Implementation of UDP-Tunneling Based Multicast Connectivity Solution for Multi-Party Collaborative Environments

다자간 협업 환경을 위한 UDP 터널링 기반의 멀티캐스트 연결성 솔루션의 구현

  • 김남곤 (광주과학기술원 정보기전공학부) ;
  • 김종원 (광주과학기술원 정보기전공학부)
  • Published : 2007.06.15

Abstract

The Access Grid (AG) provides collaboration environments over the IP multicast networks by enabling efficient exchange of multimedia contents among remote users; however, since lots of current networks are still multicast-disabled, it is not easy to deploy this multicast-based multi-party AG. For this problem, the AG provides multicast bridges as a solution by putting a relay server into the multicast networks. Multicast-disabled clients make UDP connections with this relay server and receive forwarded multicast traffics in unicast UDP packets. This solution is facing several limitations since it requires duplicate forwarding of the same packet for each unicast peer. Thus, in this paper, we propose an alternate solution for the multicast connectivity problem of the AG based on the UMTP (UDP multicast tunneling protocol). By taking advantage of flexibilities of UMTP, the proposed solution is designed to improve the efficiency of network and system utilization, to allow reuse of multicast-based AG applications without modification, and to partially address the NAT/firewall traversal issues. To verify the feasibility of proposed solution, we have implemented a prototype AG connectivity tool based on the UMTP, named as the AG Connector.

다자간 분산 협업 시스템인 Access Grid (AG)는 원격지에 존재하는 다수의 사용자들 사이에 멀티미디어 정보를 효율적으로 주고받기 위해 IP 멀티캐스트를 활용한다. 하지만 아직까지 많은 네트워크들이 IP 멀티캐스트를 지원하지 않고 있어, AG 기반의 원격 협업 환경을 실제 활용하는 데 어려움을 겪고 있다. 이러한 IP 멀티캐스트 연결성에 대한 해결책으로 AG 커뮤니티에서는 IP 멀티캐스트 네트워크 내에 릴레이 서버를 두고 이 서버와 UDP 연결을 통해 멀티캐스트 데이타를 전달받는 형태의 멀티캐스트 브리지를 활용하고 있다. 하지만 멀티캐스트 브리지는 각각의 유니캐스트 피어에게 동일한 데이타를 중복해서 전송하기 때문에, 시스템과 네트워크 활용 측면에서 문제를 가지고 있다. 본 논문에서는 AG의 IP 멀티캐스트 연결성 문제에 대한 대안으로 UMTP(UDP multicast tunneling protocol)에 기반한 멀티캐스트 연결성 솔루션을 제안한다. UMTP는 응용 계층의 멀티캐스트 터널링 프로토콜로, 멀티캐스트 네트워크에 존재하는 노드와 멀티캐스트가 불가능한 네트워크에 존재하는 노드를 UDP 터널을 이용해 연결하고, 멀티캐스트 데이타를 캡슐화 하여 전달, 상호 간에 멀티캐스트 연결성을 제공한다. UMTP의 장점들을 취하여 제안된 솔루션은 시스템과 네트워크 활용에 효율성을 높이고, 또한 방화벽 환경에 적용 가능하도록 설계되었다. 본 논문에서는 이러한 설계를 기반으로 AG에 활용 가능한 멀티캐스트 연결성 솔루션인 AG Connector를 구현, 검증한 결과를 보인다.

Keywords

References

  1. ANL Futures Laboratory, Access Grid Toolkit (version 3.0.2), http://www.accessgrid.org/
  2. MCS Futures Lab. Argonne National Laboratory, 'Bridge server design,' Oct. 2003
  3. A. Ganjam, 'Design and experience with supporting NAT and firewall in end system multicast,' Master Thesis, Computer Science Department, Carnegie Mellon University, Pittsburgh PA, May 2003
  4. R. Finlayson, 'The UDP multicast tunneling protocol,' Internet Draft, IETF, November 2003
  5. RCBridge, http://if.anu.edu.au/SW/rcbridge.html
  6. MCS Futures Lab., Argonne National Laboratory, 'Programmer's Manual-Shared Applications,' Jan. 2004
  7. Networked Media Lab., 'AG Connector,' http://ace.nm.gist.ac.kr/AG Connector/
  8. Y. Chu, S. G. Rao, and H. Zhang, 'A case for end system multicast,' in Proc. ACM SIGMETRICS, June 2000
  9. D. Pendarakis, S. Shi, D. Verma, and M. Waldvogel, 'ALMI: An application level multicast infrastructure,' in Proc. 3rd Usenix Symposium on Internet Technologies & Systems, March 2001
  10. Y. Chawathe, 'Scattercast: An architecture for internet broadcast distribution as an infrastructure service,' Ph.D. Thesis, University of California, Berkeley, CA, Dec. 2000
  11. J. Jannotti, D. Gifford, K. Johnson, M. Kaashoek, and J. OToole, 'Overcast: Reliable multicasting with an overlay network,' in Proc. the 4th Symposium on Operating Systems Design and Implementation, Oct. 2000
  12. Y. Chawathe, S. McCanne, and E. A. Brewer, 'RMX: Reliable multicast for heterogeneous networks,' in Proc. IEEE Conference on Computer Communications (INFOCOM'2000), Mar. 2000
  13. S. Banerjee, 'Construction of an efficient overlay multicast infrastructure for real-time applications,' in Proc. IEEE Conference on Computer Communications (INFOCOM'2003), Apr. 2003
  14. B. Zhang, S. Jamin, and L. Zhang, 'Universal IP multicast delivery,' Elsevier Computer Networks, vol. 50, Issue 6, Apr. 2006
  15. ITU-T Recommendation X.603. 'Information technology-Relayed Multicast Protocol: Framework,' Apr. 2004
  16. D. M. Moen, J. M. Pullen, and F. Zhao, 'Implementation of Host-based Overlay Multicast to Support of Web Based Services for RT-DVS,' in Proc. 8th IEEE International Symposium on Distributed Simulation and Real-Time Applications (DS-RT 2004), Oct. 2004