Content Delivery Networks (CDN): arkitekturer, tekniker och prestanda
Content Delivery Networks (CDNs): Architectures, Techniques and Performance

EIT130F, 5 högskolepoäng

Gäller från och med: Höstterminen 2015
Beslutad av: FN1/Anders Gustafsson
Datum för fastställande: 2015-08-25

Allmänna uppgifter

Avdelning: Inst för elektro- och informationsteknik
Kurstyp: Ren forskarutbildningskurs
Undervisningsspråk: Engelska

Syfte

Content Delivery Networks (CDNs) (nätverk för leverans av innehåll) har vuxit fram som ett nytt paradigm för att förbättra användarupplevelsen, s.k. "quality of experience" (QoE) och för att reducera kostnaden för att leverera innehåll från nätverket till användaren. Kursens syfte är att förse doktoranden med grundläggande kunskap om CDN-paradigmet och dess huvudsakliga uppgifter, arkitektur och relaterade öppna utmaningar som kan ses som intressanta forskningsämnen. Kursen introducerar formella metoder som kan användas för att undersöka prestandaproblem för CDN med avseende på olika faktorer och parametrar såsom energieffektivitet, bandbreddsutnyttjande och latens i åtkomsttider.

Mål

Kunskap och förståelse

För godkänd kurs skall doktoranden

• visa kunskap om fundamental karakteristik för olika mediatyper i termer av krav på fördröjning och deras resurskonsumtion, t.ex. bandbredd, för distribution.
• visa djup förståelse av CDN-uppgifter och de förhärskande arkitekturerna och teknologierna för överlagring.
• visa kunskap om styrkor och svagheter för olika CDN arkitekturer och tillfällen där en given arkitektur för överlagring är att föredra före en annan.
• kunna indikera kunskap om formella metoder, speciellt om optimeringsteori som kan tillämpas för att formulera och uttrycka problem inom innehållsdistribution.

Färdighet och förmåga

För godkänd kurs skall doktoranden

• uppvisa färdighet inom teoretisk matematisk modellering av CDN med hänseende på olika, ibland motstridiga mål.
• demonstrera grundläggande skickligheter i att designa metoder (centraliserade och distribuerade) och algoritmer som krävs för effektiv innehållshantering och leverans.
• genomföra en grundlig litteraturöversikt inom ett eller flera ämnen och presentera resultat och slutsatser till gruppen.

Värderingsförmåga och förhållningssätt

För godkänd kurs skall doktoranden

• kunna utvärdera QoE-kraven och leveranskostnaden för olika mediatyper.
• kunna värdera nackdelar med arkitektur och funktion hos existerande CDN-arkitekturer och möjliga sätt att förbättra dessa arkitekturer.
• kunna jämföra existerande lösningar för Datahantering och leverans och utvärdera effektiviteten för varje lösning för givna mediatyper.
• kunna utvärdera prestanda hos dataleveranslösning med avseende på nya trender som innehåll generat av användare.

Kursinnehåll

1. Introduktion: taxonomi av innehållstyper och trender för internet, nya utmaningar för användargenererat innehåll, funktioner i ett CDN (mediahantering och växling), traditionella metoder för mediahantering. 2. Översikt av CDN arkitekturer, överlagrat CDN, arkitekturer för icke-hierarkiska (Peer-to-peer, P2P) CDN, hybridarkitekturer, och datacentriska nätverk (CCN). 3. Överlagrat CDN: mediahantering, växling, lastbalansering, utmaningar och öppna frågor. 4. P2P CDN: strukturerade och ostrukturerade P2P arkitekturer, sökmetoder, replikering och lagring, leveransmetoder, applikationer, utmaningar (mobilitet, obalans i ISP trafik). 5. CNN: in-situ lagringstekniker, praktiska utmaningar och hänsyn (utförbarhet med hänsyn till konventionell internetarkitektur). 6. Ämnen speciellt för videoströmning: strömningsprotokoll, videoleveransarkitekturer, aktuella ämnen och öppna forskningsfrågor. 7. Prestandamodellering och analys: prestandamätningar (responstid, bandbreddsutnyttjande och effektförbrukning), matematisk modellering och analys, tumregler för effektiv design (kapacitetsplanering, dynamiska CDN och kooperativa lösningar). 8. Framtida trender: CDN som en tjänst (molnbaserade lösningar).

Kurslitteratur

• Pathan, M., Sitaraman, Ramesh K. & Robinson, D.: Advanced Content Delivery, Streaming, and Cloud Services. Wiley, 2014.
• Buyya, R., Pathan, M. & Vakali, A.: Content delivery networks. Springer, 2014.

Dessutom vetenskapliga artiklar

Kursens undervisningsformer

Undervisningsformer: Föreläsningar, projekt

Kursens examination

Examinationsformer: Skriftlig rapport, inlämningsuppgifter, seminarieföredrag av deltagarna. Doktoranden måste också göra ett mini-projektet som en del av kurskraven.
Betygsskala: Underkänd, godkänd
Examinator:

Antagningsuppgifter

Förutsatta förkunskaper: i) kännedom om internetarkitetur och protokoll. ii) grundläggande matematisk färdighet för att modellera optimeringsproblem. iii) vara förtrogen med tekniker för distribuerade beräkningar.

Övrig information

Kursansvarig: Saeed Bastani, saeed.bastani@eit.lth.se

Kurstillfällesinformation

Kontaktinformation och övrigt

Kursansvariga: