Verläßliche Multicastkommunikation im Internet

,,Multicast allows application developers to add more functionality without significantly impacting the network`` (Scott Bradner, Harvard)

Punkt-zu-Punkt Verbindungen (Unicast) auf Basis des Transmission Control Protocols, kurz TCP, bilden mit weit über 90% den Löwenanteil aller Verbindungen im Internet und das, obwohl viele Übertragungen logisch Punkt-zu-Mehrpunkt Beziehungen sind. Die Verteilung von Dokumenten, Softwareupdates oder Tickerinformationen sind Beispiele für solche Anwendungen. Beispielhaft sei der Tag erwähnt, als Mircosoft den Internet-Explorer in der Version 3.02 zum kostenlosen Download im World Wide Web anbot: Innerhalb des ersten Tages übertrugen mehr als 55000 Anwender eine Kopie der Datei. Wie üblich, wurde Unicast zur Übertragung eingesetzt, so daß der Server 55000 mal die gleiche Datei versenden mußte und damit das Übertragungsnetzwerk stark belastete - dabei hätte es u.U. genügt die Datei nur einmal zu versenden, allerdings per Multicast. Der Hauptgrund, warum Multicast dennoch keine Verwendung fand, gründet auf der Tatsache, daß der Standarddienst zur Multicastkommunikation im Internet, ,,IP-Multicast`` genannt, keine verläßliche Datenübertragung gewährleistet. D.h. es ist nicht gewährleistet, daß vom Server versendete Daten den Empfänger auch erreichen.

**Abbildung:** Ein ET-RCR Fluß konkurriert unter sonst gleichen Bedingungen mit neun TCP-Flüssen. Je nach dem Umfang der eingesetzten Redundanz läßt sich der Durchsatz der ET-RCR-Verbindung mit dem Ziel der Konkurrenzfähigkeit einstellen. Die Abbildung stellt simulativ und analytisch gewonnene Ergebnisse einander gegenüber.
$\begin{figure} \begin{center} \epsfig{file=netz6/1viele10-d.eps, width=\columnwidth} \end{center}\end{figure}$

Neben der Erweiterung von IP-Multicast um Mechanismen zur verläßlichen Kommunikation zählt die Flußsteuerung zu den prinzipiellen Problemen neuer Kommunikationsprotokolle. Wichtig ist dabei, daß ein neues Protokoll die einander widerstrebenden Forderungen nach Fairneß zu der existierenden Protokollwelt des Internets auf der einen Seite und der Konkurrenzfähigkeit mit konkurrierenden Kommunikationsflüssen auf der anderen Seite in Einklang bringt.

Das im Rahmen einer Dissertation entwickelte Protokollrahmenwerk ,,ET-RCR`` zur verläßlichen Multicastkommunikation integriert Mechanismen zur fehlertoleranten Nutzlastkodierung mit einem empfängerzentrierten Kontrollmechanismus. Protokollkontrollnachrichten werden durch einen dynamischen Feedback-Baum aggregiert. Die gleichzeitige Verwendung von fehlertoleranter Codierung und einem TCP-ähnlichen Flußkontrollalgorithmus garantiert die Fairneß gegenüber TCP und gleicht gleichzeitig die höheren Latenzen eines 1:N Protokolles wie Reliable Multicast aus. Simulationsergebnisse sowie Erfahrungen mit unserer prototypischen Implementierung zeigen, daß der Flußkontrollalgorithmus die Hauptforderung der TCP-Fairneß bei gleichzeitiger TCP-Konkurrenzfähigkeit gut erfüllt.