Thạc Sĩ Đánh giá hiệu quả của giao thức SCTP/IP cho ứng dụng DVTS (Digital Video Transport System) trong hội

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NĂM 2011

Mục lục
Trang
Lời cam đoan
Mục lục
Danh mục các từ viết tắt
Danh mục bảng, hình, sơ đồ
PHẦN MỞ ĐẦU 01
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 02
1.1 Những vấn đề cần giải quyết 02
1.2 Khả dụng của DVTS mang lại . 03
1.2.1 Digital Video Transport System . 03
1.2.2 Kết nối toàn cầu 03
1.2.3 Ứng dụng trên thế giới 04
1.2.4 Ứng dụng tại mạng nghiên cứu và đào tạo VinaREN – Việt Nam. 04
1.2.5 Thực nghiệm – Đánh giá . 06
1.2.5.1 Giao diện phần mềm DVTS V0.0.2 (bản cho WindowXP) 06
1.2.5.2 Thông số thiết bị 07
1.2.5.3 Kết quả thử nghiệm 08
1.3 Mục tiêu của luận văn 09
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài. 10
1.5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 10
1.6 CẤU TRÚC CỦA LUẬN VĂN . 10

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT. 12
2.1 GIAO THỨC SCTP . 12
2.1.1 Lịch sử . 12
2.1.2/ Tầng hoạt động của giao thức SCTP 13
2.1.3/ Kiến trúc tổng quan của giao thức SCTP . 13
2.1.4/ Định dạng gói tin SCTP . 19
2.1.4.1/ Trường Common Header trong SCTP (màu xanh dương) . 20
2.1.4.1.a/ Cổng nguồn (Source Port Number): 20
2.1.4.1.b/ Cổng đích (Destination Port Number): 21
2.1.4.1.c/ Verification Tag (thẻ xác minh): 21
2.1.4.1.d/ Checksum: 21
2.1.4.2 Mô tả Chunk SCTP 22
2.1.4.2.a Chunk type: . 22
2.1.4.2.b. Chunk Flags: 22
2.1.4.2.c. Chunk Length: 23
2.1.4.2.d. Chunk value: 23
2.2.1. Mô tả các Chunk trong SCTP 24
2.2.1.a. Chunk Dữ liệu (Data Chunk) 24
2.2.1.b. INIT Chunk . 24
2.2.1.c. INIT ACK Chunk 24
2.2.1.d. SACK Chunk . 25
2.2.1.e. HEARTBEAT Chunk . 25
2.2.1.f. HEARTBEAT ACK Chunk 25
2.2.1.g. ABORT Chunk . 25
2.2.1.h. Shutdown Chunk . 25
2.2.1.i. Shutdown ACK Chunk 26
2.2.1.j. Shutdown Complete Chunk. 26
2.2.1.k. ERROR Chunk 26
2.2.1.l. COOKIE ECHO Chunk . 26
2.2.1.m. COOKIE ACK Chunk . 26
2.2.2. CÁC ĐẶC TÍNH CỦA GIAO THỨC SCTP 27
2.2.2.1. Các đặc tính cơ bản: 27
2.2.2.1.a. Đa luồng (Multistreaming): 27
2.2.2.1.b. Multihoming: . 28
2.2.2.1.c. Message Orientaion: . 28
2.2.2.1.d. Un-ordered Service: . 29
2.2.2.1.e. Extensibility: 29
2.2.2.1.f. Heartbeat: 29
2.2.2.1.g. Syn cookie: . 29
2.2.2.1.h. Strong checksum: . 29
2.2.2.1.i. Dịch vụ TCP nâng cao: . 30
2.2.2.2. Mở rộng: 30
2.3.1. SO SÁNH CÁC ĐẶC TÍNH/DỊCH VỤ CỦA SCTP – TCP/UDP. 31
2.3.1.a/ Danh sách các đặc tính mà các giao thức SCTP, TCP, UDP hỗ trợ. 31
2.3.1.b/ Đa đích: Cải tiến mạnh mẽ những thất bại (thời gian chờ). 32
2.3.1.c/ Đa luồng – giảm độ trễ 33
2.3.2. Các đặc tính kèm theo của giao thức SCTP so với TCP/UDP . 34
2.3.2.a/ Ranh giới thông điệp (Message boundaries) . 34
2.3.2.b/ Cải thiện bảo vệ SYN-Flood – an toàn hơn . 34
2.3.2.c/ Cho phép kết nối nửa đóng 36
2.3.2.d/ Kiểm soát ùn tắc dữ liệu không tin cậy/không có thứ tự 37
2.3.2.e/ Có thể điều chỉnh các thông số (Timeout, Retrans, ) 40
2.3.2.f/ Vấn đề bảo mật trong SCTP 40
2.3.2.g/ Cho phép lỗi trong SCTP 40
2.3.3. Cấu trúc gói tin . 42
2.3.4. Bảng tổng hợp so sánh sự khác nhau giữa SCTP và TCP/UDP 46
2.3.5. Sơ Đồ Trạng Thái SCTP 47
2.3.6. Kết luận 49

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH – ĐÁNH GIÁ GIAO THỨC VÀ SO SÁNH
HỆ THỐNG DVTS. 50
3.1 Bộ công cụ NS2 50
3.1.1. Tổng quan về NS 50
3.1.2. Viết một kịch bản cho NS2 52
3.1.2.a. Tạo sự kiện lập lịch . 52
3.1.2.b. Tạo một mô hình mạng . 52
3.1.2.c. Tạo một lớp Transport Agent 53
3.1.2.d. Tạo ra các nguồn lưu lượng truy cập 53
3.1.2.e. Truy tìm/truy vết . 54
3.1.2.f. Phim Mạng (NAM) 54
3.1.2.g. Theo dõi tập tin . 54
3.2 SCTP TRONG NS2 . 55
3.3. THỰC HIỆN MÔ PHỎNG . 57
3.3.1. Thực hiện mô phỏng tính năng giao thức SCTP 57
3.3.1.a Môi trường thử nghiệm: . 57
3.3.1.b Thực hiện mô phỏng 57
3.3.1.b.1/ Mô phỏng 1 – Cơ chế bắt tay bốn bước. 57
3.3.1.b.2/ Mô phỏng 2 – INIT/COOKIE-ECHO Flooding 59
3.3.1.b.3/ Mô phỏng 3 – MultiStream 59
3.3.2 So sánh các giao thức UDP – TCP – SCTP 61
3.3.2.a Kịch bản mô phỏng 61
3.4 XÂY DỰNG ỨNG DỤNG DVTS MỚI . 67
3.4.1. Mô hình: . 67
3.4.1.a. Mô hình cơ bản: 67
3.4.1.b. Mô hình hệ thống chuẩn: 68
3.4.2 Mô tả quá trình chạy: 69
3.4.2.1. Chương trình phía Server 69
3.4.2.2. Chương trình phía Client 70
3.4.3 Giao diện chương trình DVTS mới: 70
3.4.4 Đánh giá: . 72

CHƯƠNG 4: TỔNG KẾT VÀ KIẾN NGHỊ TRONG TƯƠNG LAI. 73
4.1 Những Vấn Đề Được Giải Quyết . 73
4.2 Những vấn đề cần nghiên cứu thêm trong tương lai 74




PHẦN MỞ ĐẦU
Cách đây hơn mười bốn năm, ngày 19/11/1997, dịch vụ Internet chính
thức có mặt tại Việt Nam. Việc sử dụng Internet có vẻ như đã trở nên rất quen
thuộc và cần thiết hầu hết với mọi người. Ngoài việc sử dụng Internet vào các
mục đích phục vụ cho: kinh doanh, tìm kiếm thông tin, giải trí, , thì Internet
ngày nay còn được sử dụng nhiều vào việc phục vụ cho các mục đích liên
quan đến trao đổi trực tuyến như: hội họp, tư vấn, đào tạo, hội chẩn,
ELearning vì nó giúp giải quyết công việc một cách nhanh chóng, hiệu quả,
hạn chế việc phải di chuyển, giảm sự tốn kém về thời gian cũng như nâng cao
hiệu quả kinh tế.
Hiện tại mô hình khám chữa bệnh, hỗ trợ chẩn đoán bệnh, mổ, trực
tuyến thông qua việc sử dung Internet, đã trở thành mối quan tâm hàng đầu tại
các bệnh viện lớn của hầu hết các nước trên thế giới cũng như các nước trong
khu vực Châu Á và tại Việt Nam. Trong đó, phần mềm mà các bệnh viện
thường sử dụng trong hệ thống khám chữa bệnh trực tuyến là Digital Video
Transport System (DVTS), chạy trên nền giao thức Transmission Control
Protocol / Internet Protocol (TCP/IP).
Với mong muốn xây dựng một hệ thống dùng để khám chữa bệnh – hội
chẩn từ xa cho các bệnh viện, đề tài nghiên cứu này đi sâu vào việc, tìm hiểu
hoạt động của hệ thống DVTS, giao thức hỗ trợ và các vấn đề liên quan,
nhằm mục đích xây dựng một hệ thống DVTS chạy trên cơ sở hạ tầng mạng
trong nước đáp ứng được nhu cầu thực tế.



CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Những vấn đề cần giải quyết
Hiện nay, việc sử dụng hệ thống “hội nghị trực tuyến” (video
conferencing) để giải quyết các vấn đề trong cuộc sống như là : hội họp, thảo
luận, đào tạo từ xa, và đặc biệt là sử dụng hệ thống hội nghị trực tuyến trong y
học (telemedicine), , đã trở nên phổ biến.
Hội nghị trực tuyến là hệ thống thiết bị (bao gồm cả phần cứng và phần
mềm) truyền tải hình ảnh và âm thanh giữa hai hoặc nhiều địa điểm từ xa kết
nối qua đường truyền mạng Internet, WAN hay LAN, để đưa tín hiệu âm
thanh và hình ảnh của các phòng họp đến với nhau như đang ngồi họp cùng
một phòng họp; Thiết bị này cho phép hai hoặc nhiều địa điểm (phụ thuộc vào
thiết bị phần cứng) cùng đồng thời liên lạc hai chiều thông qua việc truyền
video và âm thanh [1].
Nhưng để có được hệ thống trên thực không dễ dàng chút nào, bởi ngoài
việc đầu tư thiết bị (chi phí cao), cơ sở hạ tầng (điểm đặt hệ thống), thì vấn đề
quan tâm nhất vẫn là nhân lực (vận hành hệ thống).
Vậy làm thế nào để có một hệ thống đáp ứng được hội nghị trực tuyến
nhưng khắc phục được những hạn chế trên?
Một hệ thống đơn giản và hiệu quả đang được sử dụng phổ biến hiện nay ở
nhiều Mạng Nghiên cứu và Đào tạo Quốc gia (NREN) ở các nước như: Hàn
Quốc, Nhật Bản, Thái Lan, Trung Quốc, Đài Loan, Indonesia, Malaysia,
Philippine, Úc, Tây Ban Nha đó chính là sử dụng phần mềm Hệ thống




Tài liệu tham khảo
Tiếng Việt
[1]. Hội nghị truyền hình, bách khoa toàn thư, 03/88/2010,
http://vi.wikipedia.org/wiki/H%E1%BB%99i_ngh%E1%BB%8B_truy%
E1%BB%81n_h%C3%ACnh.
[2]. Ths. Trần Việt Tiến, Cao Đức Minh, Phạm Thanh Sơn, “Ứng Dụng Hệ
Thống Truyền Hình Kỹ Thuật Số Chất Lượng Cao Trong Các Hoạt
Động Triển Khai Mạng VinaREN”, Trung tâm Thông tin Khoa học và
Công nghệ Quốc gia.
[3]. Vài nét về giao thức SCTP dùng trong 3G IP RAN,
http://vienthongkysu.com/mobile/sctp/
Tiếng Anh
[4]. Akimichi Ogawa, Hitoshi Irino, “DVTS – DV Stream on IEEE1394
Encapsulated into IP”, (24/05/2003), http://www.sfc.wide.ad.jp/DVTS/
[5]. Coene, Lode <[email protected], (Apr 14 2006), Sctp on
Microsoft Windows machines, http://www.sctp.org/archive/0353.html
[6]. Dennis Hjort, [sctp-dev] Use SCTP with Java 1.6?,
http://mail.openjdk.java.net/pipermail/sctp-dev/2010-January/000148.html.
[7]. Dr. James Noonan, “Stream Control Transmission Protocol”,
http://elm.eeng.dcu.ie/~jnoonan/sctp.html.
[8]. Hussein M. Abdel-Wahab, Ph.D., “SCTP – Stream Control Transmission
Protocol”, http://www.cs.odu.edu/~cs779/spring05/lectures/sctp.html.
[9]. Laurence Kirchmeier, Internet2 , “Digital Video Transport System”,
http://apps.internet2.edu/dvts
Trang | 78
[10]. M. Tim Jones, Consultant Engineer, Emulex, (28/02/2006), “Better
networking with SCTPThe Stream Control Transmission Protocol
combines advantages from both TCP and UDP”,
http://www.ibm.com/developerworks/linux/library/l-sctp/?ca=dgrlnxw01SCTP.
[11]. Mohammed Atiquzzaman, Shaojian Shaojian Fu, “SCTP: A new
networking SCTP: A new networking protocol for super protocol for
super- -computing”, Department of Computer Science University of
Oklahoma. University of Oklahoma. atiq atiq@ @ou ou. Edu.
[12]. Paul Stalvig – F5 Network, Inc, (10/2007), “Introduction to the Stream
Control Transmission Protocol (SCTP): The next generation of the
Transmission Control Protocol (TCP)”.
[13]. R. Stewart, Q. Xie, K. Morneault, H. Schwarzbauer, T. Taylor, I. Rytina,
M. Kalla, L. Zhang, V. Paxson, (10/2000), “RFC 2960 - Stream Control
Transmission Protocol” Network Working GrouP, Request for
Comments: 2960, Copyright (C) The Internet Society (2000).
[14]. Randall Stewart, Peter Lei, Craig Rodrigues, (July 25, 2002 –September
27, 2004), “Stream Control Transmission Protocol (SCTP)”,
http://www.sctp.org/index.html.
[15]. The Base SCTP Agent, http://www.isi.edu/nsnam/ns/doc/node427.html.
[16]. VNTELECOM.ORG, Nhóm TE, Nhóm CM, “Mô Phỏng Trong NS-2”
[17]. Wikipedia, “Stream Control Transmission Protocol”, (last modified on
05/2012),
http://en.wikipedia.org/wiki/Stream_Control_Transmission_Protocol.
[18]. Florian Niederbacher, (03/2010), “Benecial gradual deployment of
SCTP”, Institute of Computer Science, University of Innsbruck.