Um protocolo de comunicação multicast na camada de aplicação com Consciência de Localização

Internet applications such as media streaming, collaborative computing and massive multiplayer are on the rise,. This leads to the need for multicast communication, but unfortunately group communications support based on IP multicast has not been widely adopted due to a combination of technical and non-technical problems. Therefore, a number of different application-layer multicast schemes have been proposed in recent literature to overcome the drawbacks. In addition, these applications often behave as both providers and clients of services, being called peer-topeer applications, and where participants come and go very dynamically. Thus, servercentric architectures for membership management have well-known problems related to scalability and fault-tolerance, and even peer-to-peer traditional solutions need to have some mechanism that takes into account member's volatility. The idea of location awareness distributes the participants in the overlay network according to their proximity in the underlying network allowing a better performance. Given this context, this thesis proposes an application layer multicast protocol, called LAALM, which takes into account the actual network topology in the assembly process of the overlay network. The membership algorithm uses a new metric, IPXY, to provide location awareness through the processing of local information, and it was implemented using a distributed shared and bi-directional tree. The algorithm also has a sub-optimal heuristic to minimize the cost of membership process. The protocol has been evaluated in two ways. First, through an own simulator developed in this work, where we evaluated the quality of distribution tree by metrics such as outdegree and path length. Second, reallife scenarios were built in the ns-3 network simulator where we evaluated the network protocol performance by metrics such as stress, stretch, time to first packet and reconfiguration group timeAtualmente aplicações em grupo na Internet estão em ascensão, como por exemplo transmissão de áudio e vídeo, computação colaborativa e jogos com múltiplos participantes. Isso leva à necessidade de comunicação multicast, mas infelizmente o suporte a este tipo de serviço não está amplamente disponível pela camada de rede. Por isso, no atual estágio tecnológico surgiram soluções de protocolos multicast implementados na camada de aplicação para suprir tal deficiência. Além disso, estas aplicações muitas vezes se apresentam simultaneamente como provedores e clientes dos serviços utilizados, caracterizando-as como aplicações denominadas peer-to-peer, possuindo características dinâmicas, onde os participantes podem entrar e sair de um grupo com uma freqüência muito alta. Assim, algoritmos centralizados de gerência de grupo não apresentam bom desempenho para essa classe de aplicações, e mesmo as soluções peer-to-peer tradicionais necessitam ter algum mecanismo que leve em consideração essa volatilidade. A idéia de consciência de localização permite distribuir os participantes na rede virtual de acordo com a sua proximidade na rede física, permitindo um bom desempenho nas operações de gerenciamento do grupo. Diante deste contexto, nesta tese é proposto um protocolo de comunicação multicast na camada de aplicação, chamado LAALM, que leva em consideração a topologia da rede real no processo de montagem da rede virtual, utilizando uma nova métrica denominada IPXY para prover a consciência de localização, através do processamento de informações locais. O LAALM foi implementado utilizando uma árvore distribuída compartilhada e bi-direcional, possuindo uma heurística sub-ótima para o processo de inclusão de novos participantes que visa minimizar o custo de construção da árvore de distribuição de dados. A avaliação do protocolo foi realizada de duas formas distintas: i) através de um simulador próprio onde se procurou avaliar a qualidade de construção da árvore de distribuição gerada, avaliando-se métricas como o número de filhos por cada nó e a distância final entre os nós; ii) através de cenários realísticos construídos no simulador de redes ns-3, onde foi avaliado o desempenho do protocolo através de métricas como stress, stretch e tempos de associação e reconfiguração dos grupo