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:
…………………………………………………………………………..
……………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………


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.

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


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



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

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



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


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



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

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

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



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.

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

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

.



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

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

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

 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