Tóm tắt luận văn thạc sĩ nghiên cứu hệ thống mạng ubiquitous và khả năng ứng dụng tại việt nam

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
---------------------------------------

Hoàng Phương Thảo

ĐỀ TÀI: NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG MẠNG UBIQUITOUS VÀ KHẢ NĂNG
ỨNG DỤNG TẠI VIỆT NAM

Chuyênngành: Kỹ thuật điện tử
Mãsố: 60.52.70

TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI – 2012


Luậnvănđượchoànthànhtại:
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG

Ngườihướngdẫnkhoahọc: TS. VŨ Văn Thỏa

Phảnbiện 1:
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………

Phảnbiện 2:
…………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………

LuậnvănsẽđượcbảovệtrướcHộiđồngchấmluậnvănthạcsĩtạiHọcviệnCôngnghệBưuchí
nhViễnthông
Vàolúc:

.......giờ ....... ngày ....... tháng ....... .. năm ...............

Cóthểtìmhiểuluậnvăntại:
- ThưviệncủaHọcviệnCôngnghệBưuchínhViễnthông


MỞ ĐẦU
IP Multicast là một cơ chế chuyển tải thông tin mới cho mạng IP được
Steve Deering phát triển vào năm 1989. Khác với cơ chế chuyển tải điểm điểm (unicast) truyền thống – thông tin được gửi đến địa chỉ của một người
dùng cụ thể - cơ chế multicast gửi thông tin đến địa chỉ của một nhóm multicast
(gồm nhiều người dùng).
Đối với việc chuyển tải thông tin tới nhiều người nhận cùng một lúc, cơ
chế multicast hoạt động hiệu quả hơn cơ chế unicast vì một số lý do sau. Thứ
nhất, người gửi không cần bất kỳ một thông tin nào về những người nhận thuộc
nhóm multicast mà vẫn có thể gửi được thông tin tới tất cả người nhận thuộc
nhóm multicast. Ngoài ra, cơ chế multicast sử dụng ít băng thông hơn unicast vì
multicast chỉ truyền một luồng tin trên cùng một kết nối vật lý trong khi đó,
unicast truyền đồng thời nhiều luồng tin trên cùng một kết nối vật lý nếu kết nối
này nằm trên tuyến kết nối giữa người gửi đến nhiều người nhận.
Do vậy, cơ chế IP multicast đặc biệt thích hợp cho việc cung cấp các dịch
vụ dựa trên giao thức Internet với kết nối băng rộng nói chung và dịch vụ đào
tạo điện tử nói riêng.
Để có thể hiểu biết hơn về công nghệ IP Multicast và ứng dụng, em chọn
đề tài
” làm đề tài luận văn của mình.
Nội dung của luận văn bao gồm:

Phần mở đầu
Chương 1: Công nghệ IP Multicast
Chương 2: Các yêu cầu kỹ thuật cho dịch vụ dựa trên công nghệ IP
Multicast
Chương 3: Ứng dụng công nghệ IP Multicast trong đào tạo điện tử
Kết luận

1


CHƯƠNG 1: CÔNG NGHỆ IP MULTICAST
1.1

T

IP M

1.1.1 G ớ h ệ

h

IP Multicast là thuật ngữ kỹ thuật mô tả một nhóm các công nghệ và tiêu
chuẩn cho phép một gói tin có thể được gửi đến nhiều nơi trong cùng thời điểm.
Cách thức thông thường trong việc truyền thông tin trên Internet là sử dụng các
giao thức unicast. Các giao thức này gửi các gói tin đến mỗi điểm thu tại một
thời điểm. Công nghệ IP Multicast cho phép việc truyền tải đa điểm – đa điểm
như hội nghị, hay truyền tải điểm – đa điểm như việc quảng bá âm thanh, video
trên internet. Việc ứng dụng công nghệ IP Multicast hiện đang phát triển mạnh
mẽ do có nhu cầu ngày càng cao đối với các ứng dụng đa phương tiện và sự cải
tiến, hoàn thiện của chính công nghệ IP Multicast.

H h 1. Tr y
1.1. Cơ h

h

heo phươ

hứ U

àM

ho IP M

 Thành viên nhóm Multicast
Thành viên nhóm Multicast có thể là người gửi hay người nhận, nghĩa là:
một số người gửi hay người nhận thiết lập các kết nối cần thiết để hình thành
một nhóm Multicast.
 Nhóm rạm
2


Gói tin Multicast được phân phát đến tất cả các thành viên của nhóm trạm
đích của nó với cùng độ tin cậy “best-effort” như các gói tin unicast thông
thường. Thành viên của nhóm trạm là động; các trạm có thể tham gia hay rời
nhóm bất cứ lúc nào.
 Đị

hỉ hóm M

Một nhóm trạm có thể là lâu dài hay tạm thời. Một nhóm lâu dài có địa chỉ
được gán tĩnh và tồn tại tại mọi thời điểm. Tại bất cứ thời điểm nào, nhóm lâu
dài có số lượng thành viên bất kỳ, có thể là 0.
 Q ả

ý hà h viên nhóm Multicast

Các thành viên nhóm Multicast có thể thay đổi động. Do đó cần thiết phải
có giao thức quản lý thành viên nhóm. Các mạng IP sử dụng giao thức IGMP
để thông báo cho các bộ định tuyến về các thành viên. Giao thức IGMP chỉ
chạy giữa các trạm và các bộ định tuyến chặng đầu của nó.
 Kỹ h ậ phâ phố

ó

Tràn
Tràn là kỹ thuật duy trì cây đơn giản nhất. Sử dụng thuật toán tràn, thì khi
một bộ định tuyến nhận một gói tin được đánh địa chỉ một nhóm Multicast nó
quyết định xem liệu nó đã nhìn thấy gói tin này hay chưa.
Spanning tree
Một giải pháp hiệu quả hơn là lựa chọn một phần của topo mạng hình
thành nên spanning tree. Spanning tree xác định cấu trúc không vòng lặp trong
đó chỉ có một đường dẫn giữa hai bộ định tuyến.
Kỹ h ậ

o r e-based tree

Thay vì xây dựng spanning tree cho toàn mạng, một giải pháp hiệu quả
hơn là xây dựng một spanning tree cụ thể đối với mỗi nguồn.
Cá kỹ h ậ

h red-Tree

Thay vì việc xây dựng một cây source-based cụ thể cho mỗi cặp (nguồn,
nhóm), các thuật toán shared tree xây dựng một cây phân phát được chia xẻ cho
tất cả các thành viên của nhóm.
3


 Cấp phá đị

hỉ M

IETF nghiên cứu “Kiến trúc cấp phát địa chỉ Multicast Internet” để các ứng
dụng Multicast được triển khai trên diện rộng. Kiến trúc được đề xuất bao gồm
giao thức host-server (MADCAP), giao thức server-server nội miền (AAP) hay
giao thức liên miền (MASC).
1.2

N h

ứ

1. .1 G ớ h ệ

á

o hứ IP M

h

Dịch vụ multicast được thử nghiệm trên diện rộng lần đầu tiên vào năm
1992 trên mạng MBONE. Tại thời điểm đó, giao thức Multicast được sử dụng
là DVMRP Distance Vector Multicast Routing Protocol (không có chức năng
pruning). Từ đó, các giao thức multicast khác đã và đang được phát triển nhằm
cải thiện những hạn chế đuợc phát hiện sau các quá trình thử nghiệm.
Các giao thức định tuyến Multicast thường đi theo một trong hai hướng
tiếp cận cơ bản, phụ thuộc vào việc phân phối các thành viên nhóm Multicast
trên khắp mạng:
Dense Mode: các thành viên nhóm Multicast được phân tán mật độ dày đặc
trên mạng (nghĩa là nhiều mạng con chứa ít nhất một thành viên nhóm); băng
thông mạng đầy đủ. Mode này dựa vào kỹ thuật tràn để truyền thông tin đến tất
cả các bộ định tuyến.
Sparse Mode: các thành viên nhóm Multicast được phân tán lẻ tẻ trên
mạng; băng thông mạng là không nhất thiết sẵn sàng khắp mạng. Sparse Mode
không có nghĩa là nhóm có vài thành viên, mà chỉ có nghĩa là được phân tán
rộng. Các giao thức định tuyến Multicast Sparse-Mode dựa trên một số kỹ thuật
được lựa chọn để thiết lập và duy trì các cây Multicast.
1. . G o hứ

ả

ý hóm IGMP

IGMP (Internet Group Management Protocol) là một giao thức được sử
dụng để quản lý nhóm thành viên IP Multicast. IGMP được sử dụng bởi các IP
Host gắn với định tuyến Multicast để thiết lập các nhóm thành viên Multicast.
4

2.

Cấu trúc mạ g để truyề dịc vụ Video sử dụ g IGMP

Giao thức IGMP phát triển từ giao thức Host Membership Protocol, được
mô tả trong tài liệu của Deering. IGMP phát triển từ IGMPv1 (RFC1112) đến
IGMPv2 (RFC2236) và đến phiên bản cuối cùng IGMPv3 (RFC3376). Các
thông điệp IGMP được gửi bên trong gói tin IP với trường protocol number
bằng 2, trong đó trường TTL có giá trị bằng 1. Các gói IGMP chỉ được truyền
trong LAN và không được tiếp tục chuyển sang LAN khác do giá trị TTL của
nó. Hai mục đích quan trọng nhất của IGMP là:
 Thông báo cho router multicast rằng có một máy muốn nhận multicast traffic
của một nhóm cụ thể.
 Thông báo cho router rằng một có một máy muốn rời một nhóm multicast
(nói cách khác, có một máy không còn quan tâm đến việc nhận multicast
traffic nữa). Các router thường dùng IGMP để duy trì thông tin cho từng
cổng của router là những nhóm multicast nào router cần phải chuyển và
những host nào muốn nhận.
IGMPv1
Cứ mỗi 60 giây, một router trên mỗi phân đoạn mạng sẽ gửi truy vấn đến
tất cả các host để kiểm tra xem các host này có còn quan tâm nhận multicast
traffic nữa không? Router này gọi là router truy vấn IGMPv1 Querier và chức
năng của nó là mời các host tham gia vào nhóm.
5


IGMPv2
Phiên bản IGMPv2 giới thiệu vài sự khác biệt so với phiên bản đầu tiên.
Các gói tin truy vấn bây giờ được gọi là General Queries. Các gói này có thể
gửi tới địa chỉ all-hosts hoặc tới từng nhóm cụ thể. Một cải tiến khác nữa là các

host được phép rời khỏi nhóm. Khi một host quyết định rời khỏi một nhóm nó
đã tham gia, nó sẽ gửi thông điệp LeaveGroup đến địa chỉ all-router 224.0.0.2.
Tất cả các router trên một phân đoạn mạng nội bộ sẽ lưu ý thông điệp này và
router truy vấn sẽ tiếp tục quá trình. Router sẽ trả lời thông điệp trên bằng thông
điệp truy cập gửi theo nhóm. Thông điệp này sẽ hỏi rằng có còn host nào muốn
nhận traffic cho nhóm đó nữa không? Bất cứ host nào cũng phải trả lời lại bằng
thông điệp membership report. Nếu khác đi, router sẽ kết luận một cách an toàn
là không cần thiết chuyển traffic cho nhóm đó trên phân đoạn mạng đó. Khoảng
thời gian này mặc định là 3 phút.
IGMP V3
Tháng 10 năm 2002, RFC3376 định nghĩa đặc tả cho IGMPv3. IGMPv3
là một phiên bản cải tiến của giao thức IGMP và là giao thức khá phức tạp. Để
dùng các đặc điểm mới của IGMP, router trạm cuối cùng phải được cập nhật, hệ
điều hành của máy trạm phải thay đổi và ứng dụng multicast phải thiết kế và
viết lại.Ở thời điểm hiện tại, chỉ có rất ít các ứng dụng của IGMPv3 là có sẵn.
Phần này chỉ tóm tắt các đặc điểm chủ yếu của IGMPv3.
1. . G o hứ đị h

y

PIM, PIM-DM và PIM-SM

1. G o hứ PIM
Protocol Independent Multicast (PIM) là một giao thức định tuyến có thể
được dùng để chuyển các multicast traffic. PIM hoạt động độc lập với các giao
thức định tuyến unicast IP vì vậy PIM sử dụng bảng định tuyến IP. Cần chú ý là
bảng unicast routing cũng không phụ thuộc vào các giao thức định tuyến vì
nhiều giao thức định tuyến có thể đóng góp vào cùng một bảng định tuyến. PIM
có thể hoạt động ở ba chế độ:
6

 PIM Dense Mode
 PIM Sparse Mode
 PIM Sparse Dense Mode (do Cisco đưa ra)
. G o hứ PIM-DM
PIM-DM (PIM-Dense Mode) là giao thức định tuyến multicast dùng khi
nhóm multicast có rất nhiều thành viên nằm tại nhiều nơi. PIM-DM sử dụng
giao thức định tuyến unicast hiện có để hỗ trợ cho hoạt động định tuyến
multicast và vì vậy có khả năng thích ứng với sự thay đổi của cấu hình mạng.
. G o hứ đị h

y

PIM-SM

Giao thức định tuyến multicast chế độ dense là hữu ích khi các ứng dụng
multicast là dày đặc và bạn cần phân phối traffic đến hầu như tất cả các mạng.
Tuy nhiên, nếu các người dùng chỉ ở vài mạng con, giao thức định tuyến chế độ
dense sẽ vẫn phát tán lưu lượng trên toàn bộ liên mạng, lãng phí băng thông và
tài nguyên.
1.3

Đá h

á h

IP M

Khi triển khai IP Multicast,các nhà cung cấp dịch vụ cần phải lưu ý đến

những lợi ích cũng như những hạn chế của công nghệ này.
1. .1 Nhữ

ợ í h kh r ể kh

IP M

Về mặt công nghệ, IP Multicast có nhiều ưu thế so với các công nghệ cũ:
 Khi bổ sung thêm người dùng mới không cần tăng lưu lượng của đường
truyền.
 Giảm tải cho các Server.
 Tiết kiệm tài nguyên mạng lưới.
 Nâng cao chất lượng các dịch vụ truyên thông đa phương tiện, hội nghị
truyền hình, IPTV, đào tạo trực tuyến, …
Về măt dịch vụ, công nghệ Multicast cho phép triển khai các dịch vụ mới đa
dạng với chất lượng cao.

7


Đố

ớ

ườ

â

ư: các dịch vụ IP multicast có thể được nhìn

nhận trong những lĩnh vực sau:
 Dự báo thời thiết
 Thương mại điện tử
 Thông tin tài chính
 Tin tức
 Đào tạo điện tử
Đố

ớ

p: điểm hấp dẫn đầu tiên là việc giảm

ườ

chi phí kết nối đường truyền. Đối với công ty ở nhiều địa điểm, công nghệ này
có ích lợi trong các lĩnh vực:
 Thông tin đào tạo: phân phối video và text
 Thông tin sản xuất: thông tin mới về giá cả, tùy chọn, màu sắc của sản
phẩm...
Tất cả các công ty cần số liệu thống kê, kinh tế và các số liệu khác cho công
việc của họ. Họ có thể đăng ký loại dịch vụ thông tin này.
1. . Nhữ

ấ đ

ầ

ư ý kh r ể kh

IP M

Để có thể có được các ưu điểm của IP Multicast, thì các khả năng định tuyến
Multicast phải được hỗ trợ tại các nút mạng. Tùy thuộc vào chính sách sử dụng
mạng và nhu cầu của người sử dụng, thì các vấn đề liên quan đến định tuyến, độ
tin cậy, đánh địa chỉ mạng và các giao thức truyền tải đa phương tiện có tầm
quan trọng đối với nhà vận hành mạng.

8


CHƯƠNG : C C

U CẦU K

THU T CH

CH

AT

N

CÔNG NGHỆ IP MULTICAST

.1 Cá dị h

d

r

IP M

Một “ứng dụng multicast” được định nghĩa là ứng dụng mà gửi đến/nhận
từ một địa chỉ IP multicast. Các ứng dụng này có thể có hoặc không các địa chỉ
IP unicast tham chiếu.
Có ba loại ứng dụng multicast sau:
 Một-nhiều (1 to M): một host gửi đến hay hoặc nhiều bộ nhận.
 Nhiều-nhiều (M to M): Một số lượng host bất kỳ gửi đến cùng một địa
nhóm multicast cũng như nhận từ nhóm multicast đó.
 Nhiều-một (M to1): Một số lượng bộ nhận bất kỳ gửi dữ liệu trở lại bộ
gửi (nguồn) thông qua unicast hoặc multicast.

2.1.1 Các ứng d ng Một-Nhi u (1 to M)
Các ứng dụng 1toM có một bên gửi và nhiều bên nhận đồng thời. Khi nói
đến multicast người ta thường nghĩ đến các ứng dụng multimedia dựa trên
broadcast: truyền hình (video) và radio (audio). Dưới đây là một số ứng dụng
multicast dạng 1toM:
- Phân phối audio/video (a/v) theo lịch định sẵn
- Push Media: Các ứng dụng dạng này bao gồm cập nhật bản tin thời tiết, tin tức
thời sự nổi bật, kết quả thể thao hoặc các loại thông tin động khác.
- Ứng dụng File Distribution và Caching
- Các ứng dụng thông báo - Anouncements: thời gian mạng, đặt lịch phiên
multicast, số ngẫu nhiên, cập nhật cấu hình…
- Các ứng dụng giám sát – Monitoring: Giá cổ phiếu, thiết bị cảm biến, hệ
thống bảo mật và các loại thông tin thời gian thực khác.

9


2.1.2 Các ứng d ng Nhi u-Nhi u (M to M)

Trong các ứng dụng MtoM hai hoặc nhiều bộ nhận cũng hoạt động như bộ
gửi. Nói cách khác các ứng dụng MtoM được đặc trưng bởi các giao tiếp
multicast hai chiều.
- Multimedia Conferencing: bao gồm các ứng dụng conference cơ bản.
- Nguồn tài nguyên đồng bộ hóa: bao gồm các ứng dụng về cơ sở dữ liệu chia
sẻ thuộc bất cứ loại nào (đặt lịch, directory cũng như các cơ sở dữ liệu hệ thống
thông tin truyền thống)
- Xử lý đồng thời: Xử lý song song
- Cộng tác: ví dụ như chia sẻ soạn thảo văn bản
- Học từ xa: Đây là dịch vụ phân bố nội dung a/v một-nhiều với khả năng
“upstream” cho phép người học gửi câu hỏi đến người giảng.
- Chat Groups: đây là dịch vụ conference dạng text nhưng có thể hỗ trợ các biểu
hiện mô phỏng (gọi là avatar) cho mỗi người.
- Distributed Interactive Simulations [DIS]: mỗi đối tượng trong một
Simulation multicast thông tin mô tả vì vậy tất cả các đối tượng khác có thể đáp
trả lại đối tượng này và tương tác khi cần thiết. Băng thông cho ứng dụng này là
lớn khi số đối tượng và độ phân giải thông tin mô tả ngày càng tăng.
- Multi-player Game: Nhiều multi-player game đơn giản chỉ là các Distributed
Interactive Simulation và có thể bao gồm khả năng Chat Group. Băng thông
cho các ứng dụng dạng này có thể thay đổi rất mạnh mặc dù hiện nay các multiplayer game đã nỗ lực để tối thiểu hóa việc sử dụng băng thông nhằm tăng số
người chơi lên.
- Jam Session: dịch vụ chia sẻ âm thanh mã hóa. Băng thông cho dịch vụ này thay
tổi tùy theo kỹ thuật mã hóa, tốc độ lấy mẫu, độ phân giả mẫu và số lượng kênh …
2.1.3 Các ứng d ng Nhi u-Một (M to 1)
Không giống như loại ứng dụng 1toM và MtoM, ứng dụng dạng Mto1 không
biểu diễn cơ chế giao tiếp tại lớp IP. Các ứng dụng Mto1 có nhiều bên gửi và
một bên nhận.
10

- Resource Discovery – Phát hiện nguồn tài nguyên: Định vị dịch vụ, ví dụ IP
multicast cho phép thực thi một số dịch vụ kiểu như dịch vụ “host anycasting
service”, bên nhận multicast gửi đi một yêu cầu đến địa chỉ nhóm multicast để
lấy được đáp ứng từ host gần nhất mà có thể thỏa mãn yêu cầu.
- Data Collection – Tập hợp dữ liệu: Dịch vụ này ngược với ứng dụng giám sát
– monitoring 1toM đã mô tả ở trên.
- Auction – Dịch vụ bán đấu giá
- Polling – Dịch vụ bỏ phiếu
- Jukebox – máy hát tự động: dịch vụ này cho phép chơi dữ liệu a/v gần như
theo yêu cầu (near – on – demand a/v playback).
- Accounting
. Cá y
. .1

ầ kỹ h ậ đố
ầ

ớ dị h

IP M

độ rễ

Ngoài những ứng dụng yêu cầu dữ liệu với độ nhạy về thời gian như giá cổ
phiếu, thông tin giám sát thời gian thực thì phần lớn các cứng dụng 1toM có độ
dung sai với trễ và sự thay đổi độ trễ cao (jitter). Dữ liệu với tốc độ bit không
đổi CBR như luồng media (audio/video) rất nhạy với jitter nhưng nói chung các
ứng dụng này hạn chế ảnh hưởng của jitter bằng cách sử dụng bộ đệm dữ liệu.
. .

Cá y

ầ khá

Dưới đây là các yêu cầu đối với các ứng dụng multicast:
- Quản lý địa chỉ: lựa chọn và phân cấp địa chỉ tránh không bị xung đột địa chỉ.
- Quản lý phiên: thực hiện các dịch vụ lớp ứng dụng trên đỉnh của truyền tải
multicast. - Hỗ trợ các bộ nhận không đồng nhất: gửi đến nhiều bộ nhận với
dung lượng băng thông thay đổi lớn, đặc tính về latency và nghẽn mạng yêu cầu
sự phản hồi để kiểm soát hiệu năng của bộ nhận.
- Phân phát dữ liệu một cách tin cậy: đảm bảo rằng tất cả dữ liệu gửi đi sẽ được
tất cả bộ nhận nhận được.

11


- Tính bảo mật: Đảm bảo tính riêng tư của nội dung giữa các thành viên nhóm
mulitcast.
- Play-out được đồng bộ: cho phép nhiều bộ nhận trình diến dữ liệu nhận được
theo cách đồng bộ.
.

ảo mậ

ro

. .1 Cá y

IP M
ầ

bảo mậ

Có ba vấn đề cần quan tâm trong việc cung cấp các dịch vụ bảo
mật Multicast.
 Đầu tiên, các bên gửi cần phải mã hóa và nhận thực dữ liệu Multicast.
 Thứ hai, điều khiển truy nhập có thể được tiến hành bằng sự phân phối một
khóa chung tới các thành viên nhóm, mà không cần tới sự thay đổi mô hình
IP Multicast.
 Thứ ba, các thành viên phải có khả năng kiểm tra dữ liệu được nhận đã thực sự
được gửi bởi một thành viên đã được nhận thực hay không. Bởi vậy nhận thực
nguồn gốc dữ liệu và mã hóa dữ liệu là một trong những vấn đề cần lưu tâm.
Các yêu cầu về tính bảo mật multicast có thể bao gồm:
 Giới hạn bên gửi: Kiểm soát xem ai có thể gửi thông tin đến các địa chỉ
nhóm
 Giới hạn bên nhận: Kiểm soát xem ai có thể nhận thông tin.
 Giới hạn truy nhập: Kiểm soát xem ai có thể xem được nội dung mulitcast
bằng cách hoặc là mã hóa nội dung hoặc là giới hạn bên nhận.
 Xác minh nội dung: Đảm bảo là dữ liệu có nguồn gốc từ bên gửi đã nhận
thực và dữ liệu này không bị thay đổi trong quá trình truyền tải.
 Bảo vệ tính riêng tư của bên nhận: Kiểm soát xem liệu bên gửi hoặc các bên
nhận khác có biết nhận dạng bên gửi hay không.
 Firewall Traversal: Proxy các request “join” ra ngoài qua firewall, cho phép
qua lưu lượng vào và ra, nhận thực bên nhận nhằm mục đích lọc và bảo mật.
12


. . Mô h h k
rú bảo mậ
Kiến trúc bảo mật vho IP multicast dựa trên ba khối chức năng chính, được

trình bày ngắn gọn dưới đây.

3. Kiế trúc bảo mât IP Multicast
MIKE (trao đổi khoá internet Multicast): khối chức năng này chịu trách
nhiệm quản lý khoá. Việc này được thực hiện nhờ việc sử dụng API cho phép
các ứng dụng tham gia và rời bỏ nhóm Multicast. Khối chức năng MIKE tạo ra
gắn kết an toàn internet MSA tương tự với tiêu chuẩn Security Association.
MSA này chịu trách nhiệm đối với các khoá nhóm và xác thực dữ liệu để ký và
xác minh khoá, giữ các thông tin khác liên quan đến kết nối.
. .

Mộ

ố

ả pháp bảo mậ

ro

IP M

Dưới đây là hai phương pháp cho phép nhận thực nguồn và xác thực sử
dụng chữ ký số được áp dụng cho dữ liệu kiểu khối và dữ liệu kiểu luồng:
Hh

khố

Có hai kiểu hashing khối thường được sử dụng là Star hashing và Tree
hashing:
Ch ỗ hash ho hậ

h

dữ ệ k ể

ồ

Chuỗi là giải pháp chung cho việc giảm giá chữ ký số đối với nhận thực
dữ liệu kiểu luồng. Đối với truyền dẫn tin cậy của dữ liệu kiểu luồng, ta giả
thiết rằng bên gửi đã có sẵn luồng dữ liệu khả dụng.
13


CHƯƠNG :
.1 T

NG

NG IP MULTICAST T

đào ạo đ ệ

.1.1. Khá

ệm đào ạo đ ệ

NG Đ

T

ĐIỆN T

ử
ử.

Đào tạo điện tử hay E-Learning (viết tắt của Electronic Learning) là một
thuật ngữ mới. Hiện nay theo các quan điểm và dưới các hình thức khác nhau
có rất nhiều cách hiểu về E-Learning. Hiểu theo nghĩa rộng, E-learning là một
thuật ngữ dùng để mô tả việc học tập và đào tạo dựa trên công nghệ thông tin
và truyền thông.
Một vài công cụ khác cho E-Learning như:
 Computer Based Learning (CBL)
 Web Based Learning (WBL)
 Multimedia Based Learning.
Có hai hình thức giao tiếp giữa người dạy và học: giao tiếp đồng bộ
(Synchronous) và giao tiếp không đồng bộ (Asynchronous).
Đặ đ ểm h

ủ đ ào ạo đ ệ

ử:

 Dựa trên công nghệ thông tin và truyền thông.
 Hiệu quả của E-Learning cao hơn so với phương pháp học truyền
thống.
 E-Learning sẽ trở thành xu thế tất yếu trong nền kinh tế tri thức.
.1. . Cấ

rú

ủ mộ

hươ

r h đào ạo đ ệ

ử

Chương trình đào tạo E-Learning được chia thành 5 cấp. Mỗi cấp đều có
yêu cầu đối với người tạo chương trình, phân phối quản lý nội dung, phương
thức học viên truy cập cũng như công cụ tạo và quản lý riêng biệt. Dưới đây là
bảng tổng hợp các cấp trong chương trình đào tạo:

14


4.
.1. . Mộ

Kế

ú

ố h h hứ đào ạo đ ệ

ươ

E-Learning

ử

Có một số hình thức đào tạo bằng E-learning ,cụ thể như sau :
 Đào tạo dựa trên công nghệ (TBT- Technology -Based Training ).
 Đào tạo dựa trên máy tính (CBT -Computer- Based Training).
 Đào tạo dưạ trên Web (WBT – Web-Based Training).
 Đào tạo trực tuyến (Online Learning/Training).
 Đào tạo từ xa (Distance Learning).

.1.4. Lợ í h ủ E-Learning
E-Learning đem dến một môi trường đào tạo năng động hơn với chi phí thấp
hơn. E-Learning uyển chuyển, nhanh và thuân lợi. E-Learing tiết kiệm thời
gian, tài nguyên và mang lại kết quả tin cậy . E-Learning mang lại kiến thức
cho bất kỳ ai cần đến. Những lợi ích then chốt của E-Learning là:
 Đào tạo mọi lúc mọi nơi
 Tính linh động.
 Tiết kiệm chi phí.
 Tối ưu
 Đánh giá.
 Sự đa dạng.
15


.1.5. Đố ượ

ủ đào ạo đ ệ

ử

Doang nghiệp, cơ quan nhà nước, tổ chức giáo dục va trung tâm đào tạo là
những nơi sử dụng E-Learning nhiều nhất.

.1.6. Th

rạ

phá r ể

àứ

T h h h phá r ể E - Le r

d

ủ đào ạo đ ệ

r

h

ử

ớ

Trong những năm gần đây ,châu Âu đã có một thái độ tích cực đối với
việc phát triển CNTT cũng như ứng dụng nó trong mọi lĩnh vực kinh tế - xã
hội, đăc biệt là ứng dụng trong hệ thống giáo dục. Các nước trong cộng đồng
châu Âu đều nhận thức được tiềm năng to lớn mà CNTT mang lại trong việc
mở rộng phạm vi , làm phong phú thêm nội dung và nâng cao chất lượng của
nền giáo dục.
T h h h phá r ể

àứ

d

Le r

ở

ệNm

Việt Nam đã gia nhập mạng E-learning châu Á(Asia E-learning Network –
AEN, www. Asia-e-learning.net) với sự tham gia của Bộ giáo dục và Đào tạo ,
Bộ Khoa học –Công nghệ ,trường Đại học Bách Khoa, Bộ Bưu chính Viễn
Thông…
Hiện nay E-Learning ở Việt Nam cũng đã có một vài Website đào tạo trực
tuyến (E-Learning ) như:
- - của FPT.
- website dạy kế toán trực tuyến.
Điều này cho thấy tình hình nghiên cứu và ứng dụng loại hình đào tạo này
đang được quan tâm ở Việt Nam.
.

d

. .1

IP M
ầ IP M

ây d

ro

hệ hố
hệ hố

đào ạo đ ệ

đào ạo đ ệ

ử

ử

Hiện nay trên thế giới có rất nhiều ứng dụng truyền dữ liệu
Multimedia. Hầu hết sử dụng mô hình khách – chủ (client – server) dựa trên
unicast, tức là máy khách gửi yêu cầu đến máy chủ, máy chủ gửi dữ liệu cho
từng máy khách sử dụng truyền tin Unicast. Các ứng dụng trên đều có nhược
16


điểm là, với mô hình khách – chủ dựa trên Unicast đơn thuần thì máy chủ sẽ bị
quá tải khi có quá nhiều người dùng. Multicasting là cách hữu hiệu để truyền
văn bản, âm thanh, video đên môt nhóm người trên mang Internet hoăc mạng
nội bộ. Thay vi phải gửi thông tin tới từng cá nhân, thông tin sẽ được gửi cho
các nhóm Multicast.

5.

Mô hình cây Multicast trong E-Learning

Máy tính cho bộ định tuyến biết nó muốn nhận thông tin từ một Multicast.
Bô định tuyến này báo cho bộ định tuyến tiếp theo gần với nguồn của Multicast
biết điều đó. Qúa trình này được tiếp tục đến khi đường đi được thiết lập từ
nguồn Multicast đến máy muốn nhận Multicast. Kết qủa là chỉ có các bộ định
tuyến cần thiết mới nhận được các gói Multicast. Các bộ định tuyến không tham
gia sẽ không nhận được gói, việc này làm giảm lưu thông và giúp cho tiến trình
hiệu qủa hơn.
Hệ thống định tuyến này có dạng hình cây, với gốc là máy chủ Multicast và
được nối kết với các hệ thống muốn nhận Multicast. Nếu một bộ định tuyến có
các máy không muốn nhận Multicast, nó sẽ bị loại khỏi cây.
Hệ thống hạ tầng hỗ trợ E-Learning cần đáp ứng các yêu cầu sau:
 Tối ưu hóa băng thông của máy chủ, máy chủ không phải chịu tải quá
nhiều khi số lượng người sử dụng tăng lên.
17


 Tối ưu hoá dung lượng đường truyền trên mạng.
 Xây dựng một phương thức truyền dữ liệu video qua giao thức IP
multicast
. . Cá ô

hệ hỗ rợ r ể kh

đào ạo đ ệ

ử r

IP M

.

1. G o hứ ITU H
H323 là một tập các tiêu chuẩn từ ITU-T, nó định nghĩa một tập các giao
thức dùng để liên lạc bằng âm thanh và hình ảnh qua mạng máy tính.
Tiêu chuẩn H.323 đầu tiên được chính thức công bố và giải quyết các vấn
đề cấp phát đa phương tiện trên cơ sở kỹ thuật LAN. Tuy nhiên, khi mạng
Internet và IP trở nên phổ biến, nhiều giao thức tiêu chuẩn RFC và các kỹ thuật
đã được phát triển dựa trên một số ý tưởng của H.323.
Cô

Moe
Multicast Backbone (MBone) là một mạng lưới Internet toàn cầu được

thiết kế để hỗ trợ các ứng dụng . MBone công cụ bao gồm một tập hợp các âm
thanh, video và bảng sử dụng giao thức Internet để cho phép multicast thông tin
liên lạc (point-to-multipoint và multipoint-to- multipoint), đáp ứng hầu hết nhu
cầu của truyền thông nhóm, chẳng hạn như dịch vụ e-learning.


Vic là một MBone công cụ hội nghị truyền hình.



Rat là một công cụ MBone truyền âm thanh.



Wbd là một MBone bảng điện tử chia sẻ, cho phép một số học viên

tham gia lóp học để chia sẻ một không gian làm việc.



SDR là một phiên thư mục được thiết kế để cho phép hiện một danh

sách của tất cả các phiên MBone đã và đang thực hiện như các phiên công cộng và
các phiên cá nhân.

3.3 Nghiên cứu các giải pháp xây d ng hạ tầng mạng hỗ trợ đào ạo đ ện tử
tại Đại học Hà Nội d a trên công nghệ IP Multicast
3.3.1 Tình hình phát triển và ứng d

E-Le r

ở ĐH Hà Nộ

Để đáp ứng nhu cầu giảng dạy, lãnh đạo nhà trường đã quan tâm và đầu tư
xây dựng cơ sở vật chất, hệ thống đào tạo tiên tiến, ứng dụng CNTT vào giảng
dạy. Hiện nay nhà trường đã có một hạ tầng CNTT tương đối phát triển.
18


 Hầu hết các giảng đường đều áp dụng CNTT trong việc giảng dạy. Sử
dụng trình chiếu bài giảng trên slide.
 Áp dụng các phần mềm hỗ trợ việc giảng dạy trực tuyến như EDO
(phần mềm giúp SV có thể học và kiểm tra kiến thức online).
 Xây dựng được hệ thống thư viện điện tử hiện đại.
 Hệ thống mạng LAN phủ khắp các giảng đường và phòng chức năng
Tuy đạt được nhiều thành tựu trong việc áp dụng CNTT vào đào tạo, song
việc phát triển và ứng dụng CNTT còn manh mún và chưa thống nhất. Nhà
trường đang xây dựng phương án thống nhất các hệ thống đào tạo dựa trên

CNTT. Đưa ra 1 hệ thống chung – thống nhất và hiệu quả trong việc đào tạo –
hướng đến mô hình đào tạo từ xa. Chính vì vậy việc áp dụng công nghệ IP
Multicast hứa hẹn sẽ đem lại thành công cho định hướng hiện đại hóa việc
giảng dạy của trường ĐH Hà Nội.
. .

Đ

ấ mô h h hạ ầ

ho E-Le r

ở ĐH Hà Nộ

Căn cứ tình hình hiện tại và yêu cầu đào tạo E-Learning tại đại học Hà
Nội, có thể sử dụng mô hình mô phỏng như sau:
- Qui mô đào tạo E-Learning: 10.000 sinh viên
- Trung tâm đào tạo đặt tại trụ sở chính của trường ở Hà Nội
- Có từ 7 - 15 cơ sở đào tạo của trường đặt tại các địa phương khác
Mô hình mạng sử dụng công nghệ Multicast được nêu trong hình sau.

6.

m p ỏ

E-Learning
19

ọ

ộ


Mô hình topo mạng có thể mô phỏng như hình dưới đây:

7.

p m p ỏ

E-Learning

ọ

ộ

Server
Phần server được viết mã dưới dạng đa người sử dụng, hướng đối tượng,
gọi tắt là MOO. Mã MOO cung cấp môi trường ảo cho phòng học, người sử
dụng và đối tượng, dễ mở rộng, đặc biệt là mã chương trình hỗ trợ nhiều ngôn
ngữ, có thể thay đổi để sử dụng ở nhiều ngôn ngữ khác nhau. Tuy nhiên, bất lợi
của chương trình là tính thực thi và mở rộng chưa cao.
Server đào tạo điện tử có hai thành phần chủ yếu: cơ sở dữ liệu - ở đó tất
cả các đối tượng và mã triển khai và đưa ra môi trường ảo; server - quản lý kết
nối TCP/IP tới và chạy mã trên cơ sở dữ liệu (mã có thể viết bằng ngôn ngữ
C/C++). Các đối tượng và tính năng mới cập nhật được thông qua server.

20


Cá y

ầ

h

bị:

Gateway
 Gateway là thành phần tùy chọn trong H.323.
 Không sử dụng Gateway nếu không cần kết nối đến các mạng khác.
 Một số chức năng của Gateway được dành cho nhà thiết kế.
Gatekeeper
 Gatekeeper đóng vai trò là điểm điều khiển cho các cuộc gọi trong
miền và cung cấp các dịch vụ điều khiển cuộc gọi cho người sử dụng đăng ký.
Gatekeeper đóng vai trò như chuyển mạch ảo cho H.323.
 Miền là tập hợp tất cả các thiết bị đầu cuối, Gateway, MCU và một số
nhóm thiết bị LAN khác được quản lý bởi một Gatekeeper. Mỗi miền chỉ có
duy nhất một Gatekeeper.
 Mỗi miền có thể độc lập với topo mạng và có thể bao gồm nhiều phân
đoạn mạng kết nối sử dụng các bộ định tuyến hay thiết bị khác.
MCU
 MCU được thực hiện đấu nối trong hệ thống đào tạo điện tử từ ba thiết
bị đầu cuối trở nên. Với H.323, một MCU bao gồm bộ điều khiển đa điểm
(MC) và bộ xử lý đa điểm (MP


ộđ

kh ể đ đ ểm (MC): MC là bộ phận không thể thiếu trong

MCU. MC thiết lập các giao thức chung cho tất cả các đầu cuối muốn tham gia
vào E-learning. MC không trực tiếp xử lý các chuỗi âm thanh, hình ảnh hoặc số
liệu trong E-learning đa điểm.


ộ ử ý đ đ ểm (MP): MP là phần tử tuỳ chọn trong MCU. Nó thực

hiện trộn, chuyển mạch các chuỗi tín hiệu âm thanh, hình ảnh hoặc dữ liệu do
MC điều khiển.

21


Cá
.T

íhă

hể

hứ phò

họ ảo

Phòng học ảo tượng trưng cho một không gian cộng tác E-Learning trong
chương trình Server. Mỗi phòng là một bối cảnh cho sự cộng tác bên trong nó.
b. ả

h
Server E-Learning cung cấp bảng tin dùng chung cho phép nhiều người

xem một bức ảnh (chẳng hạn như bản đồ) và chú thích với nhau trong một thời
gian thực.
. Tr y hập ào phò

họ ảo

Server E-Learning cung cấp khả năng hạn chế truy nhập vào phòng học
ảo, dựa trên danh sách điều khiển truy nhập. Thông thường, danh sách điều
khiển truy nhập được định nghĩa bởi “nhóm”, mặc dù từng cá nhân cụ thể có
thể được nạp vào danh sách điều khiển truy nhập phòng.
L
.L

ạ

ro
ạ

Ser er E -Learning
ă bả

Liên lạc qua văn bản của Server E-Learning có phạm vi rộng, cung cấp
khả năng liên lạc và thể hiện tình cảm con người như qua lời nói. Khả năng liên
lạc qua văn bản do Server E-Learning cung cấp gồm có:
 Khả năng thông tin trực tiếp từ một người đến người khác hoặc từ một
người đến một nhóm người
 Khả năng liên lạc riêng với những người cùng phòng hoặc khác phòng
 Khả năng diễn đạt thông tin không cần lời nói với tất cả những người
cùng phòng hoặc riêng với ai đó

 Khả năng dán văn bản vào phòng chát cho tất cả mọi người cùng
phòng hoặc riêng với một người cụ thể
 Khả năng gửi tham chiếu web như một liên kết nóng tới các thành viên
trong phòng

22


b.

ă bả

ạ (Cử

ố )

Tất cả những trao đổi liên lạc diễn ra trong một phòng của Server ELearning được hiển thị cho người sử dụng qua cửa sổ văn bản cuốn (chẳng hạn
như thông cáo khi ai đó bắt đầu vào hoặc rời phòng, thông cáo khi ai đó để tài
liệu trong phòng). Người sử dụng có thể thay đổi hiển thị của văn bản ở cửa sổ
cuốn riêng của mình, chẳng hạn như thay đổi màu sắc đối với:
 Dòng văn bản của mình khi hiển thị lên cửa sổ chung
 Dòng văn bản cho mỗi người
 Dòng văn bản khi nói chuyện riêng
 Hiển thị văn bản cụ thể
Server E-Learning cũng cung cấp khả năng lưu lại văn bản cuốn và ghi
vào file, đồng thời có thể tìm kiếm nội dung trên cửa sổ cuốn
.L

ạ

âm h

h, h h ả h

Server E-Learning cung cấp khả năng tham gia đào tạo cho tất cả những
người sử dụng trong phòng học ảo. Người sử dụng không cần phải thiết lập các
phiên học hoặc biết địa điểm của người khác để truyền nhận âm thanh và hình
ảnh; duy nhất họ chỉ cần vào phòng chát. Server E-Learning cũng cung cấp khả
năng nói chuyện riêng giữa hai người.
Xá đị h N ườ ử d

, Phò

há , à ữ ệ

Khi có nhiều người điều hướng xung quanh nhiều phòng trên Server ELearning, sẽ khó khăn để tìm kiếm ai đó, muốn biết người đó có trực tuyến hay
không, hoặc tìm kiếm xem tài liệu họ để đâu. Để đơn giản hoá việc tìm kiếm
người, phòng chát và dữ liệu, Server E-Learning cung cấp:
 Khả năng tìm kiếm – cho phép tìm kiếm các loại văn bản khác nhau,
phòng chát hoặc người sử dụng dựa trên các yếu tố đưa ra.
 Khả năng tìm ra những người sử dụng nào hiện thời kết nối, trong bao
lâu và địa điểm hiện thời của họ.

23