Autor: Lucas Medaber Jambo Alves Paes Professores: Otto Carlos Muniz Bandeira Duarte Luís Henrique Maciel Kosmalski Costa Redes de Computadores II

 Introdução  Tipos de Streaming  Video on Demand  Streaming de vídeo P2P  Topologias  CoolStreaming – DONet  Comentários Finais

 O que é Streaming multimedia ? Distribuição de vídeo e áudio em fluxos contínuos e em tempo real.

 Tamanho do arquivo  Restrição de tempo  Escalabilidade

 Streaming Video on Demand (VoD) Streaming ao vivo (Live feed)

 Centralizado  Descentralizado

 Batching  Patching  Exemplos YouTube CNN Pipeline

 Problemas Falta de confiaça Falta de escalabilidade

 Modelo peer-to-peer  Pontos fundamentais Dinâmica dos participantes Roteamento Busca Multicast  Foram criadas tecnologias para lidar com esses pontos

 Fairness Soluções para promover o altruísmo ○ Tit for tat ○ Créditos

 Topologias Desestruturada Swarm Cadeia Árvore

 Ciclo básico de um nó em uma rede p2p  Topologia a ser escolhida depende da taxa com que o ciclo é executado

 Busca Índice centralizado Inundação de busca/índice Roteamento Semântico

 Exemplos GnuStream P2Cast BiTos

 Implementação Application-Layer Multicast (ALM) Rede overlay  Questões principais Topologia P2P Roteamento e escalonamento dos dados Gestão dos peers participantes

 Abordagens comparadas Árvore Malha  Multiple Description Coding (MDC) Stream é dividido Sub-streams são chamados de descriptions Podem ser decodificados independentemente

 Peers são organizados em diversas árvores, de acordo com sua banda disponível  Cada peer é colocado como Nó interno em apenas uma árvore Nó externo em outras árvores  Cada description é entregue à uma árvore específica  Fornecimento de conteúdo Nós internos encaminham os pacotes para os filhos

 Peers formam um overlay conectado aleatoriamente  Chegada do peer Recebe uma lista de possíveis pais  Um certo número de pais e filhos é mantido

 Fornecimento de conteúdo em swarm Anúncios e pedidos de conteúdo são combinados  Como determinar os pacotes que serão pedidos? Algoritmo de packet scheduling

 Objetivos do packet scheduling Utilizar a banda de todos os pais de modo eficaz Conseguir um bom número de descriptions Garantir o fornecimento de pacotes no tempo certo

 Exemplo de uso do packet scheduling PRIME - Peer-to-peer Receiver-drIven MEsh-based streaming  Cada peer guarda 2 informações dos pais Pacotes disponíveis Média ponderada da banda  Banda agregada de entrada é monitorada Número de descriptions (qualidade alvo N) é adaptado

 Algoritmo de scheduling é periodicamente invocado Pacotes com maior timestamp são identificados  Pacotes restantes Parte aleatória é pedida a todos os pais  Total de pacotes pedidos para cada pai Determinado pela banda disponível Balanceamento de carga

 Resultado final do overlay é bem parecido  Cada peer recebe conteúdo de diferentes pais e envia conteúdo para diversos filhos  Necessário um tempo T de atraso em relação ao playout da fonte

 Formação da árvore de entrega de cada pacote Árvore: a árvore de entrega para pacotes de uma description é a própria árvore overlay daquela description ○ Pouca banda: Pacotes não podem ser enviados na taxa correta para os filhos Malha: formada dinamicamente enquanto o pacote atravessa a rede ○ Pouca banda: Pacotes são recebidos por outros caminhos, de outros pais.

 CoolStreaming  PPLive.com  Joost  SopCast

 Data-driven Overlay Network Periodicamente, cada nó ○ Troca informações sobre dados disponíveis ○ Recebe dados novos ○ Envia dados  Concepção data-centric Nó sempre encaminha dados ○ Nenhum papel pré-determinado (pai/filho) A disponibilidade de dados que guia o fluxo ○ Adequada para overlays muito dinâmicos

 Recursos principais Fácil de implementar Eficiente Robusto Resistente

 Algoritmo Gossip Um nó envia uma mensagem nova para um conjunto aleatório de nós Os nós receptores fazem o mesmo no round seguinte, até a mensagem chegar a todos  No DONet Utilizado para gerenciamento dos membros Fornecimento de dados é parcialmente motivado por este conceito ○ Envio de dados para fontes aleatórias causaria redundância

X. Zhang, J. Liu, B. Li, and T.S. P. Yum. “Coolstreaming/DONet: A datadriven overlay network for live media streaming”, pag. 3

 Cada nó possui Identificador único Membership cache (mCache) ○ Contém uma lista parcial com identificadores dos nós ativos no DONet  Membership message Gerada periodicamente Anuncia a existência de um nó

 Algoritmo básico de entrada de nós Nó de origem é contactado ○ Redireciona o novo nó para um nó deputy (assistente) Nó deputy envia uma lista de candidatos a parceiro para o novo nó  Viável, pois o nó de origem ○ Geralmente persiste até o final da transmissão ○ É conhecido por todos ○ Reduz sua carga devido ao redirecionamento

 Exemplo de parceria no DONet Nem os parceiros, nem a direção nas transmissões de dados são fixas X. Zhang, J. Liu, B. Li, and T.S. P. Yum. “Coolstreaming/DONet: A datadriven overlay network for live media streaming”, pag. 4

 Stream de vídeo dividido em vários segmentos de tamanho uniforme Buffer Map (BM) representa a disponibilidade desses segmentos  Nós trocam os BM com seus parceiros Permite o escalonamento quais segmentos serão pedidos de quais parceiros

 Considera 2 pontos Deadline de cada segmento que será mostrado Banda heterogênea dos parceiros  Calcula o número de fornecedores em potencial para cada segmento Poucos fornecedores – deadline difícil de cumprir Segmentos com menos fornecedores são escolhidos primeiro  Fim do algoritmo Mensagem mandada ao fornecedor com os segmentos requisitados

 Modos de saída de um nó Mensagem de saída Saída acidental (falha)  Quando um nó falha Parceiro que detecta a falha envia a mensagem de saída daquele nó

 Comparação com overlay baseado em árvore X. Zhang, J. Liu, B. Li, and T.S. P. Yum. “Coolstreaming/DONet: A datadriven overlay network for live media streaming”, pag. 8

 Comparação com overlay baseado em árvore X. Zhang, J. Liu, B. Li, and T.S. P. Yum. “Coolstreaming/DONet: A datadriven overlay network for live media streaming”, pag. 8

 Baixo overhead de controle X. Zhang, J. Liu, B. Li, and T.S. P. Yum. “Coolstreaming/DONet: A datadriven overlay network for live media streaming”, pag. 6

 Alta continuidade de playback e escalabilidade X. Zhang, J. Liu, B. Li, and T.S. P. Yum. “Coolstreaming/DONet: A datadriven overlay network for live media streaming”, pag. 6

 Crescimento dos sistemas de streaming P2P Diversos sistemas estão sendo pesquisados em todo o mundo  Aplicações já começam a tomar forma e ganhar a aceitação dos usuários  Pode ser explorado comercialmente

 1) Quais são os grandes desafios ao se fazer streaming de video, e por quê?

Tamanho do arquivo, pois os videos possuem tamanho muito grandes Restrição de tempo, pois o video é ao vivo Escalabilidade, para suportar milhares de usuários.

 2) Cite e explique uma das soluções para promover o altruísmo em redes P2P.

Tit-for-Tat: um peer inicialmente coopera com outro peer, e depois responde de acordo com sua ação Creditos: serviços são trocados por créditos

 3) Em qual situação uma rede desestruturada pode ser utilizada?

Quando a dinâmica de entrada e saída dos peers é muito alta, o esforço para se estruturar a rede se torna ineficiente

 4) Qual a principal diferença entre as abordagens baseadas em árvore e malha para redes streaming P2P ?

A diferença chave entre as abordagens baseadas em árvore e malha é como a árvore de entrega de um determinado pacote é formada. Analisando uma situação onde existe pouca banda disponível para envio ○ Na abordagem em árvore, os pacotes não poderão ser enviados na taxa correta para todos os peers descendentes ○ Na abordagem em malha, seus peers descendentes poderão ainda receber pacotes por rotas alternativas, de outros pais

 5) Quais são os dois pontos levados em conta pelo algoritmo escalonador do DONet, e como ele funciona?

O deadline de cada segmento que será mostrado e a banda heterogênea dos parceiros O algoritmo primeiro calcula o n° de fornecedores em potencial para cada segmento. Para um segmento com poucos fornecedores será mais difícil cumprir o deadline, então o algoritmo determina os segmentos com apenas um fornecedor, depois dois, e assim por diante. O fornecedor com maior banda e tempo disponível será escolhido para cada segmento Com o fim do algoritmo, será mandada para o fornecedor uma mensagem contendo os segmentos a serem pedidos.