Markus Hofmann

A Generic Concept for Large-Scale Multicast

Upcoming broadband networks offer a bearer service suitable for modern distributed applications. High bandwidth capacity and low transfer delay are two characteristics of such communication services. Beside these performance-oriented parameters, many applications have additional requirements in respect to quality of the used communication service. Computer Supported Cooperative Work, distributed parallel processing and virtual shared memory, for example, depend on error-free data exchange among multiple computer systems. Additional problems occur for the provision of a reliable multipoint service, where errors are more likely and the sender has to deal with numerous receivers. In order to meet the required reliability, powerful and scalable error control mechanisms are essential. Therefore, this paper presents a novel concept, named Local Group Concept (LGC), for large-scale reliable multicast.

Adding Scalability to Transport Level Multicast

Driven by the capabilities of modern high speed networks, a new generation of distributed systems is emerging, that will be able to support a wide range of applications in distributed environments. Such systems are expected to consist of a large number of geographically dispersed components interacting via communication networks. Therefore, forthcoming communication systems must scale well in respect to both, number of users and number of connections. Powerful and scalable control mechanisms are essential to overcome the implosion problem and to realize efficient error recovery. This paper presents a new control scheme suitable for multicast communication in large-scale groups and describes its integration in a well-known transport protocol.

Impact of Virtual Group Structure on Multicast Performance

Scalability will be a key issue in the design and the development of reliable multicast protocols for the Internet. As the geographic span and the size of communication groups increase, efficient connection management schemes including scalable error and congestion control become more and more important. Besides other approaches, several schemes based on subgrouping have been proposed to overcome the well-known implosion problem and to optimize network utilization. However, the performance of these approaches strongly depends on the virtual group structure used for local error recovery and congestion control. While a certain structure may reduce average transfer delay, another one may be suitable to decrease overall network load. This paper discusses the suitability of several metrics for subgrouping of global multicast groups and investigates the impact of virtual group structures on the overall performance of multicast communication.

A Native ATM API Suited for Multimedia Communication

ATM, the asynchronous transfer mode, was developed to meet two main goals. Firstly, it provides a flexible transmission technology. Secondly, it offers a set of new services to the user [Part94]. In order to take advantage of ATMs strengths, one might want to use its services directly. To be able to do so, in particular to be able to integrate access to ATM services into own applications, one is in need of a powerful ATM application programming interface (API). In this paper, we first present the design and implementation of such an ATM API for Digital Alpha workstations running Digital UNIX. Moreover, we describe how the basic ATM service is enhanced by setting an implementation of SandiaXTP (Xpress Transport Protocol) on top of it. Finally, we give an overview over a monitor for this ATM environment designed to compute quality of service (QoS) parameters from protocol information, detect QoS violations by comparing them to desired values, and display the results graphically.

LGMP/LGCP: Eine Protokoll-Suite für skalierbare Multicast-Kommunikation im Internet

Neben der klassischen Zweiparteien-Kommunikation gewinnt die Datenubertragung von einem Sender an mehrere Empafnger, die sogenannteMulticast- Kommunikation, zunehmend an Bedeutung. Ein groses Spektrum modemer Anwendungen aus den Bereichen verteilte Systeme, verteilte rechnergestutzte Gruppenarbeit, Konferenzsysteme und Verteildienste basiert auf der Kommunikationsform des Multicast. Um den Qualitatsanforderungen dieser Anwendungen zu genugen, mussen Kommunikationssysteme uber Mechanismen zur Fehlerkorrektur und zur Verkehrssteuerung verfugen. Multicast-Kommunikation erfordert im Gegensatz zur klassischen Zweiparteien-Kommunikation die Unterstutzung unterschiedlich groser Empfangermengen. Die Gruppengrose kann von einigen wenigen Kommunikationsteilnehmern bis hin zu einigen tausend Empfangern varueren. Dies erfordert den Entwurf neuer Protokollmechanismen, die hinsichtlich der Empfangerzahl skalierbar ausgelegt sind und die Koordination groser Empfangermengen ermoglichen. Der vorliegende Artikel gibt einen Uberblick uber die Dissertationsarbeit des Autors, in welcher eine Protokoll-Suite fur skalierbare Multicast-Kommunikation im Internet entwickelt, spezifiziert, simuliert, implementiert und bewertet wurde [Hof98].

Sub-Layer-Hopping: Optimierte Staukontrolle für IP-Multicast

Die Multicast-Kommunikation im Internet ist derzeit Gegenstand zahlreicher Forschungsaktivitaten. Konzentrierte sich in jungster Vergangenheit die uberwiegende Zahl der Arbeiten auf die Bereitstellung skalierbarer Mechanismen zur Fehlerbehebung, so ruckt derzeit die Entwicklung geeigneter Algorithmen zur Staukontrolle in den Mittelpunkt des Interesses. Eine besondere Herausforderung besteht dabei in der Unterstutzung heterogener Kommunikationsgruppen, innerhalb derer die Empfanger unterschiedliche Stausituationen erfahren. Ein vom Konzept her vielversprechender Ansatz ist der sogenannte Layered-Multicast, bei dem der eigentliche Datenstrom in mehrere Unterstrome (Layers) aufgeteilt wird. Bisher scheiterte die praktische Umsetzung dieses vielversprechenden Ansatzes jedoch an der Tragheit heutiger Routingprotokolle. Diese sind nicht in der Lage, auf die notwendigen Wechsel in der Gruppenmitgliedschaft in einer akzeptablen Zeit zu reagieren. Vor diesem Hintergrund wird im vorliegenden Artikel ein Verfahren entwickelt und bewertet, welches trotz der genannten Beschrankungen erstmals die praktische Umsetzung des Layered Multicast in heutigen Netzen ermoglicht.

Hierarchische Strukturierung globaler Kommunikationsgruppen im Internet

Moderne Anwendungen in verteilten Umgebungen erfordern in zunehmendem Mase vom zugrundeliegenden Kommunikationsdienst eine leistungsfahige Unterstutzung fur den Datenaustausch innerhalb einer Gruppe von Teilnehmern. Dabei stellt das Problem der Skalierbarkeit hinsichtlich der Anzahl der Kommunikationsteilnehmer eine grose Herausforderung dar. Der vorliegende Artikel beschreibt ein Verfahren zur hierarchischen Strukturierung von Kommunikationsgruppen im Internet, wodurch ein effizienter Datenaustausch auch innerhalb sehr groser Empfangermengen ermoglicht wird.