Switche pro FTTx - nasazení v sítích s IPTV

VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ
BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
FAKULTA ELEKTROTECHNIKY A KOMUNIKAČNÍCH
TECHNOLOGIÍ
ÚSTAV TELEKOMUNIKACÍ
FACULTY OF ELECTRICAL ENGINEERING AND COMMUNICATION
DEPARTMENT OF TELECOMMUNICATIONS
SWITCHE PRO FTTX - NASAZENÍ V SÍTÍCH S IPTV
SWITCHES FOR FTTX - DEPLOYMENT IN NETWORKS WITH IPTV
BAKALÁŘSKÁ PRÁCE
BACHELOR'S THESIS
AUTOR PRÁCE
TOMÁŠ HORVÁTH
AUTHOR
VEDOUCÍ PRÁCE
SUPERVISOR
BRNO 2011
Ing. PETR MÜNSTER
VYSOKÉ UČENÍ
TECHNICKÉ V BRNĚ
Fakulta elektrotechniky
a komunikačních technologií
Ústav telekomunikací
Bakalářská práce
bakalářský studijní obor
Teleinformatika
Student:
Ročník:
Tomáš Horváth
3
ID:
121024
Akademický rok: 2010/2011
NÁZEV TÉMATU:
Switche pro FTTx - nasazení v sítích s IPTV
POKYNY PRO VYPRACOVÁNÍ:
V rámci bakalářské práce se bude nutné seznámit s metodami přeposílání IP datagramu z jednoho
zdroje skupině více koncových stanic. Dále se seznámit se switchi jak pro metalické, tak optické
přístupové sítě a navrhnout možnosti testování těchto zařízení pro nasazení v sítích s IPTV. V praktické
části pak bude provedeno testování několika vybraných druhů switchů různých výrobců pro využití v
sítich s IPTV.
DOPORUČENÁ LITERATURA:
[1] KOMOSNÝ, D. Hierarchický přenos signalizace pro multicast v IP sítích. 1. 1. Brno: VUTIUM, 2009.
26 s. ISBN: 978-80-214-3833- 0.
[2] KOMOSNÝ, D.; BURGET, R.; MÜLLER, J. Změny ve světě IPTV. Elektrorevue - Internetový časopis
(http://www.elektrorevue.cz), 2009, roč. 2009, č. 55, s. 1-11. ISSN: 1213- 1539.
Termín zadání:
7.2.2011
Termín odevzdání:
Vedoucí práce:
Ing. Petr Münster
2.6.2011
prof. Ing. Kamil Vrba, CSc.
Předseda oborové rady
UPOZORNĚNÍ:
Autor bakalářské práce nesmí při vytváření bakalářské práce porušit autorská práva třetích osob, zejména nesmí
zasahovat nedovoleným způsobem do cizích autorských práv osobnostních a musí si být plně vědom následků
porušení ustanovení § 11 a následujících autorského zákona č. 121/2000 Sb., včetně možných trestněprávních
důsledků vyplývajících z ustanovení části druhé, hlavy VI. díl 4 Trestního zákoníku č.40/2009 Sb.
ABSTRAKT
Cı́lem této práce bylo seznámit se s přepı́nači, které mohou být nasazeny v sı́tı́ch
založených na FTTx. Prvnı́ kapitola se zabývá službou IPTV, jejı́mi výhodami,
nevýhodami a poskytovanými službami. V následujı́cı́ kapitole jsou rozebı́rána optická
vlákna a možnosti jejich zakončenı́ – FTTH, FTTC, FTTB, FTTO, FTTP a FTTN.
Dalšı́ část zahrnuje metody vysı́lánı́ a detailnějšı́ rozbor multicastových adres včetně definovaných rozsahů a multicastové distribučnı́ stromy. Závěr teoretického rozboru k práci
tvořı́ vysvětlenı́ všech 3 verzı́ IGMP protokolu a rozdělenı́ přepı́načů pomocı́ přenášených
signálů.
V praktické části je proveden návrh testovánı́ těchto přepı́načů. Prvnı́ metoda představuje
testovánı́ pomocı́ jednoho video souboru v různém rozlišenı́. Dalšı́ možnost testovánı́ je
založena na prvnı́ metodě, avšak s tı́m rozdı́lem, že testovánı́ probı́há se dvěma streamy,
z nichž každý má rozdı́lný datový tok. Poslednı́ testovánı́ sloužı́ k dokázánı́ faktu, že
se video tok přenášı́ pomocı́ multicastu, nikoli každý tok ze serveru ke klientovi zvlášt’.
Spojenı́ mezi přepı́nači bylo omezeno na 10 Mb/s a zvolený video soubor dosahuje právě
těchto průměrných přenosových hodnot.
KLÍČOVÁ SLOVA
IPTV, FTTX, multicast, IGMP, přepı́nač, video tok, rozlišenı́, překódovánı́
ABSTRACT
The aim of this paper was to acknowledge ourselves with the switchers which can be
used in the networks based on FTTx. The first chapter deals with the IPTV service, its
advantages, disadvantages and provided services. In the following chapter, optical fibres
and the possibilities of their termination are discussed - FTTH, FTTC, FTTB, FTTO,
FTTP and FTTN. The next part involves the methods of broadcasting and more detailed
analysis of multicast addresses including defined range and multicast distributional trees.
The conclusion of the theoretical analysis of this paper is formed by the explanation of
all 3 versions of the IGMP record and the division of switchers through the signals
transmitted.
In the practical part, the suggestion of testing these switchers is carried out. The first
method represents testing through one video file in various resolutions. Another possibility
of testing is based on the first method, nevertheless, with the difference that the testing
is done in two streams and each one of them has a different data flow. The purpose of
the last testing is to demonstrate the fact that the video flow is transmitted through
multicast, not every single flow from a server to a client separately. The connection
between switchers was reduced to 10 Mb/s and the chosen video file runs at these
average transmission data.
KEYWORDS
IPTV, FTTX, multicast, IGMP, switch, stream, resolution, transcoding
HORVÁTH, Tomáš Switche pro FTTx - nasazenı́ v sı́tı́ch s IPTV: bakalářská práce. Brno:
Vysoké učenı́ technické v Brně, Fakulta elektrotechniky a komunikačnı́ch technologiı́,
Ústav telekomunikacı́, 2011. 74 s. Vedoucı́ práce byl Ing. Petr Münster
PROHLÁŠENÍ
Prohlašuji, že svou bakalářskou práci na téma Switche pro FTTx - nasazenı́ v sı́tı́ch s
”
IPTV“ jsem vypracoval samostatně pod vedenı́m vedoucı́ho bakalářské práce a s použitı́m
odborné literatury a dalšı́ch informačnı́ch zdrojů, které jsou všechny citovány v práci a
uvedeny v seznamu literatury na konci práce.
Jako autor uvedené bakalářské práce dále prohlašuji, že v souvislosti s vytvořenı́m
této bakalářské práce jsem neporušil autorská práva třetı́ch osob, zejména jsem nezasáhl
nedovoleným způsobem do cizı́ch autorských práv osobnostnı́ch a jsem si plně vědom
následků porušenı́ ustanovenı́ § 11 a následujı́cı́ch autorského zákona č. 121/2000 Sb.,
včetně možných trestněprávnı́ch důsledků vyplývajı́cı́ch z ustanovenı́ § 152 trestnı́ho
zákona č. 140/1961 Sb.
Brno
...............
..................................
(podpis autora)
Rád bych poděkoval Ing. Petrovi Münsterovi, který mi umožnil zpracovat bakalářskou
práci na téma Switche pro FTTx - nasazenı́ v sı́tı́ch s IPTV a byl mi oporou po dobu
vypracovánı́.
OBSAH
Úvod
12
1 IPTV
13
1.1 Výhody . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.2 Nevýhody . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
1.3 Co IPTV nabı́zı́? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
2 Optická vlákna
2.1 Jednovidová vlákna . . .
2.2 Mnohovidová vlákna . .
2.3 Přenos optickými vlákny
2.4 FTTX - Fiber to The X
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
3 Metody vysı́lánı́
3.1 Broadcast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.2 Unicast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.3 Multicast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.4 Adresnı́ prostor multicastu . . . . . . . . . . . . . . .
3.4.1 Adresy typu local scope . . . . . . . . . . . .
3.4.2 Adresy typu global scope . . . . . . . . . . . .
3.4.3 Adresy typu administratively scoped addresses
3.5 Multicastové distribučnı́ stromy . . . . . . . . . . . .
3.5.1 Zdrojový strom . . . . . . . . . . . . . . . . .
3.5.2 Sdı́lený strom . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4 Internet Group
4.1 IGMPv1 . .
4.2 IGMPv2 . .
4.3 IGMPv3 . .
5 Přepı́nač
5.1 Druhy
5.1.1
5.1.2
5.1.3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
16
16
17
17
18
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
22
22
23
23
24
25
25
26
27
27
28
Management Protocol
29
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
přepı́načů . . . . . . . .
Metalické přepı́nače . . .
Optometalické přepı́nače
Optické přepı́nače . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
35
36
36
36
36
6 Praktická část
6.1 Testovaná zařı́zenı́ . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1.1 Cisco WS-C2960-24TT-L . . . . . . . . . .
6.1.2 Cisco WS-C3560v2-24PS . . . . . . . . . .
6.1.3 Edge-corE ES3528M-FLF . . . . . . . . .
6.1.4 Edge-corE ES3510MA . . . . . . . . . . .
6.1.5 SignaMax 065-7729 . . . . . . . . . . . . .
6.2 Softwarové a video vybavenı́ pro testovánı́ . . . .
6.2.1 Softwarové vybavenı́ . . . . . . . . . . . .
6.3 Metody testovánı́ přepı́načů . . . . . . . . . . . .
6.3.1 Testovánı́ pomocı́ jednoho videa . . . . . .
6.3.2 Testovánı́ pomocı́ dvou videı́ . . . . . . . .
6.3.3 Přenos mezi přepı́nači . . . . . . . . . . .
6.4 Rozbor zachycených paketů . . . . . . . . . . . .
6.4.1 Mapovánı́ multicastové IP adresy na MAC
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
38
38
39
39
40
40
41
42
42
48
48
53
57
59
60
7 Závěr
61
Literatura
63
Seznam symbolů, veličin a zkratek
66
Seznam přı́loh
68
A Naměřené přenosové rychlostı́
69
A.1 Hodnoty pro jednotlivé přepı́nače s jednı́m video tokem . . . . . . . 69
A.2 Hodnoty pro jednotlivé přepı́nače s dvěma video toky . . . . . . . . 72
B Obsah CD
74
SEZNAM OBRÁZKŮ
1.1
2.1
2.2
2.3
2.4
2.5
2.6
2.7
3.1
3.2
3.3
3.4
3.5
3.6
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
Architektura IPTV [4] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Přenos jednovidovým optickým vláknem [7] . . . . . . . . . . . . . .
Přenos mnohovidovým optickým vláknem [7] . . . . . . . . . . . . . .
Provedenı́ sı́tě pomocı́ FTTH [13] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Provedenı́ sı́tě pomocı́ FFTC [13] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Provedenı́ sı́tě pomocı́ FTTB [13] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Provedenı́ sı́tě pomocı́ FTTO [13] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Provedenı́ sı́tě pomocı́ FTTN [13] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Princip broadcast vysı́lánı́ [14] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Princip unicast vysı́lánı́ [14] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Přenos pomocı́ multicastu [14] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Obecné schéma adresy ze skupiny D . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Ukázka zdrojového stromu pro dva zdroje [21] . . . . . . . . . . . . .
Budovánı́ tras od jednotlivých zdrojů k RP [21] . . . . . . . . . . . .
Přihlášenı́ hosta2 a 3 k multicastové skupině 224.1.1.1 [20] . . . . . .
Symbolizuje úspěšné přihlášenı́ do multicastové skupiny 224.1.1.1 [20]
Host2 hlásı́ odchod ze skupiny na adresu 224.0.0.2 [20] . . . . . . . .
Směrovač odesı́lá dotaz, zda-li existujı́ jinı́ přı́jemci [20] . . . . . . . .
Host3 odesı́lá oznámenı́, že je zde stále přı́jemce [20] . . . . . . . . . .
Host3 odesı́lá zprávu o odchodu ze skupiny na adresu 224.0.0.2 [20] .
Multicastová skupina 224.1.1.1 nemá dalšı́ přı́jemce, proto zanikne na
rozhranı́ směrovače [20] . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.8 Ukázka zahájenı́ vysı́lánı́ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.9 Host1 specifikuje zdroj z kterého chce přijı́mat multicastový tok . . .
4.10 Směrovač4 vyhodnocuje požadavky a propouštı́ pouze tok ze specifikovaného zdroje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.1 Přepı́nač Cisco WS C2960 24TT L . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.2 Přepı́nač Cisco WS C3560v2 24PS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.3 Přepı́nač Edge-corE ES3528M-FLF . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.4 Přepı́nač Edge-corE ES3510MA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.5 Přepı́nač SignaMax 065-7729 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.6 Grafické rozhranı́ programu Wireshark s filtrem IGMP protokolu . . .
6.7 Grafické rozhranı́ programu NetPerSec . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.8 Zobrazenı́ grafického rozhranı́ programu VideoLAN . . . . . . . . . .
6.9 Výběr přenášeného souboru . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
6.10 Zvolenı́ způsobu přenosu a zadánı́ multicastové adresy . . . . . . . . .
6.11 Spuštěnı́ přenášeného souboru na zvolené IP adrese . . . . . . . . . .
13
16
17
18
19
19
20
21
22
23
24
25
27
28
30
30
31
31
31
32
32
33
34
34
39
39
40
40
41
42
43
44
46
47
47
6.12
6.13
6.14
6.15
6.16
Prvnı́ topologie pro testovánı́ multicastu . . . . . . . . . . . .
Rozloženı́ počı́tačů a serveru pro druhou metodu testovánı́ . .
Rozloženı́ počı́tačů a serveru pro druhou metodu testovánı́ . .
Výpis zachycených IGMP paketů pomocı́ programu Wireshark
Přı́klad mapovánı́ IP adresy 224.1.1.1 na MAC adresu . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
48
53
57
59
60
SEZNAM TABULEK
3.1
6.1
6.2
6.3
6.4
6.5
6.6
A.1
A.2
A.3
A.4
A.5
A.6
A.7
A.8
A.9
Adresy z rozsahu local scope s popisem rezervace [17] . . . . . . .
Popis videa ve standardnı́m rozlišenı́ . . . . . . . . . . . . . . . .
Popis videa ve vysokém rozlišenı́ ve formátu MP4 . . . . . . . . .
Popis videa ve vysokém rozlišenı́ ve formátu Matroska . . . . . . .
Popis videa ve vysokém rozlišenı́ pro druhou metodu testovánı́ . .
Popis videa ve vysokém rozlišenı́ pro druhou metodu testovánı́ . .
Tabulka přenosových rychlostı́ naměřených u jednotlivých klientů
Cisco WS-C2960-24TT-L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Edge-corE ES3510MA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Cisco WS-C3560v2-24PS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Edge-corE ES3528M . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
SignaMax 065-7729 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Souhrn přenosových rychlostı́ pro server 224.1.1.128 1/2 . . . . . .
Souhrn přenosových rychlostı́ pro server 224.1.1.128 2/2 . . . . . .
Souhrn přenosových rychlostı́ pro server 224.1.1.1 1/2 . . . . . . .
Souhrn přenosových rychlostı́ pro server 224.1.1.1 2/2 . . . . . . .
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
25
44
45
45
45
46
58
69
70
70
71
71
72
72
73
73
ÚVOD
Dnešnı́, stávajı́cı́ kabelové rozvody, které vlastnı́ at’ už operátoři kabelových televizı́
nebo poskytovatelé telefonnı́ch služeb, jsou stále dostačujı́cı́ a splňujı́ nároky kladené
uživatelem. Původnı́ modemové připojenı́ k internetu nahradily rychlejšı́ způsoby
jako jsou technologie xDSL, kabelová televize nebo připojenı́ pomocı́ optických
vláken. Dı́ky kabelovým rozvodům, jež jsou téměř ve všech panelových domech hotové lze dosahovat vysokých přenosových rychlostı́ připojenı́ do sı́tě Internet.
Stále narůstajı́cı́ přenosové rychlosti jsou důsledkem vetšı́ poptávky po doplňujı́cı́ch službách, kam lze zařadit IPTV, VoD a přenos stále většı́ch souborů. Již
samotná služba IPTV vyžaduje vysoké nároky na šı́řku pásma v závislosti na použitém rozlišenı́ videa. (V dnešnı́ době je většı́ zájem o video s vysokým rozlišenı́m
(HD) už kvůli vyspělým technologiı́m elektroniky, kterou zákaznı́ci vlastnı́.) Proto
je nezbytné nasazovánı́ optických vláken na přenosové trase. Navı́c cena optických
vláken se již rovná ceně metalických kabelů, avšak nic nenaznačuje tomu, že by se
metalické kabely přestaly použı́vat.
Při budovánı́ optické trasy je nutné zvážit, kde optickou trasu zavést a kde
nikoliv. Hustě obydlené oblasti, napřı́klad sı́dliště a městské části, jsou optickými
trasami hojně pokryty. Samotný proces nasazovánı́ vláken na trasu přinášı́ také
modernizaci aktivnı́ch prvků, které budou s těmito technologiemi kompatibilnı́. Relevantnı́ přepı́nače se dnes vyskytujı́ v různých cenových relacı́ch, ovšem pro jejich
nákup je důležité zvážit, kde majı́ být nasazeny a jaké přepı́nacı́ rychlosti bude
potřeba. Také jejich přı́kon je dnes velmi důležitou oblastı́, protože tyto přepı́nače
budou v sı́tı́ pracovat nepřetržitě.
12
1
IPTV
IPTV neboli televize po IP protokolu je v dnešnı́ době hodně oblı́benou službou,
kterou ISP poskytujı́. Existuje mnoho vysvětlenı́ jak se tato televize šı́řı́, jedno z nich
je, že po počı́tačových sı́tı́ch. Toto samozřejmě je pravda jen do určité oblasti. Jelikož
i IPTV má svou strukturu obr. 1.1, nejde tedy o použitı́ počı́tačových sı́tı́ch, které
jsou všem k dispozici, ale o privátnı́ IP sı́tě, které jsou k dispozici pouze těm, kteřı́
je majı́ zaplacené [2].
Obr. 1.1: Architektura IPTV [4]
Architekturu IPTV lze rozdělit do podbloků obr. 1.1, které jsou následujı́cı́ headend, který symbolizuje samotný vrchol, čili zde jsou televiznı́ programy nebo rozhlasové vysı́lánı́ přijı́máno. Zdroje videa mohou být různé, at’ jde o satelitnı́ vysı́lánı́
(DVB-S), nebo pozemnı́ (DVB-T), nutno také zmı́nit kabelové (DVB-C) a mobilnı́ (DVB-H). Také zde docházı́ ke kódovánı́ videa nejčastěji do formátu MPEG-2,
MPEG-4 part 10, H. 264/AVC a stejně tak i zvuku. V neposlednı́ řadě zde lze nalézt
servery, z kterých je čerpáno video na vyžádánı́. Nechybı́ také ani serverová farma,
kde jsou uchovány záznamy diváků z funkce nahránı́ videa. Úloha middlewaru bude
probrána dále.
Core network neboli páteřnı́ sı́t’, je právě zmı́něná sı́t’, kterou si ISP pronajı́majı́
pro přenos IPTV. Zde musı́ být zajištěna dostatečná přenosová rychlost k distribuci
veškerých programu a rádiových stanic. Nejvhodnějšı́m řešenı́m páteřnı́ sı́tě je přes
optická vlákna [4].
Local office je obdobou head-end sı́tě. Ovšem s rozdı́lem, že zde jsou zpracovány
napřı́klad lokálnı́ programy a lokálnı́ rádia. Nemusı́ být zpracovány na začátku
v head-end sı́tě, ale postačuje je zpracovat před přenosem do přı́stupové sı́tě [4].
Access network, přı́stupová sı́t’, zde jsou kladeny vysoké nároky na přenosovou
13
rychlost. Ideálnı́m řešenı́m by bylo i zde nasadit optická vlákna, avšak tato modalita
je velmi nákladná, i když v poslednı́ době velmi rozšı́řená. Vzhledem k tomu, že
metalické vedenı́ jsou zavedena, s nadsázkou řečeno téměř všude. Hraje zde velmi
významnou roli QoS, aby byly pakety napřı́klad nesoucı́ video upřednostněny před
přenosem jiných dat [4].
Domácnosti jsou vybaveny set-top-boxy, přes které je zákaznı́kům umožněno
přijı́mat IPTV.
Middleware, neboli softwarové vybavenı́ poskytovatelé služeb [4]. Middleware se
stará o obsluhu uživatelsky orientovaných služeb. At’ už jde o video na vyžádánı́,
registrace klientů, ale také je napojen na tarifikačnı́ systém [4]. Lze také řı́ci, že
middleware umožňuje komunikovat mezi zařı́zenı́mi různých výrobců [5].
Oproti tomu analogové vysı́lánı́, které v současné době končı́, někde již vysı́lánı́
skončilo, nabı́zelo možnost sledovat několik programů najednou. Princip byl takový,
že vysı́lač vysı́lal všechny programy, které k němu přicházely a až samotnı́ zájemci
prováděli výběr. Šlo o vysı́lánı́ pomocı́ broadcastu viz kap. 3.1. Lze tedy hovořit
o stejném vysı́lánı́ pro všechny. Nebylo prakticky možné zajistit jakékoliv interaktivnı́ služby.
1.1
Výhody
Při ohlédnutı́ zpět na analogové vysı́lánı́ je zřejmé, že všichni přı́jemci přijı́mali
stejný obsah. U IPTV tomu může být i jinak. Protože IPTV se šı́řı́ počı́tačovými
sı́těmi, lze tedy data modifikovat a přinést s tı́mto jistou interaktivitu. Pro určitou
oblast nebo lépe řečeno pro určitou skupinu zájemců. Klasickým přı́kladem může
být reklama zaměřena na určitou oblast uživatelů. Při IPTV je také lehčı́ zjistit,
který kanál uživatel sleduje a použı́t tyto hodnoty např. pro statistiky. U vysı́lánı́
analogového bylo nutno využı́vat zpětného dotazovánı́ [6]. Dalšı́ velkou výhodou je
služba video na vyžádánı́, kdy si uživatelé mohou vybrat video ze serveru, které
chtějı́ sledovat. Obvykle tato služba bývá zpoplatněna. Za zmı́nku také stojı́ i to, že
video na vyžádánı́ již nenı́ šı́řeno pomocı́ multicastu viz kap. 3.3, ale pomocı́ unicastu
viz kap. 3.2, proto u videa na vyžádánı́ si lze požádat o chybějı́cı́ pakety nebo o znovu
zaslánı́ chybně přijatých paketů [2].
1.2
Nevýhody
U technologie IPTV existujı́ dvě nevýhody, i když hodně záležı́ na úhlu pohledu.
Jednu lze poznat okamžitě, druhá je ovlivněna parametry sı́tě. Prvnı́ z nevýhod
14
je přenos IPTV po protokolu UDP, tedy spojově neorientovaném přenosu. Toto
na jednu stranu je i výhoda, že použı́vá právě takovýto protokol, jelikož potvrzovat
obrovské datové toky by byla velká zátěž na přenosové cesty. Na druhou stranu, když
se data ztratı́, neexistuje mechanismus, který by data opravil. Lze tedy vycházet
z úvahy, že je lepšı́ mı́t chvı́li ošklivějšı́ obraz, než nadmı́ru zatěžovat sı́t’. Druhá
nevýhoda je taková, že se šı́řı́ pouze ten kanál, který chce klient sledovat. Tedy při
přepnutı́ programu musı́ dojı́t k odhlášenı́ ze skupiny, kde přijı́máme současný kanál
a přihlásit se k jiné skupině. Toto se děje pomocı́ protokolu IGMP nejčastěji verze
2 viz kap. 4.2. Odhlášenı́ ze skupiny a přihlášenı́ se do jiné je zdrojem zpožděnı́. Toto
zpožděnı́ však nenı́ nijak extrémně velké, v sı́tı́ KN dosahuje doba mezi přepı́nánı́
programu průměrně asi 1,6 sekundy.
1.3
Co IPTV nabı́zı́?
Už bylo zmı́něno, že IPTV nabı́zı́ jistou interaktivitu a VoD. Ovšem jako dalšı́ služby,
které je důležité zmı́nit jsou EPG, PPV a VCR [4].
EPG (Electronic Programming Guide) jde o elektronický programový průvodce,
tento průvodce může mı́t každý poskytovatel služeb jiný, vše záležı́ na jeho middlewaru. Pomocı́ průvodce si klienti mohou prohlédnout aktuálnı́ program, ale také
program dopředu [1], [3].
PPV (Pay per View) shlédnutı́ po zaplacenı́, jedná se o službu navı́c, za kterou
je třeba si připlatit, napřı́klad pokud klient nestihne shlédnout svůj oblı́bený pořad
může si jej zaplatit a shlédnout ze záznamu. Nebo pokud klient vı́, že na stanici
kterou nemá zaplacenou bude pořad o který má zájem může si zaplatit na něj
přı́stup [3].
VCR (Video Cassete Recorder) záznam videa, tato služba poskytuje klientům,
aby si svůj pořad mohli nahrávat. Jednak pokud k tomu majı́ potřebné propriety,
jako jsou set-top-box se záznamovým médiem, nebo využı́t nahránı́ na disky provozovatele služeb [3].
15
2
OPTICKÁ VLÁKNA
Základ optických vláken tvořı́ jádro a plášt’. Standardnı́ hodnoty pro průměr jádra
jsou 9, 50, 62,5 a 80 µm. Tyto hodnoty se mohou lišit, vše záležı́ na výrobci. Také
plášt’ má svou specifickou hodnotou 125 µm. Úkolem pláště je udržet vidy (světelné
paprsky) uvnitř jádra. I jádro a jeho plášt’ musı́ být dále chráněné, před nepřı́znivými
vlivy. Primárnı́ ochrana je na plášt’ optického vlákna nanášena, již při výrobě.
Hlavnı́m úkolem této ochrany je zabránit mechanickému poškozenı́ a naopak vylepšit
ohybové vlastnosti optického vlákna, aby nedocházelo k nepřı́znivým vlivům, jako je
útlum na tomto poškozenı́. Průměr primárnı́ ochrany je 245 µm. Poslednı́ ochranou
optického vlákna je sekundárnı́ ochrana. Sekundárnı́ ochrana chránı́ optické vlákno
před poškozenı́m a také bránı́ šı́řenı́ vlhkosti. Z hlediska přenosu počtu vidů lze
optická vlákna obecně rozdělit následovně. Na jednovidová vlákna a mnohovidová
vlákna [8].
2.1
Jednovidová vlákna
Jak už název napovı́dá, jsou vlákny, která přenášı́ pouze jeden vid obr. 2.1. Vyznačujı́ se vyššı́mi přenosovými rychlostmi než nabı́zejı́ mnohovidová vlákna, dosahem a frekvenčnı́m rozsahem, ale jsou také dražšı́. Průměr jádra dosahuje velmi
nı́zkých parametrů, proto jsou i samotné zdroje světla pro přenos těmito vlákny
velmi nákladné [8].
Technické parametry jednovidových vláken [8]:
Průměr jádra: 4 – 10 µm
Průměr pláště: 125 ± 1 µm
Dosah bez zesı́lenı́: 100 – 1000 km
Přenosové rychlosti: 622,08 Mbit/s; 2,5; 10; 40 Gbit/s
Zdroje světla: ILD 1310 nm, 1550 nm
Obr. 2.1: Přenos jednovidovým optickým vláknem [7]
16
2.2
Mnohovidová vlákna
Tyto vlákna jsou opakem jednovidových vláken. Tedy majı́ schopnost přenášet
několik vidů najednou viz obrázek 2.2. Vyznačujı́ se také proto většı́m průměrem
jádra, aby vidy mohly vstupovat do jádra pod různými vstupnı́mi úhly. Jejich
výroba je levnějšı́, jelikož nemajı́ tak malý průměr. Tyto vlákna si nacházejı́ cestu do
lokálnı́ch sı́tı́, dı́ky jejich ceně. Vlákna jsou vyráběna ze skla, plastu nebo kombinacı́
těchto materiálů [12].
Technické parametry mnohovidových vláken [8]:
Průměr jádra: 50 – 100 µm
Průměr pláště: 145 a vı́ce µm
Dosah bez zesı́lenı́: 10 – 40 km
Přenosové rychlosti: 155,52; 622,08 Mbit/s
Zdroje světla: LED 850; 1300 nm
Obr. 2.2: Přenos mnohovidovým optickým vláknem [7]
2.3
Přenos optickými vlákny
Přenos po optických vláknech spočı́vá v přenášenı́ světelného paprsku. Zdroj světla
obvykle LED dioda nebo laser dioda, kdy data jsou reprezentována paprskem na
jisté vlnové délce [8]. Výhodou tohoto přenosu je, že nevzniká žádné rušenı́ mezi
přenášenými signály. Kdežto přenos signálu po metalických kabelech trpěl přeslechy,
útlumem a působenı́m ostatnı́ch signálů. Také nespornou výhodou optických vláken
je téměř nemožný odposlech, čemuž na metalických vláknech se sice dalo zabránit,
avšak realizace odposlechu nebyla nijak náročná. Zdroj světla přivede paprsek do
jádra optického vlákna pod jistým vstupnı́m úhlem, paprsek podle toho kterým
vláknem se přenášı́, docházı́ k jeho šı́řenı́ obr. 2.1, obr. 2.2.
Poslednı́ novinkou ve světě se stává budovánı́ přı́pojek FTTH společnostı́ Google,
napřı́č Spojenými státy Americkými, kde chce nabı́zet připojenı́ k Internetu o rychlosti 1 Gbit/s právě založenou na této technologiı́. Provoz chce zanedlouho testovat
17
v lokalitě Stanford, která je nedaleko od centrály společnosti. Projekt nese označenı́
Google Fiber, působnost však zůstane pouze na územı́ Spojených státu Amerických
[9].
2.4
FTTX - Fiber to The X
Jak již samostatný překlad této zkratky napovı́dá, označuje se tı́mto zavedenı́ optického kabelu do různých mı́st. Podle poslednı́ho pı́smena se rozeznávajı́ FTTH,
FTTC, FTTB, FTTO, FTTP a v neposlednı́ řadě FTTN.
FTTH (Fiber to the Home) – tato možnost nabı́zı́ nejnákladnějšı́ řešenı́ a to
proto, jelikož je optické vlákno přivedeno až ke koncovému uživateli obr. 2.3. Metoda
nabı́zı́ nejvyššı́ přenosové rychlosti, při použitı́ této možnosti, lze bez problému realizovat služby triple play (televize, internet a hlasové služby) [10], [11].
Obr. 2.3: Provedenı́ sı́tě pomocı́ FTTH [13]
18
FTTC (Fiber to the Curb) – vlákno je přivedeno až k okraji chodnı́ku v blı́zkosti
hustého osı́dlenı́ budov, nebo také přivedenı́ optického vlákna ke komunikačnı́mu
přepı́nači uvnitř domu nebo podniku viz obr. 2.4. Od tohoto mı́sta jsou dále použity
jiné technologie k připojenı́ účastnı́ku, nejčastěji metalické vedenı́. Vzdálenost od
budov, čili potenciálnı́ch zákaznı́ku je 100 – 300 metrů [10], [11].
Obr. 2.4: Provedenı́ sı́tě pomocı́ FFTC [13]
FTTB (Fiber to the Building) – metoda spočı́vá v tom, že optické vlákno je
přivedeno do centrálnı́ho rozvaděče uvnitř budovy, nebo zástavby, odkud jsou dále
použity jiné technologie obr. 2.5 [10], [11].
Obr. 2.5: Provedenı́ sı́tě pomocı́ FTTB [13]
19
FTTO (Fiber to the Office) – ve své podstatě metoda shodná jako FTTH.
Optické vlákno je vedeno také ke koncovému uživateli, avšak v podnikové sı́tı́, škole,
nemocnici zkrátka většı́ch podniků obr. 2.6. Zde ovšem nejsou primárnı́ služby triple
play, ale spolehlivost sı́tě a rychlost odezvy [10], [11].
Obr. 2.6: Provedenı́ sı́tě pomocı́ FTTO [13]
FTTP (Fiber to the Premises) – tato zkratka obecně zahrnuje připojenı́ vlákna
metodou FTTH a FTTO [11].
20
FTTN (Fiber to the Node) – optické vlákno je připojeno k DSLAMu a od něj
jsou vedena dále metalická vedenı́ ke klientům viz obr. 2.7. Tato metoda přinášı́
značnou výhodu oproti FFTH a to, že zde docházı́ k ušetřenı́ počtu optických
vláken. Vzdálenost mezi DSLAM a účastnı́ky je však limitována na 5000 stop, což-li
odpovı́dá 1524 metrům [10], [11].
Obr. 2.7: Provedenı́ sı́tě pomocı́ FTTN [13]
21
3
METODY VYSÍLÁNÍ
Přenos dat v sı́tı́ch lze realizovat několika způsoby. Důležitým faktorem je však
rozhodnout se jaký způsob přenos je zapotřebı́. Zda-li je žádoucı́, aby data přijı́mali
všichni nebo jen určitá skupina uživatelů. Obecně v Internetu se použı́vajı́ následujı́cı́
metody unicast, broadcast a multicast. V následujı́cı́ch kapitolách je každý typ
probrán a vysvětlen pomocı́ obrázků.
3.1
Broadcast
Broadcast vysı́lánı́ spočı́vá v tom, že daný paket, zprávu nebo data dostanou všichni
přı́jemci na sı́tı́. Tato metoda nacházı́ své uplatněnı́ pokud existuje uživatel, který
chce odeslat data přı́jemci, ovšem nezná jeho adresu. Proto se zpráva pošle všem
a těm kterým zpráva nepatřı́, tam je ignorována a komu je posı́lána tam je přečtena.
Přı́kladem broadcastu může být analogové vysı́lánı́ televize, kde se všechny televiznı́
kanály šı́řily všude, teprve až samotnı́ uživatelé si vybı́rali, který program budou
přijı́mat.
Obr. 3.1: Princip broadcast vysı́lánı́ [14]
22
3.2
Unicast
Unicast je svým chovánı́m inverznı́ k broadcastu viz kap. 3.1, tedy unicast bude přenášet data pouze jednomu uživateli nebo zájemci o přenos viz obr. 3.2. Použitı́ tohoto
způsobu přenosu napřı́klad pro internetové rádio nebo televizi je značně nepraktické,
jelikož spotřebuje velkou šı́řku pásma. Jak již bylo zmı́něno, jde pouze o přenos
k jednomu přı́jemci. Toto by mělo za následek velkou spotřebu šı́řky pásma. I když
unicast nemá efektivnı́ využitı́ šı́řky pásma, přesto najde své uplatněnı́, napřı́klad
pro službu video na vyžádánı́. Obecně lze řı́ci, že kolik bude zájemců, tolik toků se
po sı́tı́ posı́lá.
Obr. 3.2: Princip unicast vysı́lánı́ [14]
3.3
Multicast
Multicast se použı́vá jako náhrada unicastu, když je známo několik zájemců o přı́jem
stejných informacı́. At’ už tyto informace jsou napřı́klad TV programy, update programu nebo jiné. Princip vysı́lánı́ bude při použitı́ multicastu vždy stejný. Přenos
pomocı́ této metody umožňuje lépe pochopit obr. 3.3.
23
Obr. 3.3: Přenos pomocı́ multicastu [14]
Z obrázku je zřejmé, že pokud chce napřı́klad deset uživatelů stejná data po
serveru, server nebude posı́lat 10krát stejná data, ale pošle pouze jednou s tı́m, že
dojde k úspoře šı́řky pásma na přenosové trase. Na poslednı́m aktivnı́m prvku se
data naklonujı́ tolikrát, kolik je přı́jemců na tomto prvku. Aktivnı́ prvky v sı́tı́ mohou
být napřı́klad směrovače nebo přepı́nače. Přenos po multicastu je ovšem značně
komplikovaný. Jelikož stream server generuje jeden tok, musı́ směrovače a přepı́nače
vědět, kde data posı́lat a zda-li je potřeba už nynı́ duplikovat. Ze stream serveru
přı́jme data distribučnı́ směrovač, který vı́ podle směrovacı́ tabulky, že má na svých
rozhranı́ch dalšı́ dva směrovače. Těmto směrovačům poté pošle data. Za povšimnutı́
stojı́, že už zde je potřeba data duplikovat, aby odešel jeden provoz do jednoho
směrovače a druhý k druhému. Tyto prvky majı́ následně připojeny k sobě přepı́nač,
jenž pošle data podle směrovacı́ tabulky k němu. Přepı́nač jakožto poslednı́ aktivnı́
prvkem zduplikuje provoz a odešle jej zájemcům, kteřı́ jsou přihlášenı́ do multicastové skupiny.
3.4
Adresnı́ prostor multicastu
Multicast použı́vá vyhrazený adresnı́ prostor ze skupiny D. Skupina D má rozsah
224.0.0.0 – 239.255.255.255. Směrovače tento provoz poznajı́ pomocı́ prvnı́ch 4 nejvýznamnějšı́ch bitů (definice třı́dy D), které budou vždy 1110, následujı́cı́ch 28 bitů
sloužı́ pro skupinovou adresu. Skupina je tvořena členy a stanicemi, které deklarovaly zájem být členem dané multicastové skupiny. Schéma pro adresu třı́dy D je
24
zobrazeno na obr. 3.4 [17].
Obr. 3.4: Obecné schéma adresy ze skupiny D
3.4.1
Adresy typu local scope
Adresy typu local scope (lokálnı́ho rozsahu) jsou přesněji rozděleny od 224.0.0.0
do 224.0.0.255. Tyto adresy jsou následně rezervovány skupinou IANA pro sı́t’ové
protokoly. Pakety určené pro tuto doménu nesmı́ opustit LAN, toho lze dosáhnout
nastavenı́m TTL na hodnotu 1, což má za následek to, že když paket bude chtı́t
projı́t přes směrovač ven mimo lokálnı́ sı́t’, směrovač TTL zmenšı́ o 1, čı́mž dojde k tomu, že TTL klesne na 0 a směrovač paket zahodı́, čili nebude ho možné
směrovat. Následujı́cı́ tabulka představuje několik rezervovaných IP adres v rozsahu
odpovı́dajı́cı́ lokálnı́mu rozsahu [17].
IP adresa
Popis
224.0.0.1
Všechny systémy na podsı́tı́
224.0.0.2 Všechny směrovače na podstı́tı́
224.0.0.3
Nepřiřazeno
224.0.0.4
Všechny DVMRP směrovače
224.0.0.9
RIPv2 směrovače
224.0.0.10
IGRP,EIGRP směrovače
224.0.0.11
Mobilnı́ agenti
224.0.0.12
DHCP Server
224.0.0.13
Všechny PIM směrovače
224.0.0.22
IGMPv3
Tab. 3.1: Adresy z rozsahu local scope s popisem rezervace [17]
3.4.2
Adresy typu global scope
Adresy typu globálnı́ rozsah jsou adresy s přechodným významem, které se přidělujı́
dynamicky. Adresnı́ rozsah pro tento typ je 224.0.1.0 – 238.255.255.255, který lze
25
ještě i dále třı́dit podle určenı́ [17]. Napřı́klad IP adresy 224.0.1.0 – 224.0.1.255
odpovı́dajı́ kontrolnı́mu bloku při propojovánı́ sı́tı́, kde přı́kladem bude IP adresa
224.0.1.4, která sloužı́ k VPN [17].
3.4.3
Adresy typu administratively scoped addresses
Adresy limitované administrativnı́m rozsahem jsou určeny pro použitı́ v privátnı́ch
doménách. Adresnı́ prostor pro tento typ je 239.0.0.0 – 239.255.255.255. Přičemž
z tohoto rozsahu jsou adresy 239.192.0.0 – 239.251.255.255 typu organization local
scope, které organizace IANA vyhradila pro přenos v organizačnı́ lokálnı́ sı́ti. Proto
tyto adresy lze bez obav použı́t, aniž by docházelo ke konfliktu se stejnou adresou
v Internetu [17].
26
3.5
Multicastové distribučnı́ stromy
Ještě dřı́ve, než budou rozebrány samostatné směrovacı́ protokoly, je nutno se seznámit s tzv. distribučnı́mi stromy. Jsou k dispozici dva typy distribučnı́ch stromů,
zdrojový strom (source tree) a sdı́lený strom (shared tree).
3.5.1
Zdrojový strom
Jelikož zdrojový strom (Source tree) posı́lá data vždy nejkratšı́ cestou, je také
nazýván jako strom nejkratšı́ cesty (Shortest path tree). Zdrojem v tomto stromu
může být kdokoliv. Jak již bylo zmı́něno, tento strom posı́lá data vždy nejkratšı́ cestou a tı́m dosáhne menšı́ho zpožděnı́. Také ale klade značné požadavky na směrovače,
protože budujı́ strom pro každého odesı́latele a skupinu. Pakety jsou posı́lány
podle zdrojové a skupinové adresy. Tento stav odesı́lánı́ má notaci (S,G), anglicky
označován jako S comma G“, kde S udává adresu zdroje (source) a G je adresa
”
skupiny (group) [21].
Situaci lze znázornit pomocı́ obr. 3.5, existujı́-li 2 zdroje, libovolně rozmı́stěné
v sı́tı́ a 2 přı́jemci. Situace bude následujı́cı́. Jisté je, že se data musı́ dostat k cı́li co
nejkratšı́ cestou, od zdroje 1 se bude šı́řit přes směrovač A dále na směrovač C ze
směrovače C na E a k přı́jemci. Kdyby ovšem data šly jinou cestou, napřı́klad od
směrovače A k B dále na D a od něj na C nebude zajištěna podmı́nka nejkratšı́ cesty.
Cesta od zdroje 1 je znázorněna na obrázku červenou barvou, zelenou je pak cesta
obdobná od zdroje 2 k přı́jemcům [21].
Obr. 3.5: Ukázka zdrojového stromu pro dva zdroje [21]
27
3.5.2
Sdı́lený strom
Sdı́lený strom vycházı́ z existence tzv. bod setkánı́“ (Rendezvous point), který
”
sloužı́ jako hlavnı́ bod distribuce multicastu. Zdroje posı́lajı́ svá data unicastem
k bodu setkánı́“ , odsud jsou data dále šı́řená. Na rozdı́l od zdrojového stromu se zde
”
data nešı́řı́ nejkratšı́ cestou a tı́mto vzniká napřı́klad zpožděnı́ v paketových sı́tı́ch.
Stav odesı́lánı́ má svou notaci (*,G) kde * označuje libovolný zdroj a G skupinu
(group) přı́jemce [21]. Stejně tak jako u předešlého přı́padu, když by byly uvažovány
dva zdroje libovolně rozmı́stěné v sı́tı́ a dva přı́jemci viz obr. 3.6. Jak je řečeno výše,
zdroje, at’ už jsou kdekoliv, budou posı́lat svá data na bod setkánı́“ a od něj budou
”
dále šı́řeny. Nenı́ zde zaručeno doručenı́ nejkratšı́ cestou, ale dı́ky tomu nejsou sı́t’ové
prvky tolik namáhány [21].
Obr. 3.6: Budovánı́ tras od jednotlivých zdrojů k RP [21]
28
4
INTERNET GROUP MANAGEMENT PROTOCOL
Tento protokol zkráceně IGMP je použı́ván mezi hosty a směrovači, kde jej hosté
využı́vajı́, aby oznámili směrovači svůj stav. Základ pro tento protokol tvořı́ Host
membership report. Reportem je zde myšlen zájem o přı́jem multicastového toku
nebo naopak odchod ze skupiny. Protokol IGMP byl vyvinut ve třech verzı́ch.
4.1
IGMPv1
Protokol IGMPv1 dnes již patřı́ mezi zastaralé. Nenı́ tedy nutno se jim zaobı́rat přı́liš
podrobně. IGMPv1 podporujı́ všechny současné operačnı́ systémy. Tento protokol
obsahuje dvě základnı́ zprávy [16], [18]:
• Membership query (členský dotaz) – tato zpráva je periodicky odesı́lána na
adresu 224.0.0.1, která označuje všechny hosty na dané podsı́ti. Tato zpráva
je odesı́lána každou minutu [18].
• Membership report (členská zpráva) – zprávu odesı́lá stanice na IP adresu
skupiny, do které si stanice přeje být připojena. Posı́lá se report (zpráva) pro
každou skupinu, ve které je stanice členem [18]. Report může být odeslán jako
odpověd’ na zprávu query nebo v momentě, kdy se stanice přeje stát členem
skupiny. Každá stanice před odeslánı́m odpovědi na výzvu počká náhodný čas,
zda-li neodpovı́ nějaká jiná stanice. Pokud ano, dalšı́ odpověd’ se již neposı́lá.
4.2
IGMPv2
IGMPv2 rozšiřuje prvnı́ verzi o zprávu odchod ze skupiny (leave group). Zpráva
je odesı́lána na adresu 224.0.0.2, která označuje všechny hosty na dané podsı́tı́.
Aby tyto zprávy zůstaly stejné, je zde ještě kromě leave zprávy dalšı́ rozšı́řenı́,
což znamená, že směrovač, který posı́lá zprávy query je vybrán podle nejvyššı́ IP
adresy. Ostatnı́ směrovače očekávajı́ zprávu query, jenž odesı́lá směrovač s nejvyššı́
IP adresou. IGMPv2 je zpětně kompatibilnı́ s IGMPv1, pokud se nacházı́ ve skupině
klient, který chce přijı́mat multicastový tok i členové s IGMPv1, směrovač zprávy
odchod ze skupiny ignoruje [19], [21].
Jak je znázorněno na obr. 4.1, demonstruje přihlášenı́ hosta2 a hosta3 k multicastové skupině 224.1.1.1, pomocı́ join zprávy. Směrovač tuto zprávu přı́jme, zpracuje
a nynı́ jsou hosté registrovanı́ viz obr. 4.2. Následně host2 pošle zprávu o odchodu,
aby mohl multicastovou skupinu opustit. Tu pak odešle na adresu 224.0.0.2, která
29
označuje všechny směrovače na dané podsı́ti obr. 4.3. Po odchodu hosta2 směrovač
odešle na multicastovou skupinu 224.1.1.1 zprávu group specific query, zda-li zůstali
přı́jemci streamu obr. 4.4. Jelikož zůstal stále jeden potenciálnı́ přı́jemce host3, proto
musı́ odeslat zprávu report viz obr. 4.5, aby směrovač nepřestal odesı́lat multicastový tok. Po jistém čase chce i host3 opustit multicastovou skupinu 224.1.1.1, proto
odešle zprávu leave pro 224.0.0.2 obr. 4.6. Tı́mto host3 opustı́ multicastovou skupinu
znázorněno na obr. 4.7, když by směrovač odeslal dalšı́ group specific query a nedostal odpověd’, multicastova skupina 224.1.1.1 zanikne.
Obr. 4.1: Přihlášenı́ hosta2 a 3 k multicastové skupině 224.1.1.1 [20]
Obr. 4.2: Symbolizuje úspěšné přihlášenı́ do multicastové skupiny 224.1.1.1 [20]
30
Obr. 4.3: Host2 hlásı́ odchod ze skupiny na adresu 224.0.0.2 [20]
Obr. 4.4: Směrovač odesı́lá dotaz, zda-li existujı́ jinı́ přı́jemci [20]
Obr. 4.5: Host3 odesı́lá oznámenı́, že je zde stále přı́jemce [20]
31
Obr. 4.6: Host3 odesı́lá zprávu o odchodu ze skupiny na adresu 224.0.0.2 [20]
Obr. 4.7: Multicastová skupina 224.1.1.1 nemá dalšı́ přı́jemce, proto zanikne na
rozhranı́ směrovače [20]
4.3
IGMPv3
Třetı́, zatı́m poslednı́ verze, přinášı́ ještě jedno významné vylepšenı́ předešlých verzı́.
A to takové, že hosté ve skupině si mohou vybrat, ze kterého zdroje nebo zdrojů
budou multicastový tok přijı́mat. Výběr se uskutečňuje parametrem INCLUDE
nebo EXCLUDE. Host ihned po přihlášenı́ do skupiny odesı́lá IGMPv3 oznámenı́
na adresu 224.0.0.22 adresa IGMPv3, vyhrazená společnostı́ IANA [20]]. Jde tedy
o specifikaci zdroje. Nenı́ tomu jako u IGMPv1 a IGMPv1 kde toto nešlo. Nynı́
se zde zavádı́ zápis (S,G). Tedy pomocı́ pı́smene S se specifikuje zdroj. Také délka
zpráv již nenı́ konstantnı́, ale variabilnı́ [21], [22].
Přı́kladem využitı́ specifikace zdroje může být obr. 4.8, kde se nacházı́ 3 zdroje
a jeden přı́jemce v multicastové skupině, která nese adresu 227.1.1.1. Zdroje 1,2
a 3 vysı́lajı́ datový tok na směrovač, na kterém se nacházı́ multicastová skupina
227.1.1.1. Jak již bylo zmı́něno, IGMPv3 má vlastnost specifikace zdroje obr. 4.9.
32
Host1 tedy pošle zprávu oznámenı́ na adresu 224.0.0.22 viz kap. 3.4.1, aby směrovač
věděl, že existuje přı́jemce v multicastové skupině 227.1.1.1 a zároveň host doplnı́ do
pole include adresu zdroje přı́padně zdrojů, ze kterých chce datové toky přijı́mat. Po
zpracovánı́ této zprávy viz obr. 4.10, směrovač4 začne propouštět do multicastové
skupiny 227.1.1.1 jen datové toky ze specifikovaných adres.
Obr. 4.8: Ukázka zahájenı́ vysı́lánı́
33
Obr. 4.9: Host1 specifikuje zdroj z kterého chce přijı́mat multicastový tok
Obr. 4.10: Směrovač4 vyhodnocuje požadavky a propouštı́ pouze tok ze specifikovaného zdroje
34
5
PŘEPÍNAČ
Je aktivnı́m prvkem pracujı́cı́m na druhé vrstvě referenčnı́ho modelu ISO/OSI.
Základem přepı́nánı́ je budovánı́ přepı́nacı́ tabulky pomocı́ MAC adres, které se
nacházı́ na jednotlivých rozhranı́ch. Přepı́nač pracuje s rámci v sı́ti, ze kterých čte
zdrojovou MAC adresu, kterou si uložı́ do přepı́nacı́ tabulky a přiřadı́ k aktuálnı́mu
rozhranı́. Následně kontroluje cı́lovou MAC adresu. Když se tato adresa nenacházı́
v přepı́nacı́ tabulce vyšle přepı́nač broadcast viz kap. 3.1 s dotazem, kde se tato
adresa nacházı́. Pakliže adresa odpovı́dá nějakému počı́tači, počı́tač odpovı́, přepı́nač
si aktualizuje přepı́nacı́ tabulku a odešle rámec přı́jemci [23]. Vhodnost použitı́
tohoto zařı́zenı́ je značná mezi LAN sı́těmi. Avšak při rozsáhlých sı́tı́ch už je tento
aktivnı́ prvek nahrazován směrovači. Přepı́nače mezi vysı́lacı́ a přijı́macı́ stranou
vytvářı́ virtuálnı́ okruh [24].
Dalšı́ výhodou přepı́nače je, že přepı́nač předává rámec pouze tomu komu je
primárně určen. Nenı́ tomu jako u rozbočovaču, který předával všechno na své
porty, také nynı́ na přepı́nači mohou všichni klienti komunikovat najednou [23]. Dalšı́
výhodou může být nastavenı́ přı́stupových práv (ACL), s jejichž pomocı́ lze některé
služby zcela zakázat. Výše zmı́něné vlastnosti platı́ pro přepı́nače na 2. vrstvě modelu OSI, ačkoliv také na 3. vrstvě téhož modelu lze najı́t přepı́nač. Jedná se o tzv.
L3 přepı́nač, který využı́vá výše zmı́něné vlastnosti a k nim navı́c informace o IP
adresách. L3 přepı́nač je vhodné využı́vat pro propojenı́ dvou různých LAN sı́tı́ch,
avšak byt’ umı́ L3 přepı́nač pracovat s IP adresami, neznamená to, že nahradı́ potřebu
směrovače, který využı́vá směrovacı́ protokoly.
35
5.1
Druhy přepı́načů
Přepı́nače jsou rozeznávány podle signálů, které přenášejı́ a také připojených médiı́ch. Základnı́ dělenı́ lze uvést takto: metalické přepı́nače, optometalické přepı́nače
a optické přepı́nače, které jsou dále popsány.
5.1.1
Metalické přepı́nače
Tyto přepı́nače poskytujı́ připojenı́ pouze klasickými metalickými kabely, at’ už UTP
nebo STP. Každé rozhranı́ je tedy realizováno nejčastěji pomocı́ konektorů RJ-45.
Neprovádı́ se zde žádná konverze mezi signály, které přicházejı́. Signál který přijde
na jedno rozhranı́ je předán druhému. Tyto přepı́nače jsou stále hojně využı́vány
v malých sı́tı́ch, jelikož jejich cenová dostupnost toto umožňuje. Při dražšı́ch modelech lze do přepı́načů dokupovat různé moduly, kterými lze přepı́nače rozšiřovat.
5.1.2
Optometalické přepı́nače
Přepı́nače tohoto typu poskytujı́ možnost přivedenı́ optického vlákna k budovám,
kde jsou uvnitř hotové metalické rozvody, ale přı́stup k WAN sı́tı́ je řešen bezdrátovým spojem. Bezdrátový spoj lze nahradit přivedenı́m optického vlákna k budově
a připojit jej k optometalickému přepı́nači, na který se následně pomocı́ metalických
kabelů připojı́ klienti. Výsledkem je FTTB viz kap. 2.4. Tyto přepı́nače musı́ být
vybaveny převodnı́kem, jelikož umı́ zpracovávat jak signál z metalických vedenı́ tak
optické signály. Obvykle je signál přiveden pomocı́ optických vláken k převodnı́ku
kde se signál zpracuje na signál vhodný pro přenos metalickými kabely. Koncové
stanice se připojujı́ metalickými kabely UTP nebo STP.
Připojenı́ optického vlákna je realizováno pomocı́ konektoru SFP. Optické vlákna
majı́ většı́ dosah než metalické kabely, proto jsou častěji použı́vány pro připojenı́
k metropolitnı́m sı́tı́m. Při použitı́ dražšı́ch modelů, lze dokupovat rozšı́řujı́cı́ moduly.
5.1.3
Optické přepı́nače
Optické přepı́nače respektive přepı́nače pro optické sı́tě, tvořı́ nedı́lnou součást celé
architektury téměř veškerých sı́tı́. Proč právě optické přepı́nače? Důvodů je hned
několik. Ovšem důvody s největšı́m významem jsou vyššı́ rychlosti, dosahy, spolehlivost a také nejsou tyto přepı́nače ovlivňovány nepřı́znivými vlivy, které omezovaly přenos po metalických sı́tı́ch, útlum nebo také přeslechy [25].
Samotné optické přepı́nače nemusejı́ jen pracovat se světelnými paprsky, mohou
také provádět konverzı́ mezi elektrickým signálem a optickým signálem, samozřejmě
36
také obráceně. Aby toto však bylo možné, je nutné mı́t přepı́nače vybaveny tzv.
konvertory, které se o tento převod budou starat.
U optických přepı́načů jsou možnosti přepı́nánı́ značně usnadněny, jelikož jde
o přenos světelných paprsků, nemusı́ přepı́nač zkoumat o jaký protokol jde nebo
o jaká data. Zkrátka data jsou předána na odchozı́ rozhranı́, at’ už se jedná o jedno
nebo vı́ce rozhranı́. Děje se tomu pomocı́ nastavenı́ vnitřnı́ optické soustavy, která
je podle daných parametrů nastavena tak, že výstupnı́ rozhranı́ je jedno nebo vı́ce.
Toto má za následek jisté ušetřenı́ času, o které jde předevšı́m, jelikož čı́m méně musı́
dané prvky řešit, tı́m vı́ce času lze na nich ušetřit. Proto přepı́nacı́ kapacita optických
přepı́načů mnohdy několikanásobně převýšı́ kapacitu metalických přepı́načů [25].
Optické přepı́nače si nacházı́ stále většı́ uplatněnı́ např. v datových sı́tı́ch, nemocnicı́ch, výzkumných ústavech aj. [25].
V neposlednı́ řadě je také důležité zmı́nit samostatnou energetickou náročnost
optických přepı́načů, jelikož jsou často upřednostněny na páteřnı́ch sı́tı́ch, kde jsou
použı́vány ve své podstatě nepřetržitě [25]. To je také důvodem, proč je vhodné
tenhle parametr zohlednit při výběru přepı́nače [25]. Menšı́ nároky jsou pak kladeny
na tvar, ovšem řešenı́ samostatné optické soustavy uvnitř, hraje v konečném tvaru
velkou roli [25].
37
6
PRAKTICKÁ ČÁST
Tato část dokumentu se bude dále věnovat již konkrétnı́m přepı́načům, které byly
testovány. Prvnı́ kapitola bude tvořit souhrnný popis jednotlivých testovaných
přepı́načů. Následujı́cı́ část pak rozebı́rá použité programy a video soubory pro
testovánı́, rozbor jednotlivých parametrů videı́ jsou umı́stěny do tabulek. Předposlednı́ podkapitola vysvětluje jednotlivé metody testovánı́, nastavenı́ přepı́načů
a zhodnocenı́ výsledků. Samotný závěr praktické částı́ přinášı́ rozbor zachycených
paketů s nastaveným filtrem na IGMP protokol.
6.1
Testovaná zařı́zenı́
Ke každé metodě bylo k dispozici celkem 5 přepı́načů. Přičemž 2 byly z dı́lny
Cisco, 2 od Edge-corE a poslednı́ byl značky SignaMax. Přepı́nače Edge-corE spolu
s přepı́načem SignaMax byly optometalické, přepı́nače Cisco jen metalické. Přepı́nače byly vybrány tak, aby podporovaly IGMP snooping, který zajistı́, že multicastový tok bude doručován pouze přı́jemcům přihlášených do multicastové skupiny.
Dalšı́ funkcı́, kterou je důležité zmı́nit je IGMP throttling, jehož podstata tkvı́ v tom,
že pokud chce klient přijı́mat jistý program z IPTV a nemá jej zaplacený, přepı́nač
tento tok zablokuje, po jeho zaplacenı́ se tento tok povolı́ a klient může přijı́mat
i již zaplacený program. Konfigurace přepı́načů byla prováděna pouze přes konzoli, byt’ přepı́nače nabı́zejı́ i konfiguraci pomocı́ webového rozhranı́. V následujı́cı́ch
kapitolách budou popsány parametry jednotlivých přepı́načů.
38
6.1.1
Cisco WS-C2960-24TT-L
Obr. 6.1: Přepı́nač Cisco WS C2960 24TT L
Provedenı́ přepı́nače: Metalické
Počet FastEthernet portů: 24
Počet Gigabit Ethernet portů: 2
Počet kombo portů (RJ-45/SFP): 0
Použitá verze IOS: c2960-lanbasek9-mz.122-53.SE2.bin
IGMP snooping: ANO
IGMP Throttling: ANO
Pamět’ MAC adres: 8192
Switching Capability: 8,8 Gbps
Velikost flash paměti: 32 MB
Velikost SDRAM paměti: 64 MB
Orientačnı́ cena: 16710 Kč
6.1.2
Cisco WS-C3560v2-24PS
Obr. 6.2: Přepı́nač Cisco WS C3560v2 24PS
Provedenı́ přepı́nače: Metalické
Počet FastEthernet portů: 24
Počet Gigabit Ethernet portů: 2
Počet kombo portů (RJ-45/SFP): 0
Použitá verze IOS: c3560-ipservicesk9-mz.122-53.SE2.bin
IGMP snooping: ANO
IGMP Throttling: ANO
Pamět’ MAC adres: 6144
Switching Capability: 32 Gbps
39
Velikost bufferu paketu:
Velikost flash paměti: 32 MB
Velikost SDRAM paměti: 128 MB
Orientačnı́ cena: 48957 Kč
6.1.3
Edge-corE ES3528M-FLF
Obr. 6.3: Přepı́nač Edge-corE ES3528M-FLF
Provedenı́ přepı́nače: Optometalické
Počet FastEthernet portů: 24
Počet Gigabit Ethernet portů: 0
Počet kombo portů (RJ-45/SFP): 4
Použitá verze IOS: ES3528 52M opcode V1.4.8.3.bix
IGMP snooping: ANO
IGMP Throttling: ANO
Pamět’ MAC adres: 8192
Switching Capability: 12,8 Gbps
Velikost bufferu paketu: 4 Mb
Velikost flash paměti: 16 MB
Velikost SDRAM paměti: 64 MB
Orientačnı́ cena: 7090 Kč
6.1.4
Edge-corE ES3510MA
Obr. 6.4: Přepı́nač Edge-corE ES3510MA
Provedenı́ přepı́nače: Optometalické
Počet FastEthernet portů: 8
Počet Gigabit Ethernet portů: 0
40
Počet kombo portů (RJ-45/SFP): 2
Použitá verze IOS: es3510ma 1.1.4.3.bix
IGMP snooping: ANO
IGMP Throttling: ANO
Pamět’ MAC adres: 8192
Switching Capability: 4.6 Gbps
Velikost bufferu paketu: 256 KB
Velikost flash paměti: 16 MB
Velikost SDRAM paměti: 64 MB
Orientačnı́ cena: 3330 Kč
6.1.5
SignaMax 065-7729
Obr. 6.5: Přepı́nač SignaMax 065-7729
Provedenı́ přepı́nače: Optometalické
Počet FastEthernet portů: 24
Počet Gigabit Ethernet portů: 0
Počet kombo portů (RJ-45/SFP): 4
Použitá verze IOS: ES3528 52M opcode V1.4.8.3.bix
IGMP snooping: ANO
IGMP Throttling: ANO
Pamět’ MAC adres: 8192
Switching Capability: 12,8 Gbps
Velikost bufferu paketu: 9 MB
Velikost flash paměti: 16 MB
Velikost SDRAM paměti: 64 MB
Orientačnı́ cena: 6 840 Kč
41
6.2
6.2.1
Softwarové a video vybavenı́ pro testovánı́
Softwarové vybavenı́
Wireshark
Freeware (volně šiřitelný) program sloužı́cı́ k analýze toku dat v sı́ti. Dřı́vějšı́ jméno
tohoto velmi oblı́beného programu bylo Ethereal. Wireshark je s oblibou použı́ván
i během praktických úkolů v Cisco akademii. Na obr. 6.6 je zobrazen screenshot
z programu při zachytávánı́ IGMP paketů, které budou v praktické části tohoto
projektu sledovány.
Wireshark disponuje velmi bohatou možnostı́ volby co se týče sı́t’ových protokolů,
nechybı́ zde nejznámějšı́ TCP, UDP nebo IGMP. Je zde také možnost vytvářet si
svoje vlastnı́ filtry pomocı́ kombinacı́ různých jiných protokolů nebo také pomocı́
logických operátorů. Dekódovánı́ probı́há v reálném čase. Pakety jsou zobrazeny
v prvnı́ části okna. Dalšı́ část obsahuje popis co paket nese, zdrojovou adresu, cı́lovou
adresu, použitý protokol a dalšı́ informace. Poslednı́ okno zobrazuje hexadecimálnı́
obsah paketů a jeho dekódovánı́.
Obr. 6.6: Grafické rozhranı́ programu Wireshark s filtrem IGMP protokolu
42
NetPerSec
Program představuje jednoduchou aplikaci, pomocı́ nı́ž bude měřena propustnost
na sı́t’ové kartě. Autorem tohoto programu je Mark Sweeney, aplikace byla poprvé
zveřejněna 16. 1. 2001 v časopise PC Magazine. Pomocı́ této aplikace byly zı́skány
průměrné přenosové rychlosti na každém počı́tači, at’ už byl v roli serveru nebo
klienta. Z přenosových rychlostı́ byl pak vypočten průměr a uveden u jednotlivých
metod testovánı́. Výjimku tvořila jen poslednı́ metoda testovánı́, tam byly hodnoty
sečteny, aby bylo dokázáno, že se data od serveru šı́řı́ skutečně multicastem.
Obr. 6.7: Grafické rozhranı́ programu NetPerSec
VideoLAN Client
I zde se jedná o program, který je zcela freeware. Tento program zkráceně VLC
bude hrát velkou roli při testovánı́ přepı́načů. Pomocı́ něj budou přenášená data do
sı́tě, ve které si až sami klienti rozhodnou, který program nebo proud dat budou
přijı́mat. Program VLC umı́ pracovat jak v režimu server, tak i klient, proto je zcela
dostačujı́cı́ pro potřeby testovánı́.
Nejedná se jen o program, kterým lze přenášet data, nýbrž jde také o multimediálnı́ přehrávač obr. 6.8, který si poradı́ s mnoha formáty a zdroji. VLC také
zvládá přehrávánı́ z externı́ch zařı́zenı́, jako jsou zařı́zenı́ typu DVB-X a dalšı́.
V neposlednı́ řadě lze pomocı́ VideoLAN provozovat službu video na vyžádánı́.
43
Obr. 6.8: Zobrazenı́ grafického rozhranı́ programu VideoLAN
Testované formáty videı́
Samotné testovánı́ probı́halo s video soubory jak ve standardnı́m rozlišenı́ (SD) viz
tab. 6.1, tak v rozlišenı́ vysokém. Přičemž v druhém přı́padě bylo použito video ve
formátu MP4 viz tab. 6.2 a MKV viz tab. 6.1. V dnešnı́ době se však nejvı́ce přenášejı́
videa komprimovaná pomocı́ kodeku MPEG, ovšem formát Matroska bude sloužit
pro demonstaraci vysokého datového toku, aby přepı́nače byly zatı́ženy. Následujı́cı́
tabulky popisujı́ použitá videa.
Tab. 6.1: Popis videa ve standardnı́m rozlišenı́
Parametr
Formát souboru
Video formát
Audio formát
Velikost
Celková délka
Celkový BitRate
Rozlišenı́ videa
Počet snı́mků za sekundu
Poměr stran
Hodnota
MPEG-PS
MPEG Video
MPEG Audio
46,1 MB
1 m 31 s
4 198 Kbps
720×576
25
16 : 9
44
Tab. 6.2: Popis videa ve vysokém rozlišenı́ ve formátu MP4
Parametr
Formát souboru
Video formát
Audio formát
Velikost
Celková délka
Celkový BitRate
Rozlišenı́ videa
Počet snı́mků za sekundu
Poměr stran
Hodnota
MPEG-4
Advanced Video Codec
Advanced Audio Codec
11,5 MB
45 s
2 098 Kbps
1 280×720
23,976
16 : 9
Tab. 6.3: Popis videa ve vysokém rozlišenı́ ve formátu Matroska
Parametr
Formát souboru
Video formát
Audio formát
Velikost
Celková délka
Celkový BitRate
Rozlišenı́ videa
Počet snı́mků za sekundu
Poměr stran
Hodnota
Matroska
Advanced Video Codec
Advanced Audio Codec
681 MB
15 m 4 s
6 320 Kbps
1 280×720
23,976
16 : 9
Tab. 6.4: Popis videa ve vysokém rozlišenı́ pro druhou metodu testovánı́
Parametr
Formát souboru
Video formát
Audio formát
Velikost
Celková délka
Celkový BitRate
Rozlišenı́ videa
Počet snı́mků za sekundu
Poměr stran
Hodnota
MPEG-4
Advanced Video Codec
Advanced Audio Codec
128 MB
2 m 30 s
7 132 Kbps
1 280×720
23,976
16 : 9
45
Tab. 6.5: Popis videa ve vysokém rozlišenı́ pro druhou metodu testovánı́
Parametr
Formát souboru
Video formát
Audio formát
Velikost
Celková délka
Celkový BitRate
Rozlišenı́ videa
Počet snı́mků za sekundu
Poměr stran
Hodnota
MPEG-4
Advanced Video Codec
Advanced Audio Codec
145 MB
2m8s
9 484 Kbps
1 280×720
29,97
16 : 9
Nastavenı́ Video LAN Clienta pro serverovou část
Pro testovánı́ byl zvolen program VLC, který umožňuje jak vysı́lánı́ videa, tak i jeho
přı́jem. Prvnı́ je probráno nastavenı́ serveru. Po spuštěnı́ VLC se zvolı́ záložka media
a v nı́ streaming. Výsledkem bude obr. 6.9. Následně je vybrán video soubor pomocı́
tlačı́tka ADD, klepnutı́m na stream bude nutno vybrat typ vysı́lánı́, při vysı́lánı́ na
multicastové adresy se vybere UDP, vepı́še se adresa viz obr. 6.10 a pak už je zde
možnost zvolit překódovánı́ nebo ne. Po klepnutı́ na stream, začı́ná přenos videa.
Obr. 6.9: Výběr přenášeného souboru
46
Obr. 6.10: Zvolenı́ způsobu přenosu a zadánı́ multicastové adresy
Nastavenı́ Video LAN Clienta pro klientskou část
Pro přı́jem videa je nutno být přihlášen k multicastové skupině. V programu VLC
se zvolı́ záložka media a položka open network stream obr. 6.11. Vybere se protokol
UDP, jenž byl zvolen i na serverové části. Poté se vyplnı́ se adresa a port, které byly
zadány na serveru a po kliknutı́ na play, bude zahájen přı́jem videa ze serveru.
Obr. 6.11: Spuštěnı́ přenášeného souboru na zvolené IP adrese
47
6.3
Metody testovánı́ přepı́načů
Metody testovánı́ byly tři, přičemž prvnı́ sloužila k přenosu jediného video toku,
druhá pak pro dva přenosy a třetı́ testovánı́ je dokázánı́ přenosu videa pomocı́ multicastu. Při každém testovánı́ bylo použito softwarového vybavenı́ popsaného výše.
Pomocı́ programů Wireshark se zachytı́ veškeré pakety, které počı́tač přijme i odešle.
Rozbor zachycených paketů bude popsán v samotném závěru dokumentu. Výsledky
jsou vždy sepsány pod jednotlivými metodami. Dále jsou rozděleny na to, kdy je
povolena možnost překódovánı́ nebo kdy tato možnost chybı́.
6.3.1
Testovánı́ pomocı́ jednoho videa
Prvnı́ metoda sloužila pro přenos počı́tač–přepı́nač–počı́tač, kde jeden počı́tač byl
zvolen jako server, který vysı́lá video na zvolenou multicastovou adresu. Ostatnı́
počı́tače sloužili jako klienti. Ukázka prvnı́ topologie, při nı́ž bylo prováděno testovánı́ je zobrazena nı́že.
Obr. 6.12: Prvnı́ topologie pro testovánı́ multicastu
Při této topologii byl testován přenos videa v SD kvalitě, 720p kvalitě ve formátu
MP4 a 720p kvalitě ve formátu Matroska. Při prvnı́m testovánı́ byla použita volba
překódovánı́, přičemž touto volbou byl snı́žen celkový datový tok na čtvrtinu z původnı́ velikosti souboru. Při tomto testu nebyly kladeny přı́liš vysoké nároky na
přepı́nač. Následně při dalšı́m testu se stejným videem byla tato možnost vypnuta.
Jeden počı́tač je zvolen jako server, zbylých 9 sloužı́ jako klienti.
48
Nastavenı́ přepı́načů pro prvnı́ metodu testovánı́ bylo společné všem přepı́načům,
viz nı́že. Nastavenı́ přepı́nače pro prvnı́ topologii:
Switch#conf t
Switch(config)#interface vlan 1
Switch(config-if )#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
Switch(config-if )#exit
Switch(config)#ip igmp snooping
Switch(config)#ip igmp snooping querier
6.3.1.1 Zhodnocenı́ výsledků pro jednotlivé přepı́nače
Cisco WS-C2960-24TT-L
Testovánı́ při povolené volbě překódovánı́
• U testovánı́ přepı́nače pomocı́ videa ve standardnı́ kvalitě se vyskytly zřejmé
artefakty po celou dobu přenosu a mı́sty se objevilo i zaseknutı́ videa.
Zatı́ženı́ CPU: 5 %
Průměrný datový tok: 0,58 Mbit/s
• Test s videem v kvalitě 720p a formátu MP4. Zde se video se neustále sekalo,
problikávalo a na všech PC došlo k zamrznutı́ celého přenosu po dobu 1 vteřiny.
Zatı́ženı́ CPU: 5 %
Průměrný datový tok: 0,26 Mbit/s
• V pořadı́ poslednı́ test s použitı́m videa v rozlišenı́ 720p a formátu Matroska,
nebylo video možné sledovat. Docházelo k častému sekánı́, načı́tánı́ videa
a došlo k rozpadu barev.
Zatı́ženı́ CPU: 5 %
Průměrný datový tok: 0,37 Mbit/s
Testovánı́ bez volby překódovánı́
• Při použitı́ stejného videa v SD kvalitě video netrpělo žádnými nedostatky.
Zatı́ženı́ CPU: 6 %
Průměrný datový tok: 3,43 Mbit/s
• S videem v kvalitě 720p ve formátu MP4 také nebyly sledovány žádné artefakty.
Zatı́ženı́ CPU: 6 %
Průměrný datový tok: 1,93 Mbit/s
• U poslednı́ho přenosu videa 720p ve formátu Matroska došlo ke zpožděnı́
přenosu u 2PC a zbylých 7PC se přenášelo video bez artefaktů, mı́sty došlo
49
k mı́rnému seknutı́ videa, ale na celkový vjem videa toto nemělo žádný dopad.
Zatı́ženı́ CPU: 6 %
Průměrný datový tok: 7,17 Mbit/s
Cisco WS-c3560v2-24PS
Testovánı́ při povolené volbě překódovánı́
• U testu s jednı́m videem v SD kvalitě zpočátku docházelo ke zřejmým artefakty
a častému načı́tánı́ videa.
Zatı́ženı́ CPU: 4 %
Průměrný datový tok: 0,58 Mbit/s
• Video v rozlišenı́ 720p ve formátu MP4 nebylo možné sledovat z důvodů
neustálých artefaktů, načı́tánı́ či sekánı́.
Zatı́ženı́ CPU: 4 %
Průměrný datový tok: 0,26 Mbit/s
• Pro stream 720p a formát Matroska se video opožd’ovalo na 2 počı́tačı́ch ze
7. Poté co se přenos zastavı́, je nutno počı́tat s prodlevou 5 vteřin než dojde
k následnému obnovenı́.
Zatı́ženı́ CPU: 5 %
Průměrný datový tok: 0,37 Mbit/s
Testovánı́ bez volby překódovánı́
• Pro video v SD kvalitě a 720p ve formátu MP4 byl přenos zcela bez problémů
a plynulý.
Zatı́ženı́ CPU pro SD: 6 %
Průměrný datový tok pro SD: 3,5 Mbit/s
Zatı́ženı́ CPU pro 720p: 6 %
Průměrný datový tok pro 720p: 1,88 Mbit/s
• Následujı́cı́ test s přenosem videa v kvalitě 720p a formátu Matroska. Přenos
probı́hal v pořádku na 7 počı́tačı́ch z 9. U zbylých 2 počı́tačů byl stream
přenášen, ovšem po vzhruba 5 vteřinách zcela zamzrnul.
Zatı́ženı́ CPU: 6 %
Průměrný datový tok: 4,98 Mbit/s
50
Edge-corE ES3528M-FLF
Testovánı́ při povolené volbě překódovánı́
• Při testovánı́ přepı́nače s videem v SD kvalitě byly zjištěny tyto výsledky.
U 9 počı́tačů jenž byli zvolenı́ jako klienti, probı́hal stream bez známek artefaktů. Došlo pouze k velmi krátkému seknutı́ videa a pak stream plynule
pokračoval.
Zatı́ženı́ CPU: 4,11 %
Průměrný datový tok: 0,68 Mbit/s
• Dalšı́ test s použitým videem v rozlišenı́ 720p a použitém kodeku MP4 přinesl
tyto výsledky. Video trpělo neustálými artefakty a sekánı́m, což nebylo možné
sledovat.
Zatı́ženı́ CPU: 4,53 %
Průměrný datový tok: 0,31 Mbit/s
• Poslednı́ test s jednı́m zdrojem streamu videem 720p ve formátu Matroska
byl přenos zpočátku plynulý. Mı́rné artefakty a následné sekánı́ se objevily
vzhruba po 20 sekundách.
Zatı́ženı́ CPU: 4,29 %
Průměrný datový tok: 0,376 Mbit/s
Testovánı́ bez volby překódovánı́
• Přenos videa ve standardnı́m kvalitě bylo na 2 počı́tačı́ch z 9 zřetelné, že se
přenos zastavil a VLC načı́tá video z vyrovnávacı́ paměti. Tato doba nepřekročila 5 vteřin. Zbylých 7 počı́tačů bez problémů video přenášelo.
Zatı́ženı́ CPU 4,66 %
Průměrný datový tok: 3,2 Mbit/s
• S videem kvality 720p a formátu MP4 bylo vše v pořádku, čistý a plynulý
přenos.
Zatı́ženı́ CPU: 4,34 %
Průměrný datový tok: 1,88 Mbit/s
• Na přı́jemcı́ch videa 720p a formátu MKV počátek videa doprovázely artefakty,
ale do konce přenosu video hrálo bez problémů. Po uplynutı́ cca 3vteřin se
2 počı́tače začali sekat až k úplnému zamrznutı́. Na zbylých 7PC video hrálo
s mı́rným trhánı́m videa.
Zatı́ženı́ CPU: 4,25 %
Průměrný datový tok: 6,8 Mbit/s
51
Edge-corE ES3510MA
Testovánı́ při povolené volbě překódovánı́
• Video v SD kvalitě po dobu přehrávánı́ jevilo mı́rné artefakty.
Zatı́ženı́ CPU: 5 %
Průměrný datový tok: 0,69 Mbit/s
• Se streamem v 720p kvalitě ve formátu MP4 nebylo možné stream sledovat
kvůli artefaktům a sekánı́ videa.
Zatı́ženı́ CPU: 5 %
Průměrný datový tok: 0,323 Mbit/s
• Přenos videa v rozlišenı́ 720p ve formátu Matroska se klienti nacházeli v různých časech přenosu, časté sekánı́ a artefakty.
Zatı́ženı́ CPU: 5 %
Průměrný datový tok: 0,3 Mbit/s
Testovánı́ bez volby překódovánı́
• Při použitı́ videı́ v SD a 720p kvalitě ve formátu MP4 nebyly znát žádné
následky artefaktů ani načı́tánı́ videa.
Zatı́ženı́ CPU pro SD: 6 %
Průměrný datový tok: 3,23 Mbit/s
Zatı́ženı́ CPU pro 720p: 6 %
Průměrný datový tok: 1,88 Mbit/s
• Poslednı́ testovánı́ založeno na jednom streamu bylo s video souborem v 720p
kvalitě a formátu Matroska. Streamy se opožd’ovaly, sekaly a byly poškozeny
artefakty.
Zatı́ženı́ CPU: 6 %
Průměrný datový tok: 4,88 Mbit/s
SignaMax 065-7729
Testovánı́ při povolené volbě překódovánı́
• Testovánı́ pomocı́ videa v SD kvalitě. Přenos byl zcela plynulý, objevilo se pár
artefaktů, které však na celkový vjem přenosu neměly žádné velké následky.
Zatı́ženı́ CPU: 1,38 %
Průměrný datový tok: 0,76 Mbit/s
• U videı́ v kvalitě 720p, at’ už ve formátu MP4 nebo MKV nebylo možné sledovat
plynulý přenos, videa se u klientů opožd’ovala a trpěla artefakty.
Zatı́ženı́ CPU pro 720p MP4: 1,33 %
52
Průměrný datový tok 720p MP4: 0,25 Mbit/s
Zatı́ženı́ CPU pro 720p MKV: 1,21 %
Průměrný datový tok 720p MKV: 0,33 Mbit/s
Testovánı́ bez volby překódovánı́
• Opakovaný přenos videa v SD kvalitě, u 2 počı́tačů se stream sekal cca 3 vteřiny
pak video hrálo v pořádku s občasnými artefakty.
Zatı́ženı́ CPU: 1,43 %
Průměrný datový tok: 3,5 Mbit/s
• Při streamu 720p ve formátu MP4 bylo vše v naprostém pořádku.
Zatı́ženı́ CPU: 1,38 %
Průměrný datový tok: 2,19 Mbit/s
• Poslednı́ zopakovaný test s videem v 720p a formátu Matroska bylo zřejmé
zpožd’ovánı́ přenosu na jednom počı́tači, celkový přenos byl bez artefaktů.
Zatı́ženı́ CPU: 1,21 %
Průměrný datový tok: 7,57 Mbit/s
6.3.2
Testovánı́ pomocı́ dvou videı́
Testovánı́ pomocı́ dvou video toků je založeno na prvnı́ metodě s tı́m rozdı́lem, že
nynı́ jsou zvoleny 2 počı́tače jako server, zbylých 8 počı́tačů je rozděleno na polovinu.
Čtyři počı́tače budou přijı́mat video tok z jednoho serveru, zbytek z druhého serveru
obr. 6.13. Při této metodě jsou použita videa pouze ve vysokém rozlišenı́ tab. 6.4, 6.5.
Nastavenı́ jednotlivých přepı́načů zůstalo zachováno z předchozı́ho testovánı́, stejně
tak i postup je zcela totožný.
Obr. 6.13: Rozloženı́ počı́tačů a serveru pro druhou metodu testovánı́
53
6.3.2.1 Zhodnocenı́ výsledků pro jednotlivé přepı́nače
Cisco WS-C2960-24TT-L
Testovánı́ při povolené volbě překódovánı́
• Pro klienty serveru vysı́lajı́cı́ho na adrese 224.1.1.128 docházelo k sekánı́ videa
a častému výskytu artefaktů.
Průměrný datový tok pro server 224.1.1.128: 0,33 Mbit/s
• U klientů serveru, který vysı́lal video na adrese 224.1.1.1 docházelo pouze
k častému trhánı́ přenosu.
Zatı́ženı́ CPU: 5 %
Průměrný datový tok pro server 224.1.1.1: 0,49 Mbit/s
Testovánı́ bez volby překódovánı́
• Přenos z obou serverů probı́hal naprosto v pořádku, dva klienti sice přijı́mali
video se sekundovým zpožděnı́m, nicméně přenos byl plynulý.
Zatı́ženı́ CPU: 6 %
Průměrný datový tok pro server 224.1.1.128: 3,68 Mbit/s
Průměrný datový tok pro server 224.1.1.1: 7,48 Mbit/s
Cisco WS-C3560v2-24PS
Testovánı́ při povolené volbě překódovánı́
• Přenos ze serveru s adresou 224.1.1.128 nešlo video plynule sledovat.
Průměrný datový tok pro server 224.1.1.128: 3,98 Mbit/s
• Oproti tomu videa z druhého serveru se mı́sty sekly, ale na celkový vjem videa
to nemělo žádný dopad.
Zatı́ženı́ CPU: 6 %
Průměrný datový tok pro server 224.1.1.1: 0,31 Mbit/s
Testovánı́ bez volby překódovánı́
• Bez volby překódovánı́ videa docházelo na obou stranách klientů k občasnému
sekánı́ přenosu, ale video neztratilo na kvalitě.
Zatı́ženı́ CPU: 7 %
Průměrný datový tok pro server 224.1.1.128: 3,98 Mbit/s
Průměrný datový tok pro server 224.1.1.1: 7,62 Mbit/s
54
Edge-corE ES3528M-FLF
Testovánı́ při povolené volbě překódovánı́
• V době kdy se přenášely oba video toky, nebylo možné sledovat plynule ani
jeden. Jakmile však skončil prvnı́ stream, kvalita na ještě běžı́cı́m videu se
zlepšila, ovšem i přesto přenos trpěl artefakty.
Zatı́ženı́ CPU: 3,66 %
Průměrný datový tok pro server 224.1.1.128: 0,41 Mbit/s
Průměrný datový tok pro server 224.1.1.1: 0,36 Mbit/s
Testovánı́ bez volby překódovánı́
• Přenos probı́hal zcela bez známek artefaktů a nedokonalostı́.
Zatı́ženı́ CPU: 3,86 %
Průměrný datový tok pro server 224.1.1.128: 6,22 Mbit/s
Průměrný datový tok pro server 224.1.1.1: 6,8 Mbit/s
Edge-corE ES3510MA
Testovánı́ při povolené volbě překódovánı́
• Video tok ani z jednoho serveru nelze plynule sledovat, jelikož se často načı́tá,
je poznamenáno artefakty a sekánı́m.
Zatı́ženı́ CPU: 5 %
Průměrný datový tok pro server 224.1.1.128: 0,33 Mbit/s
Průměrný datový tok pro server 224.1.1.1: 0,44 Mbit/s
Testovánı́ bez volby překódovánı́
• Přenos ze serveru s adresou 224.1.1.1 byl zcela v pořádku, oproti tomu klienti
serveru 224.1.1.128 přijı́mali v pořádku video tok pouze prvnı́ch 10 vteřin, pak
se přenos neustále sekal a docházelo k načı́tánı́.
Zatı́ženı́ CPU: 6 %
Průměrný datový tok pro server 224.1.1.128: 4,15 Mbit/s
Průměrný datový tok pro server 224.1.1.1: 7,48 Mbit/s
SignaMax 065-7729
Testovánı́ při povolené volbě překódovánı́
• Při testovánı́ tohoto přepı́nače docházelo na straně klientů k častým mrznutı́m
přenosu, mnohdy tato doba byla až 5 sekund. Došlo také k rozpadu časové
synchronizace, každý klient se nacházel v jiné části videa.
Zatı́ženı́ CPU: 2,38 %
55
Průměrný datový tok pro server 224.1.1.128: 0,33 Mbit/s
Průměrný datový tok pro server 224.1.1.1: 0,44 Mbit/s
Testovánı́ bez volby překódovánı́
• Přenos obou videı́ nepoznamenaly žádné nedokonalosti.
Zatı́ženı́ CPU: 1,92 %
Průměrný datový tok pro server 224.1.1.128: 3,38 Mbit/s
Průměrný datový tok pro server 224.1.1.1: 7,32 Mbit/s
56
6.3.3
Přenos mezi přepı́nači
Pomocı́ poslednı́ topologie obr. 6.14 nejsou testovány všechny přepı́nače. Následujı́cı́
metoda je demonstrativnı́, aby bylo dokázáno, že se video přenášı́ pomocı́ multicastu
a ne každý tok videa zvlášt’ ke každému klientovi. Při tomto testovánı́ bude použito
souboru s parametry podle tab. 6.3, zejména pro jeho vysoký datový tok. Porty,
kterými budou přepı́nače spojeny budou záměrně omezeny na přenosovou rychlost
10 Mb/s, čı́mž dojde k ověřenı́, že se ze serveru posı́lá jen jeden video tok a podle
přihlášených klientů bude tento video tok přepı́načem na straně klientů duplikován.
Obr. 6.14: Rozloženı́ počı́tačů a serveru pro druhou metodu testovánı́
Nastavenı́ přepı́načů je velmi obdobné již předchozı́mu nastavenı́. Jediný rozdı́l
je, že nynı́ byla potřeba omezit rychlost jednoho portu na 10 Mb/s, čı́mž se dosáhne,
že porty spojených přepı́načů budou pracovat na této rychlosti. Nenı́ nutno nastavovat přenosovou rychlost na obou přepı́načı́ch, porty přepı́načů pracujı́ v režimu
dynamic auto. Stačı́ tedy nastavit jen jedinému portu přenosovou rychlost na jednom
přepı́nači, druhý port pro spojenı́ se přizpůsobı́. Zároveň je použita pouze výchozı́
VLAN 1 takže všechny porty patřı́ do této VLAN již při spuštěnı́ přepı́nače. Kdyby
bylo použito vı́ce virtuálnı́ch sı́tı́, což nenı́, byla by potřeba při spojenı́ mezi přepı́nači
použı́t trunkovou“ linku, která by zajistila značenı́ provozu, ale v tomto přı́padě je
”
stále použito adresnı́ho rozsahu 192.168.1.0 \24.
57
Nastavenı́ prvnı́ho přepı́nače na straně serveru:
Switch#conf t
Switch(config)#interface vlan 1
Switch(config-if )#ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
Switch(config-if )#exit
Switch(config)#ip igmp snooping
Switch(config)#ip igmp snooping querier
Switch(config)#interface f0/7
Switch(config-if )#speed 10
Nastavenı́ druhého přepı́nače na straně klienta:
Switch#conf t
Switch(config)#interface vlan 1
Switch(config-if )#ip address 192.168.1.2 255.255.255.0
Switch(config-if )#exit
Switch(config)#ip igmp snooping
Switch(config)#ip igmp snooping querier
Tab. 6.6: Tabulka přenosových rychlostı́ naměřených u jednotlivých klientů
Počı́tač Průměrná přenosová
rychlost [Mbit/s]
PC1
8,5
PC2
8,8
PC3
7,9
PC4
5,8
PC5
7,5
PC6
8,9
PC7
9
Server
9,4
Z tab. 6.6 je zřejmé, že server má průměrnou přenosovou rychlost uploadu
9,4 Mbit/s, čı́mž zabere téměř celou šı́řku pásma na lince mezi přepı́nači. Klientskou
část tvořı́ celkem sedm počı́tačů, z nichž přijı́má každý klient video tok o průměrné
rychlosti podle tab. 6.6. Po sečtenı́ všech průměrných hodnot vyjde, že celková
přenosová rychlost je 56,4 Mbit/s. Tı́mto je dokázáno, že se video šı́řı́ ze serveru
pomocı́ multicastu a nenı́ možné přenášet po lince, která vykazuje kapacitu 10 Mb/s
přenášet celkově 56,4 Mbit/s. Proto poslednı́ aktivnı́ prvek v sı́ti, v tomto přı́padě
přepı́nač na straně klientů zduplikuje video tok pro všechny klienty.
58
6.4
Rozbor zachycených paketů
V této části budou probrány IGMP pakety, které byly zachyceny během přenosu
videa při prvnı́ metodě testovánı́. Prvnı́m nastaveným filtrem bude protokol IGMP
obr. 6.15, bude probrán zejména jeho význam v zachycených datech, teorie k tomuto
protokolu viz kap. 4, zde budou vysvětleny významy jednotlivých IP adres.
Obr. 6.15: Výpis zachycených IGMP paketů pomocı́ programu Wireshark
Z výpisu paketů je znát několik IP adres, které však nebyly definovány. Jedná se
o IP adresu 224.0.0.1, která je definována viz tab. 3.1, adresa reprezentuje všechny
systémy na dané podsı́tı́ čili i k oslovenı́ všech klientů multicastového přenosu na
dané podsı́tı́. Dalšı́ IP adresa je již definována 224.1.1.1, tato adresa byla zvolena
při vysı́lánı́ přenosu ze strany serveru. Ve výpisu lze také najı́t IP adresu majı́cı́
tvar 169.254.22.118. Adresa nese označenı́ APIPA, automatická privátnı́ IP adresa,
adresu zı́ská sı́t’ová karta od operačnı́ho systému, který vyhodnotil, že přidělenı́ IP
adresy ze serveru DHCP selhalo, v tomto přı́padě může být také na vině virtuálnı́
systém, který byl při testovánı́ použit. Poslednı́ z neznámých IP adres zachycených
programem Wireshark je adresa 239.255.255.250, adresa je určena pro zjišt’ovánı́
dostupných sı́t’ových služeb pomocı́ protokolu Simple Service Discovery Protocol
(SSDP).
Nutno také zmı́nit, že při otevřenı́ některého z udp/mpeg-1 paketu, je vidět, že
cı́lová MAC adresa je 01:00:5e:01:01:01. Tato adresa je zı́skána mapovánı́m multicastové IP adresy na MAC adresu. Vezme-li se IP adresa serveru, který přenášı́ video
59
tok na IP adrese 224.1.1.1, pak je nutno vzı́t v potaz pravidla mapovánı́ IP adres
na MAC adresu. Postup je následujı́cı́.
6.4.1
Mapovánı́ multicastové IP adresy na MAC
Obr. 6.16: Přı́klad mapovánı́ IP adresy 224.1.1.1 na MAC adresu
Vysvětlenı́ mapovánı́ IP adresy na MAC adresu demonstruje obr. 6.16, jak namapovat IP adresu 224.1.1.1 na MAC adresu, je nutno si IP adresu vyjádřit v binárnı́
podobě stejně tak i MAC adresu. MAC adresa má prvnı́ch 25 bitů pevně daných,
s nimi tedy nelze nic dělat. Hexadecimálnı́ vyjádřenı́ MAC adresy tedy může nabývat
tento rozsah 0100.5e00.0000–0100.5e7f.ffff. Jak je vidět na obr. 6.16 oktety z MAC
adresy s IP adresou nijak nemanipulujı́, až 3. oktet ano a to tak, že se s IP adresou
nic nestane, jen se opı́še vyjádřenı́ MAC adresy v 3. oktetu. Situace se ovšem začı́ná
měnit, když se uvažuje na 4. oktetu, kde je poslednı́ 25 bit z MAC adresy pevně
daný. Na poslednı́ch 23 nejméně významných bitech z MAC adresy je nutno si opsat
vyjádřenı́ IP adresy. Tı́mto se docı́lı́ namapovánı́ IP adresy na MAC adresy. Nynı́
už scházı́ jen znovu převést MAC adresu do hexadecimálnı́ho tvaru. Výše zmı́něná
výsledná MAC adresa tedy bude mı́t tvar 01-00-5E-01-01-01. Jak samotný obrázek
napovı́dá, je několik možnostı́ vyjádřenı́ různých IP adres na MAC adresu. Přesný
počet, který lze namapovat na jednu MAC adresu je 32 IP adres.
60
7
ZÁVĚR
Bakalářská práce se věnuje tématu přepı́nače pro sı́tě FTTX. V teoretické části
je rozebı́rána služba IPTV, která přinášı́ do světa multimediálnı́ch služeb mnoho
vylepšenı́, např. elektronický programový průvodce, video na vyžádánı́ nebo možnost
pustit si přenos ze záznamu. V praktické části bakalářské práce byly rozebrány
3 metody testovánı́ přenosu video souboru. Podstata prvnı́ch dvou metod je shodná,
protože vycházı́ z totožné konfigurace přepı́načů. Samotné přı́kazy pro nastavenı́ jednotlivých přepı́načů se lišily pouze několika drobnostmi např. pro přepı́nače z dı́lny
Cisco se použı́vá jako prvnı́ přı́kaz konfigurace configure terminal, zatı́mco pro ostatnı́ postačuje přı́kaz configure. Na přepı́nači Cisco WS-C2960-24TT-L byl použit
pouze základnı́ IOS (operačnı́ systém přepı́nače), který pro testovánı́ dostačoval.
Nebylo proto zapotřebı́ žádných dalšı́ch přı́kazů, které by IOS nemusel podporovat.
Jediným nedostatkem bylo, že se na přepı́nači nepodařilo nastavit metodu přepı́nánı́.
Původnı́m návrhem testovánı́ přenosu videa bylo připojit FTP přenos k samotnému testovánı́. Pokud by došlo k připojenı́ FTP přenosu, bylo by způsobeno zkreslenı́ výsledků, protože by byla měřená spı́še zátěž na samotném přepı́nači, nikoliv
testovánı́ přenosu streamu.
Přestože výsledky prvnı́ch dvou metod si jsou velmi podobné, dajı́ se odlišit
pomocı́ přenášených videı́. Jedinou nevýhodou měřenı́ bylo, že klientské části musely
být nastaveny dopředu, a proto se v zachycených paketech objevily pakety IGMP
ještě před samotným přenosem. Správné nastavenı́ sı́t’ových karet bylo možné ověřit
pomocı́ programu VLC a spuštěného programu Wiresharku. Při spuštěnı́ programu
VLC a přihlášenı́ se do multicastové skupiny, která nemusı́ existovat, sı́t’ová karta
odešle IGMP paket s přihlášenı́m do multicastové skupiny, obsah paketu je pak
zachycen pomocı́ programu Wireshark. Zdrojová adresa tohoto paketu by pak byla
IP adresa počı́tače a cı́lová IP adresa právě adresa zadaná v programu VLC.
Pro poslednı́ metodu, jejı́mž cı́lem bylo dokázat přenos videa pomocı́ multicastu, bylo zřejmé, že server odesı́lal data rychlostı́ 9,4 Mb/s, přičemž klientů bylo
vı́ce, tudı́ž byla tato rychlost několikanásobně překročená. Linka spojenı́ mezi jednotlivými přepı́nači byla omezená na rychlost 10 Mb/s pomocı́ přı́kazu speed 10.
Nastavenı́ je opět obdobné i pro ostatnı́ přepı́nače.
Přepı́nače byly voleny tak, aby podporovaly funkci IGMP Snooping (viz kap. 6.1).
Přepı́nač SignaMax 065-7710, který byl zpočátku zahrnut do testovaných zařı́zenı́,
podporuje tuto funkci manuálově. Detailnějšı́ nastavenı́ však nebylo možné, protože
IGMP Snooping byl bud’ aktivnı́, pasivnı́ nebo vypnut. Po povolenı́ funkce IGMP
Snooping stanice neustále použı́valy protokol IGMPv3 a po následném přepnutı́ na
pasivnı́ mód nebyly odesı́lány IGMP pakety.
61
Z dosažených výsledků pro všechny přepı́nače, které byly testovány s povolenou
volbou překódovánı́, jsou výsledky téměř shodné. Video ve standardnı́m rozlišenı́
přenášely přepı́nače Edge-corE a SignaMax pouze s občasnými známky artefaktů
a nedokonalostmi. Pro přenášenı́ videa ve vysokém rozlišenı́ s povolenou volbou
překódovánı́ nelze vybrat vhodný přepı́nač. Na stranách klientů vždy docházelo
bud’ k rozpadu časové synchronizace, výskytům artefaktů nebo načı́tánı́ video toku
z vyrovnávacı́ paměti. Pro vysı́lánı́ videı́ v libovolném rozlišenı́ bez možnosti překódovánı́ lze použı́t jakýkoliv přepı́nač z těchto testovaných. Každý z nich přenášel
streamy bez známek artefaktů a nedokonalostı́. Jediným omezenı́m přepı́nače EdgecorE ES3510MA je počet portů pro připojenı́ koncových stanic. V podnikových sı́tı́ch
by tento přepı́nač zřejmě nenašel uplatněnı́, jelikož obsahuje pouze 8 FastEthernet
portů.
62
LITERATURA
[1] KOMOSNÝ, D.; BURGET, R.; MÜLLER, J. Změny ve světě IPTV. Elektrorevue - Internetový časopis, 2009, roč. 2009, č. 55, s. 1–11. ISSN: 1213–1539.
[2] Iptv.digizone.cz [online]. c2005–2010, [cit. 2010-12-03]. Co je IPTV a v čem se
lišı́ od kabelové televize. Dostupné z URL: <http://iptv.digizone.cz/co-je-iptva-v-cem-se-lisi-od-kabelove-televize/>.
[3] Iptv.digizone.cz [online]. c2005–2010, [cit. 2010-12-03]. Co všechno nabı́zı́
IPTV. Dostupné z URL: <http://iptv.digizone.cz/co-vsechno-nabizi-iptv/>.
[4] KREJČÍ, J; ZEMAN, T. Úvod do IPTV. Pandatron – Elektrotechnický
magazı́n [online]. 8.4.2009, [cit. 2010-12-03].
Dostupné z URL: <http://pandatron.cz/?724&uvod do iptv>.
[5] KODERA, J. Abako.cz [online]. 19.1.2007, [cit. 2010-12-03]. Jiko Blog.
Dostupné z URL: <http://www.abako.cz/blog/category/slovnik/>.
[6] PETERKA, J. Lupa.cz [online]. 24.8.2006, [cit. 2010-12-03]. Jak funguje
IPTV?. Dostupné z URL: <http://www.lupa.cz/clanky/jak-funguje-iptv/>.
[7] LANE, D. Fiberoptics4sale.com [online]. c2010, [cit. 2010-12-02]. Optical Fiber
Tutorial. Dostupné z URL:
<http://www.fiberoptics4sale.com/Merchant2/optical-fiber.php>.
[8] FILKA, M. Optoelektronika pro telekomunikace a informatiku. Brno : M. Filka,
2009. 369 s. ISBN 978-80-86785-14-1.
[9] Scinet.cz [online]. 2010, [cit. 2010-12-03]. Google začne testovat domácı́ přı́pojky s rychlostı́ 1 Gbit/s. Dostupné z URL: <http://www.scinet.cz/googlezacne-testovat-domaci-pripojky-s-rychlosti-1-gbits.html>.
[10] KEISER, G. FTTX concepts and applications. Canada : Willey, 2006. 312 s.
ISBN 978-0471704201.
[11] LAFATA, P.; VODRÁŽKA, J. Rozvoj přı́pojek FTTx. Elektrorevue - Internetový časopis, 2010, roč. 2010, č. 23, s. 1-8. ISSN: 1213–1539.
[12] Hps.mallat.cz [online]. 03.09.2003, [cit. 2010-12-03]. Co je co v IT > Optické
vlákno a kabely. Dostupné z URL:
<http://hps.mallat.cz/view.php?cisloclanku=2003090203>.
63
[13] BROUČEK, J.; DVOŘÁK, P. FTTx – technologie pro poslednı́ mı́li. NET
GURU [online]. 12.5.2010, [cit. 2010-12-03]. Dostupné z URL:
<http://www.netguru.cz/odborne-clanky/fttx-technologie-pro-poslednimili.html>.
[14] Cisco
Systems.
Cisco.com
[online].
1999,
[cit.
2010-11-07].
IP
Multicast
Deployment
Fundamentals.
Dostupné
z
URL:
<http://www.cisco.com/en/US/tech/tk828/tech brief09186a00800
e9952.html>.
[15] Cisco Systems. Cisco.com [online]. c2010, [cit. 2010-11-07]. Multicast Quick
Start
Configuration
Guide.
Dostupné
z
URL:
<http://www.cisco.com/en/US/tech/tk828/technologies tech note09186a
0080094821.shtml>.
[16] STEWART, B. CCNP BSCI Official Exam Certification Guide. 4th edition.
Indianapolis : Cisco Press, 2008. 638 s. ISBN 978-1-58720147-9.
[17] IANA. Iana.org [online]. 1994, 2010-11-05 [cit. 2010-11-07]. IPv4 Multicast
Address Space Registry. Dostupné z URL:
<http://www.iana.org/assignments/multicast-addresses/>.
[18] DEERING, S. Host Extensions for IP Multicasting. Internet Engineering Task
Force [online]. 1989, Request for Comments: 1112, [cit. 2010-12-03]. Dostupné
z URL: <http://datatracker.ietf.org/doc/rfc1112/>.
[19] FENNER, W. Internet Group Management Protocol, Version 2. Internet Engineering Task Force [online]. 1997, Request for Comments: 2236, [cit. 2010-1203]. Dostupné z URL: <http://datatracker.ietf.org/doc/rfc2236/>.
[20] WILLIAMSON, B. Developing IP Multicast Networks : Volume 1.. Indianapolis
: Cisco Press, 2000. 592 s. ISBN 978-1578700776.
[21] FILIP, O. Úvod do IP multicastu. Lupa [online]. 2004, [cit. 2010-12-04].
Dostupné z URL: <http://www.lupa.cz/clanky/uvod-do-ip-multicastu/>.
[22] ORNAGHI, A. Alor.antifork.org [online]. 2002, [cit. 2010-12-04]. IGMPv3. Dostupné z URL:
<http://www.alor.antifork.org/talks/IGMP-v3.ppt>.
[23] LAMMLE, T. CCNA : Certified Network Associate.. Canada : Wiley, 2007.
966 s. ISBN 978-0-470-11008-9.
64
[24] J. VELTE, T.; T. VELTE, A. Sı́t’ové technologie Cisco.. Brno : Computer Press,
2003. 800 s. ISBN 80-7226-857-0.
[25] Electronics-manufacturers.com [online]. 15.11.2006, [cit. 2010-12-06]. Dostupné
z URL:
<http://www.electronics-manufacturers.com/info/optoelectronics/fiber-opticswitch-optical-switch.html>.
65
SEZNAM SYMBOLŮ, VELIČIN A ZKRATEK
ACL Access Control List
APIPA Automatic Private IP Addressing
AVC Advanced Video Coding
CPU Central Processing Unit
DSLAM Digital Subscriber Line Access Multiplexer
DVB-C Digital Video Broadcasting - Cable
DVB-H Digital Video Broadcasting - Handheld
DVB-S Digital Video Broadcasting - Satellite
DVB-T Digital Video Broadcasting - Terrestrial
EPG Electronic Programming Guide
GUI Graphical User Interface
HD
High Definition
IANA Internet Assigned Numbers Authority
IGMP Internet Group Management Protocol
ILD Injection Laser Diode
IPTV Internet Television protokol
IP
Internet Protocol
ISO International Organization for Standardization
ISP
Internet Service Provider
KN
KolejNet
LAN Local Area Network
LED Light Emitting Diode
MAC Media Access Control
MPEG Motion Picture Experts Group
66
OSI Open Systems Interconnection
PC
Personal Computer
PPV Pay per View
QoS Quality of Service
RP
Rendezvous Point
SD
Standard Definition
SFP Small form-factor Pluggable
STP Shielded Twisted Pair
TCP Transmission Control Protocol
TTL Time to Live
UDP User Datagram Protocol
UTP Unshielded Twisted Pair
VCR Video Cassete Recorder
VLC VideoLAN Client
VoD Video on Demand
VPN Virtual Private Network
WAN Wide Area Network
67
SEZNAM PŘÍLOH
A Naměřené přenosové rychlostı́
69
A.1 Hodnoty pro jednotlivé přepı́nače s jednı́m video tokem . . . . . . . 69
A.2 Hodnoty pro jednotlivé přepı́nače s dvěma video toky . . . . . . . . 72
B Obsah CD
74
68
A
NAMĚŘENÉ PŘENOSOVÉ RYCHLOSTÍ
A.1
Hodnoty pro jednotlivé přepı́nače s jednı́m
video tokem
Tab. A.1: Cisco WS-C2960-24TT-L
Počı́tač
PC1
PC2
PC3
PC4
PC5
PC6
PC7
PC8
SERVER
Průměr
SD
SD
720p MP4
přek. ON přek. OFF přek. ON
[Mbit/s]
[Mbit/s]
[Mbit/s]
0,667
3,9
0,29
0,615
3,7
0,26
0,53
3,3
0,208
0,454
2,8
0,363
0,475
3,7
0,442
0,404
3,2
0,377
0,744
3,1
0,392
0,641
3,1
0,58
0,707
4,1
0,583
0,582
3,433
0,388
69
720p MP4 720p MKV
přek. OFF přek. ON
[Mbit/s]
[Mbit/s]
1,6
0,328
1,4
0,204
1,3
0,177
2,1
0,314
2
0,362
2,3
0,381
2
0,497
2,3
0,465
2,4
0,431
1,933
0,351
720p MKV
přek. OFF
[Mbit/s]
8,5
7,6
7,1
5,9
7,4
5,5
6,7
7,4
8,4
7,167
Tab. A.2: Edge-corE ES3510MA
Počı́tač
PC1
PC2
PC3
PC4
PC5
PC6
PC7
SERVER
Průměr
SD
SD
720p MP4
přek. ON přek. OFF přek. ON
[Mbit/s]
[Mbit/s]
[Mbit/s]
0,801
3,7
0,355
0,764
3,5
0,313
0,707
3,2
0,303
0,607
2,8
0,222
0,686
3,1
0,379
0,537
2,5
0,186
0,509
3,1
0,462
0,893
3,9
0,367
0,688
3,225
0,3234
720p MP4 720p MKV
přek. OFF přek. ON
[Mbit/s]
[Mbit/s]
2,1
0,404
1,8
0,384
1,8
0,256
1,5
0,192
1,9
0,231
1,1
0,171
2,5
0,417
2,3
0,347
1,875
0,3003
720p MKV
přek. OFF
[Mbit/s]
5,6
5,4
5
4,2
5,1
3,7
4,2
5,9
4,888
Tab. A.3: Cisco WS-C3560v2-24PS
Počı́tač
PC1
PC2
PC3
PC4
PC5
PC6
PC7
PC8
SERVER
Průměr
SD
SD
720p MP4
přek. ON přek. OFF přek. ON
[Mbit/s]
[Mbit/s]
[Mbit/s]
0,733
3,8
0,349
0,669
3,7
0,333
0,571
3,2
0,299
0,46
2,8
0,214
0,516
3,2
0,299
0,402
2,5
0,192
0,365
2,3
0,188
0,682
1,8
0,116
0,787
4,2
0,385
0,576
3,056
0,264
70
720p MP4 720p MKV
přek. OFF přek. ON
[Mbit/s]
[Mbit/s]
2,3
0,387
2,3
0,379
2,4
0,358
2,1
0,323
2,3
0,346
2,2
0,313
1,5
0,444
1,8
0,382
2,1
0,408
2,111
0,371
720p MKV
přek. OFF
[Mbit/s]
5,8
5,5
5,4
4,7
4,8
4,5
4,3
4,5
5,4
4,989
Tab. A.4: Edge-corE ES3528M
Počı́tač
PC1
PC2
PC3
PC4
PC5
PC6
PC7
PC8
SERVER
Průměr
SD
SD
720p MP4
přek. ON přek. OFF přek. ON
[Mbit/s]
[Mbit/s]
[Mbit/s]
0,817
3,1
0,26
0,413
3,1
0,223
0,75
3
0,192
0,682
3,1
0,284
0,766
4,2
0,302
0,683
3
0,387
0,616
2,7
0,352
0,764
3,4
0,423
0,683
3,1
0,387
0,686
3,1899
0,312
720p MP4 720p MKV
přek. OFF přek. ON
[Mbit/s]
[Mbit/s]
2,1
0,385
2,1
0,363
2,3
0,336
2,2
0,289
2,3
0,327
2
0,478
2,1
0,37
2,2
0,413
2,4
0,423
2,189
0,376
720p MKV
přek. OFF
[Mbit/s]
6
5,7
5,9
7,2
7,4
7
8,2
7,1
6,7
6,8
Tab. A.5: SignaMax 065-7729
Počı́tač
PC1
PC2
PC3
PC4
PC5
PC6
PC7
PC8
SERVER
Průměr
SD
SD
720p MP4
přek. ON přek. OFF přek. ON
[Mbit/s]
[Mbit/s]
[Mbit/s]
0,846
3,5
0,289
0,802
3,3
0,289
0,753
3,1
0,264
0,615
3,1
0,272
0,697
4,3
0,217
0,501
3,1
0,183
0,766
4,1
0,207
0,937
3,2
0,187
0,914
3,8
0,341
0,759
3,5
0,2499
71
720p MP4 720p MKV
přek. OFF přek. ON
[Mbit/s]
[Mbit/s]
2,1
0,357
2,3
0,348
2,2
0,334
2,3
0,311
2,2
0,368
2,2
0,298
2,1
0,281
2,1
0,253
2,2
0,373
2,189
0,325
720p MKV
přek. OFF
[Mbit/s]
8,5
8,2
7,7
6,7
7
7,8
6,6
7,4
8,2
7,5667
A.2
Hodnoty pro jednotlivé přepı́nače s dvěma
video toky
Tab. A.6: Souhrn přenosových rychlostı́ pro server 224.1.1.128 1/2
Počı́tač
C2960
C3560v2
EC ES3510MA
224.1.1.128 přek. ON přek. OFF přek. ON přek. OFF přek. ON přek. OFF
PC1
0,283
3,3
0,26
3,4
0,282
3,9
PC3
0,354
3,3
0,268
4,1
0,383
4,5
PC5
0,369
4,1
0,377
4,3
0,397
4,9
PC7
0,383
4,7
0,39
4,9
Server
0,255
3
0,231
3,2
0,26
3,3
Průměr
0,3288
3,68
0,3052
3,98
0,3305
4,15
Tab. A.7: Souhrn přenosových rychlostı́ pro server 224.1.1.128 2/2
Počı́tač
EC ES3528M
SignaMax 065-7729
224.1.1.128 přek. ON přek. OFF přek. ON přek. OFF
PC1
0,406
4,1
0,358
2,8
PC3
0,426
8,7
0,387
3,3
PC5
0,437
5,1
0,365
3,4
PC7
0,423
6,3
0,234
4,1
Server
0,379
6,9
0,312
3,3
Průměr
0,4142
6,22
0,3312
3,38
72
Tab. A.8: Souhrn přenosových rychlostı́ pro server 224.1.1.1 1/2
Počı́tač
C2960
C3560v2
EC ES3510MA
224.1.1.1 přek. ON přek. OFF přek. ON přek. OFF přek. ON přek. OFF
PC1
0,518
8,2
0,54
8,4
0,408
7,2
PC3
0,493
7,5
0,487
7,7
0,464
6,9
PC5
0,457
6,7
0,455
7
0,485
7,1
PC7
0,436
6,3
0,416
6,2
Server
0,566
8,7
0,574
8,8
0,422
8,7
Průměr
0,494
7,48
0,4944
7,62
0,44475
7,475
Tab. A.9: Souhrn přenosových rychlostı́ pro server 224.1.1.1 2/2
Počı́tač
EC ES3528M
SignaMax 065-7729
224.1.1.1 Trans ON Trans OFF Trans ON Trans OFF
PC1
0,412
7,5
0,389
7,7
PC3
0,349
6,7
0,444
7,3
PC5
0,306
7,6
0,453
6,9
PC7
0,381
5,4
0,487
6
Server
0,351
6,8
0,402
8,7
Průměr
0,3598
6,8
0,435
7,32
73
B
OBSAH CD
Na CD je přiložena elektronická verze bakalářské práce a zdrojové kódy v programu
LATEX k jejı́mu přeloženı́.
74