MBone - reaaliaikainen vuorovaikutteinen multimedia Internetissä
18.4.1999
Markus Kolsi
Tietotekniikan osasto
Teknillinen Korkeakoulu
markus.kolsi@hut.fi
Tiivistelmä
MBone on IP:tä hyödyntävä moniosoitustekniikka, joka
mahdollistaa suhteellisen pienellä kaistanleveyden käytöllä
reaaliaikaisen ja vuorovaikutteisen multimedian tehokkaan
hyödyntämisen Internetissä konferenssinomaisesti. MBonea on kehitetty
vuoden 1992 alusta lähtien ja sen käyttö on lisääntynyt
viime vuosina kovasti. MBone sovelluksia on saatavissa
yleisesti ja ilmaiseksi usealle kotikonetyypille. Tunnetuimpia
sovellusohjelmia ovat muun muassa CU-SeeMe ja NetVideo.
1 Johdanto
MBone tulee sanoista Virtual Multicast Backbone On the interNEt.
Tekniikkana MBone mahdollistaa vuorovaikutteisen ja reaaliaikaisen
multimedian käsittelyn Internetissä. MBone nojautuu IP
arkkitehtuuriin ja moniosoitus (multicast) mahdollistaa IP-pakettien
lähettämisen useampaan kuin yhteen IP-osoitteeseen. Ennen MBonea
vastaavanlainen vuorovaikutteisen multimedian käsittely
Internetissä ei ole ollut järkevää, koska esimerkiksi
reaaliaikainen video vaatii erittäin paljon
kaistanleveyttä. Moniosoitettu vuo vie vähän kaistanleveyttä,
koska yksi paketti voidaan kohdistaan esimerkiksi kaikkiin
työasemiin verkossa. Täten videostreami, joka on ohjattu 20:een
työasemaan, vie saman kaistanleveyden, kuin se olisi ohjattu
yhteen työasemaan. Tämä erityisesti tekee MBone:sta houkuttelevan.
[1, 3]
2 MBone arkkitehtuuri pähkinenkuoressa
IETF eli Internet Engineering Task Force määrittelee IP osoitteet
viiteen eri luokkaan A-E. MBone kuuluu luokkaan D, jota yleisesti
käytetään Internetin kattavaan IP moniosoitukseen. Pieni osa
luokasta D on erityisesti tarkoitettu Internetin multimedia
konferensseille ja tämä osa on MBonen perusta. MBone on
topologialtaan joka puu tai verkko.
IP moniosoitusreititys
Tavallisessa IP yksiosoitusreitityksessä kommunikointi tapahtuu
pisteestä pisteeseen (PPP,
Point-To-Point). Moniosoitusreitityksessä moniosoituspaketit
lähetetään ns. muunnelluille Internet reitittimille, joka
lähettävät paketit edelleen binääripuumaisesti kahdelle
seuraavalle muunnellulle Internet reitittimelle. Tätä muunnteltua
reititintä kutsutaan mrouter:ksi (mr, mr-x, jossa x on reitittimen
numero). Mrouter on IP moniosoitereititi, jonka tehtävänä jakaa ja
jäljentää moniosoitus tietovuo kohteeseen.[1]
MBoneen liittyminen
Moniosoitusosoitteet eivät ole fyysiä Internet osoitteita, jotka
olisi sidottu johonkin tiettyyn fyysiseen verkkoon ja johonkin
maantieteelliseen sijaintiin. Internet site, joka haluaa liittyä
MBoneen, voi tehdä tämän lähettämällä IGMP (Internet Group
Management Protocol) join-viestin siihen
moniosoitusosoitteeseen, jonka jäseneksi tämä site haluaa.
Kun site on tämän
ryhmän jäsen, se voi tällöin lähettää ja vastaanottaa tälle
ryhmälle osoitettua informaatiota. Vain siis ne, jotka haluavat
tätä moniosoitetietoa, ts. ovat rekisteröityneet esim. MBone
ryhmään edellä mainitulla tavalla, saavat sitä. [1]
Tunnelit ja tunnelointi
MBone on käyttänyt ns. tunnelointi menetelmää moniosoituspakettien
välittämiseen IP reitittimissä. Tässä menetelmässä
moniosoituspaketit kapsuloidaan tavallisten IP pakettien
sisään. Tämän ansiosta tavalliset yksiosoitusreitittimet pystyvät
käsittelemään moniosoituspaketteja yksiosoituspakettien tavoin
taateen taaksepäin yhteensopivuuden. Alunperin tunnelointi oli
tarkoitettu vain lyhytaikaiseksi ratkaisuksi ennen kuin
reitittimet tunnistavat IP moniosoituksen. [1]
3 Laitteistovaatimukset
MBone laitteisto koostuu mikrosta, värimonitorista, äänikortista,
mikrofonista, videokamerasta, MBone ohjelmistosta,
Internet-yhteydestä sekä audio/video-digitointikortista.
Internet-yhteyden on syytä olla nopea, mielellään Ethernet (10Mbps)
tai nopea Ethernet (100Mbps). Hitaammat yhteydet ovat yleensä epämukavia
videokonferenssiin, mutta soveltuvat kyllä joihinkin muihin MBone sovelluksiin,
jotka perustuvat lähinnä tekstidokumenttien välittämiseen.
4 MBone multimediasovellukset
Istunnon aloittaminen
Ennen kuin MBone multimediakonferenssi voidaan aloittaa, täytyy
ensin avata moniosoitusistunto sekä mainostaa sitä. Tälläiseen
istuntoon muilla yksilöillä on mahdollisuus liittyä ja poistua.
Mediakanavan avaamiseen on erityinen sovellusohjelma, nimeltä The
Session Directory (SD), joka on olemassa ainakin Unixille. SD:n
käynnistäminen (sd &) avaa X-ikkunan, jossa näkyy mainostetut
kanavat. Ohjelmalla voi itse luoda uusia kanavia. Jossain mielessä
kanavat luovat mielikuvan IRC-järjestelmästä (Internet Relay Chat).
[1]
Sovellusesimerkkejä
Mmphone
Mmphone on Multimedia puhelinpalvelu, Multimedia Phone Service.
Tämän palvelun avulla on mahdollista luoda yksiosoitus
multimediaistuntoja. Mmphone toimii sähköpostiin perustuvana
(hyödyntää MIME:tä eli Multipurpose Mail Extendions:a)
multimediarenkaana MBoneen perustuville audio ja video
konferensseille. [1]
CU-SeeMe
CU-SeeMe mahdollistaa one-to-one reaaliaikaisen videoyhteyden sekä
heijastusta (ts. otetaan yhteys tiettyyn heijastin (reflector)
site:een)
hyväksikäyttäen one-to-many tai many-to-many
konferenssiyhteyden. CU-SeeMe videon vastaanottaminen vaatii vain
tavallisen kotitietokoneen sekä Internet-yhteyden ilman
ylimääräistä laitteistoa tai ohjelmistoa. CU-SeeMe videon
lähettäminen vaatii tämän lisäksi videokameran sekä tietyn
videokaapppaus laitteiston. [1]
NetVideo
NetVideo (NV) reaaliaikaisen videon välittämiseen tehty ohjelmisto
MBonelle. NV mahdollistaa useiden tahojen lähettää ja vastaanottaa
reaaliaikaista videota Internet MBone:a hyödyntäen. [1]
VideoConference
VideoConference eli VIC on videokonferenssiohjelmisto, joka on saatavina
yleisimmille tietokonelaitteistoille. VIC perustuu RTP
(Real-Time Transport Protocol) versioon 2, joka tukee
reaaliaikaista mediakommunikaatiota. Jotta
konferenssimahdollisuuksia voisi ideaalisesti hyödyntää, pitää
olla Internet-yhteys sekä verkko tulisi olla kytkettynä
MBone:een. Videon katselijoiden täytyy tietää sen istunnon,
johon aikovat osallistua, moniosoitusosoite,
TTL (Time-To-Live) sekä portin numero. Nämä tiedot voidaan
selvittää esimerkiksi käyttämällä edellä mainittua SD-ohjelmaa. [1]
Audiosovellukset
Visual Audio Tool
Visual Audio Tool eli VAT mahdollistaa kahden tai useamman
tahon osallistumisen ns. puhelinkonferenssiin. VAT:ssa on myös mahdollista
nähdä, kuka istunnossa kulloinkin puhuu ja täten välttää sekaannuksia
puhujan identiteetistä. Puhujan ja kuuntelijan tunnus koostuu
login-nimestä sekä Internet host:sta. VOT on saatavana useimmille
UNIX-arkkitehtuurille, kuten mm. Linux:lle.[1]
Network Voice Terminal (Nevot)
Nevot on äänikonferenssiohjelma, joka mahdollistaa useiden tahojen
osallistumisen vuorovaikutteiseen audio-keskusteluun MBone:ssa.
Nevot toimii Unix:ssa X Windows-ympäristössä. [1]
Tekstidokumenttisovellukset
WhiteBoard (WB)
WB on MBone sovellus, joka mahdollistaa yhden tai useamman
Internet-site:n jakaa PostScript tai ASCII-dokumentteja reaaliaikaisesti.
Jotta ulkopuolisia ei pääsisi mukaan istuntoon, käytetään istunnon
kryptaamista sopivalla algoritmilla. Tämä MBone sovellus ei vaadi
erityisen nopeata Internet-yhteyttä, koska tässä ei välitetä reaaliaikaista
audiota tai videota.
5 Esimerkkitapahtumia, joissa MBonea on käytetty
MBonea on hyödynnetty muun muassa musiikkitapahtumissa kuten
The Rolling Stones:n konsertissa 1994,
erilaisissa videokonferenseissa sekä IETF:n tapaamisissa.
Yksityiset ihmiset ovat käyttäneet MBonea mm. omien tuotteidensa
tai palveluiden mainostamiseen. NASA:a käyttää MBone välittämään
muun muassa rakettien laukaisut.
6 MBone ympäristön rakentaminen kotikoneelleen
LiveGate (tm) on palveluohjelma, joka ajetaan koneessa, joka on jo
kytketty MBone:een. LiveGate mahdollistaa koneen, jota ei ole
kytketty MBoneen, osallistumisen MBone istuntoon. LiveGate on
saatavissa ilmaiseksi useille laitteistoille ja siihen löytyy
verkosta asennus- ja konfigurointiohjeet. LiveGate on
saatavissa muun muassa Solarikselle, FreeBSD:lle, Linux:lle,
SGI IRIX:lle ja Windows (95 & NT):lle. [2, 5]
7 MBone liikenteen monitorointiin soveltuvia ohjelmia
MBone:een liittyvien ongelmien valvontaan ja torjuntaan on
olemassa lukuisia vapaasti saatavia ohjelmia, joista luetellaan ohessa joitakin.
Tcpdump on ohjelma, joka monitoroi
Internetin liikennettä ja jota voidaan käyttää myös MBone ongelmien selvittämiseen.
Netstat puolestaan antaa tietoa ja statistiikkaa IP moniosoituspaketeista. Mrdebug-ohjelmaa
käytetään debugatessa moniosoituspakettien reititystä MBone:ssa. Map-mbone tulostaa
verkon topologian kaikkien moniosoitusreitittimien osalta, jotka ovat saavutettavista
mistä tahansa annetusta moniosoitusreitittimestä MBone:ssa. Tätä ohjelmaa pystyy käyttämään
vain root-tunnuksella. Mrinfo-ohjelma näyttää puolestaan informaatiota moniosoitusreitittimestä,
joka on MBone:ssa. [1]
8 Yhteenveto
MBone tarjoaa tänään hyödyntäjälleen runsaasti mahdollisuuksia ja
käyttökohteita. Yleisesti vuorovaikutteisen digitaalisen median
yleistyminen ja laaja verkottuminen ovat asioita, jotka MBone
yhdistää luontevasti. Lähivuosina näkee, tuleeko MBone yhtä
suosituksi kuin WWW on nykyään. Mikäli tulee ja käytäntö toimii
tehokkaasti, verkosta tulee paljon nykyistä vuorovaikutteisempi ja
mielenkiintoisesti, mahdollisesti myös kaupallisempi.
9 Lähdeluettelo
email: markus.kolsi@hut.fi