkritische Massendaten wird mit niedrigster Priorität weitergeleitet nutzt brachliegene Kapazitäten ohne zu stören " kostengünstiger Zugang Best Effort, wie bisher " Suchen in 3D-Dokumenten QoS-Anforderungen?!? 3
4 DiDelBi Motivation II! stark asymmetrisches Verkehrsvolumen " kleine/kurze Anfragen Richtung Bibliothek " große/lange Dokumente Richtung Nutzer! QoS-Unterstützung! Idee: Nutzer wünscht QoS! Nutzer reserviert (und zahlt)!! Aber: " zwei Drittel aller Pfade im Internet sind asymmetrisch " Pfad nur vom Sender aus zu ermitteln! zwei getrennt zu behandelnde Unicast-Verbindungen! Bibliothek " Nutzer " Reservierung durch Bibliothek! Dienstgüteaushandlung auf Applikationsebene! Nutzer " Bibliothek " für interaktive Recherche " für TCP ACKs (z. B. RSTPvHTTP) 4
5 DiDelBi Anwendungssignalisierung! Webverkehr stellt größten Anteil im Internet " Zugriff auf elektronische Bibliothek mittels Webbrowser! Signalisierung " QoS-Anforderungen des Dokuments " QoS-Fähigkeiten/Präferenzen des Nutzers! HTML/XML " neue Tags und Attribute für QoS (X)HTML: unbekannte Tags/Attribute werden ignoriert XML: eigene DTD! HTTP " Extension Framework (RFC 2774) 5
6 DiDelBi Differentiated Services! skalierbar durch Aggregation " Pakete initial markieren " Pakete mit selber Markierung im Netzinneren gleich behandeln/weiterleiten! standardisiert (IETF WG diffserv ): " Expedited Forwarding (Premium Service) " Assured Forwarding (Assured Rate)! neue Weiterleitungsverhalten (am ITM): " Quick Forwarding (Transaction Support) " Limited Effort (Penalty Box; Bulk Handling)! betrachtet nur Datenpfad! 6
7 DiDelBi Bandwidth Broker! Managementinstanz für Diffserv " sogenannte Bandwidth Broker (BB) " just beginning to be understood (RFC 2474)!erst jetzt Standardisierungsbemühungen bezüglich Signalisierung (IETF WG nsis )! Aufgaben einer Managementinstanz " Einrichten von Diensten auf Benutzeranforderung " Ressourcenvergabe/-verwaltung " Zugangs-/Nutzungskontrolle 7
8 DiDelBi Datenpfad! Differentiated Services " Interior Router (IR): nur Weiterleitungsverhalten " Border Router (BR): zusätzlich Verkehrsprofile Egress Router Verkehrskontrolle (Formen) Ingress Router Verkehrskontrolle (Verwerfen) First-Hop Router Markieren Verkehrskontrolle gemäß Markierung weiterleiten Vormarkieren evtl. Formen 8
9 DiDelBi Kontrollpfad! Differentiated Services Domain Manager Anforderung, Vergabe, Verwaltung der Ressourcen Konfiguration der Verkehrsprofile in Grenzroutern Kontrollpfad Datenpfad 9
10 DiDelBi Managementarchitekturen! Skalierbarkeit nicht berücksichtigt " Van Jacobsen-BB, AQUILA! übertrage Prinzip der Aggregation auf Kontrollpfad " RSVP-Aggregation, Two-Tier (Terzis) Soft-State-Signalisierung " QoS-Agents (Schelen), BGRP senkenbasierte Trichter " QBone-BB Ende-zu-Ende-Tunnel! insgesamt ungenügend hinsichtlich " Anzahl Zustände " Anzahl Nachrichten 10
11 DiDelBi Das DARIS-Konzept Dynamic Aggregation of Reservations for Internet Services! Fundamentales Designziel: Skalierbarkeit! Aggregation auf Ebene der Autonomen Systeme Autonome Systeme Domänenmanager 11
12 DiDelBi Aggregation! Mittleres AS: Reduktion auf einen Zustand! Überreservierung für kommende Anforderungen Aggregat Autonome Systeme Domänenmanager 12
13 DiDelBi Aggregatanpassung I! Häufiges Kapazitätsanpassung des Aggregats vermeiden " Im Voraus mehr reservieren " Hysterese: Aggregate bleiben nach Ende einzelner Reservierungen eine Zeit lang unverändert! Neuerung durch DARIS " Dynamische Bildung/Anpassung von Aggregaten " Hierarchische Schachtelung von Aggregaten! Im Kernnetz Ausbildung relativ stabiler Aggregate 13
14 DiDelBi Aggregatanpassung II Bandbreite [Einheiten] Zeit [s] Benutzt geglätteter Mittelwert (EWMA) Reserviert 14
![6000 8000 100001200014000160001800020000 Zeit [s]](/docs-images/49/19220860/images/page_14.jpg "Benutzt geglätteter Mittelwert (EWMA) Reserviert 14")
15 DiDelBi Simulationszenario (AP 3.2)! Anwendbarkeit auf reale Internet-Topologie gegeben " mehr als 91% aller Pfade beinhalten mindestens 4 Autonome Systeme! Einsparung 2 AS möglich! Simulation des DARIS-Konzepts ein bzw. mehrere Endsysteme DSDM 15
16 DiDelBi Ergebnisse Reduktion Zustandsanzahl Anzahl der Zustände (DSDM7) ohne DARIS (keine Aggregation) mit DARIS (Aggregation) Anzahl der Sitzungen je Endsystem!Reduktion auf konstante Zustandszahl 16
17 DiDelBi Signalisierungsprotokoll DMSP Domain Manager Signaling Protocol! Dienstgüte auch für kurze dauernde Verbindungen " schnelle Signalisierung! Parallelisierung der Signalisierungsvorgänge " Weiterleitungs- und Antwortwartebedingungen zur Synchronisation! schneller Transport von Signalisierungsnachrichten " Einsatz von Quick Forwarding (2b) (2c) (1) (2a) (3) (4) (5) Sender (10) DSDM (9) DSDM (8a) DSDM (7a) DSDM (6) Empfänger (8b) (7b) 17
18 DiDelBi DSDM-Implementierungsarchitektur! Prototypische Implementierung unter Linux (AP 4.1) Netzwerkadministration Endsystemsignalisierung Management Policy- Verwaltung Endsysteme Policy- Datenbank Authentisierung Koordination DSDMs DSDM- Signalisierung Abrechnungsdatenerfassung Ressourcenverwaltung Zuteilung Erfassung Routing- Protokolle Routerkonfiguration Monitoring DS-Router DS-Router DS-Router 18
19 DiDelBi Zusammenfassung! Ziel: skalierbare integrierte Managementarchitektur für Digitale Bibliotheken! DARIS-Konzept ermöglicht dynamische und hierarchische Aggregation von Reservierungen! DARIS-Verfahren erzielt Skalierbarkeit bezüglich " Anzahl der Reservierungszustände " Anzahl der Signalisierungsnachrichten! Hard-State Signalisierungsprotokoll DMSP " Parallelisierung durch Weiterleitungs- und Antwortwartebedingung " Quick-Forwarding beschleunigt Signalisierungsvorgang 19
20 DiDelBi ToDo! DSDM " DARIS in Linux-Prototyp integrieren Einsatz von SCTP (Stream Control Transmission Protocol) vermeidet TCPs Head-of-Line-Blocking " Untersuchungen am Prototyp (AP 4.2) typische Bearbeitungszeiten maximal handhabbare Anzahl an Reservierungen " Abrechnungsverfahren für Aggregate " Vorausreservierungen " Einbringung in IETF WG nsis 20
21 DiDelBi Ausblick Phase III DSMC DiffServ-basierter MultiCast zur Dienstgüteunterstützung für E-Learning! Herausforderung: Lernen im Team # Gruppenkommunikation " Dienstgüte? Zuverlässigkeit? " Interaktive Bearbeitung / Austausch von Dokumenten! Erfahrungen zeigen " kaum Akzeptanz ohne geeignete Infrastruktur! Erfahrungen aus mehreren E-Learning-Projekten " BMBF-Leitprojekt L3 (Lebenslanges Lernen) Tutorien (Video), Lernunterlagenverteilung " Learnig Lab Lower Saxony Internationale Projekte mit Stanford University und KTH Stockholm CSCL-Anwendungen / CSCL-Middleware Experimente / Evaluation 21
22 DiDelBi Ausblick Phase III! Bisher in V3D2: Konzentration auf Punkt-zu-Punkt Kommunikation " Abruf von Dokumenten einer Digitalen Bibliothek! Lösungsansätze " Basierend auf eigenen Arbeiten aus V3D2 Phase II " 22
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