DFG Projekt "Konstruktion sabotageresistenter und effizienter Overlay-Topologien für Live-Streaming-Anwendungen"

Dieses Projekt wird gemeinsam von den Fachgebieten Automaten und Formale Sprachen und Telematik/Rechnernetze bearbeitet.

In den vergangenen Jahren wurde für den Internet-basierten Transport von Multimedia-Inhalten hin zu großen Benutzerpopulationen der Einsatz des sogenannten Application-Layer-Multicast-Ansatzes (ALM) vorgeschlagen [Zhang et al. 2002]. Der prinzipielle Vorteil dieses Ansatzes ist, dass die den Datenstrom empfangenden Systeme diesen für andere Systeme replizieren und somit das „Angebot” an potentiellen Quellen für einen bestimmten Datenstrom automatisch mit der Nachfrage nach diesem Datenstrom steigt. Der Ansatz weist daher theoretisch eine beliebige Skalierbarkeit in der Anzahl der Empfänger auf (im Sinne von gleicher Aufwand pro teilnehmenden System unabhängig von der Anzahl insgesamt teilnehmender Systeme).

Bei der Realisierung eines ALM-basierten Verteildienstes für die Live-Übertragung multimedialer Daten („Live-Streaming”') sind neben den üblicherweise an Übertragungsdienste für Multimedia-Daten gestellten Dienstgüteanforderungen an eine möglichst geringe Ende-zu-Ende-Verzögerung (Delay) und Schwankung dieser Verzögerung (Jitter) auch Anforderungen in Bezug auf die Effizienz der Verteiltopologie zu beachten -- letztere charakterisiert durch das Verhältnis der Pfadlängen in der Topologie im Vergleich zum kürzesten Pfad (Path Stretch) und die Anzahl von Kopien identischer Pakete auf einzelnen Teilstrecken (Link Stress). Von ebenso großer Bedeutung für einen kommerziellen Einsatz dieses Ansatzes ist jedoch die Gewährleistung einer hohen Verfügbarkeit Verteildienstes bei zufälligen Störungen sowie bei vorsätzlichen Sabotageangriffen.

In diesem Projekt wird die Konstruktion sabotageresistenter und effizienter Verteiltopologien untersucht und geeignete Signalisierprozeduren für diese Aufgabe entworfen und bewertet. Hierbei sind eine Reihe von Fragestellungen sowohl der Sicherheit und Leistungsbewertung von Kommunikationssystemen als auch des Entwurfs und der Analyse von Netzwerkalgorithmen zu beantworten. Das Projekt verfolgt zwei
hauptsächliche Fragestellungen:

• Wie können Verteiltopologien in Bezug auf Sabotageresistenz und Netzwerkeffizienz mit möglichst geringem algorithmischen Aufwand bewertet und konstruiert werden?
  
  
• Wie verhalten sich die hierfür entwickelten Verfahren in dem konkreten kommunikationstechnischen Einsatzgebiet der Realisierung von Live-Streaming-Diensten?

Die erste Fragestellung erfordert eine präzise und anwendungsnahe (und dennoch analysierbare) Formalisierung des Problems, sowie darauf aufbauend, den Entwurf und die Analyse von Algorithmen. Um die zweite Frage beantworten zu können, müssen die entwickelten Verfahren implementiert und in Experimenten evaluiert werden.

Das Projekt wird in Kooperation durch die beiden Fachgebiete Automaten und Formale Sprachen und Telematik/Rechnernetze durchgeführt. Die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) fördert das Projekt zunächst für einen Zeitraum von 24 Monaten mit 2 Wissenschaftlichen Mitarbeitern (BAT 2a) und 2 studentischen Hilfskräften (à 60 h/Monat). Voraussichtlicher Projektbeginn ist Januar 2008.