Multicast IP Alfonso Alvarado Christian Bravo. Multicast IP Una dirección de multicast es un...

Multicast

IP

• Alfonso Alvarado

• Christian Bravo

Multicast IP

• Una dirección de multicast es un identificador para un grupo de nodos

• Se expande significativamente en 1992 con la creación de Mbone (Multicast Backbone)

Mbone

• Comprende un conjunto de subredes multicast unidas a través de “túneles”

• Particulares pueden solicitar conexión a Mbone

• Routers “corren” software en estaciones Unix con programa mrouted (DVMRP)

Mbone

Multicast IP Addressing

• Rango: 224.0.0.0 a 239.255.255.255

• IANA (I-net Assigned Numbers Authority) mantiene listas de usuarios registrados

1110

4 28

Grupo Máquinas (Multicast)Clase D

Scoped Multicast Addresses

• El campo TTL de los paquetes IP ha sido el que setea el alcance de ellos

• Se ha propuesto implementar administrativamente este alcance o radio.

• Se configuran routers para que no permitan salidas a determinadas rutas internas

MAC Addresses

• Direcciones clases A, B o C deben ser asociadas a direcciones MAC (Control de Acceso a Medios) de 48 bits

• Clase D es asociada automáticamente a través de un mapeo

Multicast IPv6

• Motivación: Se agotan las direcciones

• IPv4 32 bits IPv6 128 bits

flgs scop group ID

8 4 4 112 bits

flgs000T T=0 Fijo, asignado por autoridad

T=1 Dirección de tránsito

Scop: indica alcance del grupo group ID: identidad del grupo

IGMPInternet Group Management Protocol

• Protocolo utilizado para unirse a un determinado grupo multicast

• MRouters transmite periodicamente mensajes para saber cuantos grupos están conectados

• Host responde a cada grupo al que pertenece

IGMPv1

IGMPv2

• Group-Specific Query Message: Router transmite a grupos puntuales

• Mensaje de Abandono de Grupo (v1 espera timeout)

• Router de IP más bajo es quien envia los mensajes (En v1 lo hace el protocolo)

IGMPv3

• Agrega capacidad del host para seleccionar fuentes de tráfico multicast para recibir

• Está en desarrollo

Protocolos de Ruteo Multicast

D V M R P P IM -D M

D is tan ceV ec to r

M O S P F

L in kS ta te

D en se m od e

P IM -S M C B T

S h aredtree

S p arsem od e

M u lticas t R ou tin g P ro toco ls

DVMRPDistance Vector Multicast Routing Protocol

• Extiende los principios de RIP a Multicast

• Utiliza Reverse Path Multicasting (RPM) para generar árboles de entrega Multicast

• Es soportado por estaciones SUN (software mrouted) y en la mayoria de los productores de Routers

DVMRPDistance Vector Multicast Routing Protocol

MOSPF

• Extensión de OSPF (AS, Area, Shortest Past Three, etc.)

• Cambios son variaciones en los miembros de un grupo

• Routers MOSPF pueden ser mezclados con Routers OSPF unicast

• Es soportado por los principales fabricantes de routers

PROTOCOLOS DE RUTEAMIENTO MULTICAST

Introducción

La comunicación multicast ( punto a multipunto) es un tipo de comunicación en el cual un host fuente envía un mensaje a un grupo de hosts destinos.

Aunque esto puede hacerse enviando diferentes mensajes unicast (punto a punto) a cada host destino, existen una serie de razones que hacen deseables la existencia de una comunicación multicast.

Entre estas razones se encuentran :

• La disminución de la carga de la red.

• El ahorro del ancho de banda, se debe a que la fuente envía un solo paquete y este se va multiplicando a medidase va necesitando.

• La utilidad que representa para ciertos tipos de protocolos que se utilizan para determinar si algún tipo de servicio está disponible o no, como por ejemplo, OSPF en el que es necesarioenvíar una serie de mensajes a distintos destinos.

• Soporta aplicaciones de distintos tipos de datos (datacastingapplications), como por ejemplo : Videoconferencias, Audioconferencias, trabajo colaborativo, juegos distribuidos, simulación distribuida, distribución de software.

• Flexibilidad para ingresar y abandonar un grupo de multicast.

El concepto de grupo es esencial en multicasting.

En multicast IP los grupos tienen un ID, este ID grupal es esencialmente un grupo de direcciones IP conocidascomo “Clase D”.De esta manera, si un host quiere recibir un mensaje multicastenviado a un grupo particular tiene que, de algún modo, “escuchar” todos los mensajes enviados a ese grupo en particular. Para que un host reciba los mensajes multicast debeunirse al grupo informándole al router multicast de su subred.

Para todos estos procesos de unirse a un grupo o abandonar el mismo se utiliza un protocolo conocido como IGMP.

El protocolo IGMP (Internet Group Management Protocol)es utilizado por los routers para saber si existen host miembros de los diferentes grupos en sus subredes, de esta manera, ellossaben si tienen que transmitir el mensaje a su subred o no.

Existen una serie de protocolos utilizados en el ruteamiento multicast entre los que se encuentran:

• DVMRP• MOSPF• PIM-SM• PIM-DM• CBT

Estos protocolos utilizan diferentes algoritmos para realizar el ruteamiento en el medio multicast.

PROTOCOLO CORE-BASED TREES ( CBT )

Este protocolo utiliza un algoritmo del mismo nombre basado en la filosofía de árboles a partir de varios puntoscentrales.

CBT mantiene un único árbol compartido para cada grupo multicast activo en la red. En otras palabras, el árbol utilizadopara enviar mensajes multicast de un grupo en particular, esparticular a este grupo y tiene la forma de un árbol simple sin importar donde esté la fuente.

PROTOCOLO CBTPROTOCOLO CBT

Mantiene un árbol distribuido para cada grupo de multicast

en la red, con centro en un nodo llamando core o nodo central,

este nodo puede estar conformado por uno o varios routers elegidos. Todos los mensajes a un grupo en particular son enviados

como mensajes unicast hacia el core hasta que alcanzan un router que pertenezca al árbol destino. Cuando un nodo del árbol destino recibe un paquete, lo envía hacia todas las ramas del grupo excepto a la rama de donde proviene el paquete.

PROTOCOLO CBTPROTOCOLO CBT

Core Nodo

Nodo miembro Nodo

miembro

nodos intermedio

Fuente

Paquete

Nodo del árbol destino

PROTOCOLO PIM(Protocol Independent Multicast)

La idea al crear este protocolo era que no dependiera de ningún protocolo unicast para hacer el ruteamiento multicast (a diferencia de MOSPF y DVMRP, cuyos algoritmos de ruteamiento se basan en los utilizados en OSPF y RIP)

La mayoría de los protocolos multicast utilizan un ancho de banda reducido siempre y cuando los miembros de grupo tengan una distribución relativamente densa, sin embargo, no lo hacen si tienen una distribución esparcida.

Este protocolo presenta dos versiones de acuerdo a la densidad del grupo multicast :

• PIM-Dense Mode o Distribución Densa (PIM-DM)

• PIM-Sparse Mode o Distribución Esparcida (PIM-SM).

PROTOCOLO PIM DENSOPROTOCOLO PIM DENSO

PIM-DM es muy similar al DVMRP y utiliza el algoritmo RPM(Reverse Path Multicasting) para formar los árboles.

RPM

Una de las principales diferencias entre DVMRP y PIM-DMes que PIM-DM envía los mensajes multicast por todas lasinterfases de red hasta que recibe “mensajes de poda” (PruneMessages) mientras que DVMRP envía mensajes sólo a losnodos pertenecientes a su subred.

PROTOCOLO PIM DENSOPROTOCOLO PIM DENSO

Se distinguen dos etapas en el funcionamiento:

Flooding: Se crean árboles SBT desde las fuentes a cada posible receptor del grupo.

Poda: Los nodos que no participan del trafico de paquetes provenientes de una fuente, piden ser podados del árbol respectivo.

PROTOCOLO PIM DENSOPROTOCOLO PIM DENSO

fuente

Potenciales Receptoresnodos internos

No soy miembro

PROTOCOLO PIM DENSOPROTOCOLO PIM DENSO

fuente

Potenciales Receptoresnodos internos

No soy miembro

PROTOCOLO PIM PROTOCOLO PIM ESPARCIDOESPARCIDO

• Este modo del protocolo utiliza la filosofía de árbol basado en centros.

• Pueden existir uno o más nodos “centrales” llamados RP (Rendezvous Point).

• Cada nodo que quiera recibir mensajes multicast de un cierto grupo necesita enviar un mensaje de unión al RP de ese grupo.

• Otra de las diferencias más importantes con PIM Dense Modees que, este último, envía mensajes multicast a todos los nodosa menos que hayan especificado que no querían recibir losmensajes mediante un “mensaje de poda”, en cambio, en PIMSparse Mode no recibirán los paquetes a menos que lo indiquenexplícitamente.

• Los destinos pueden solicitar a cada fuente usar un árbol deltipo SBT en vez de utilizar el RP. De esta manera, pueden coexistir las filosofías SBT y CBT en el mismo protocolo.

PROTOCOLO PIM PROTOCOLO PIM ESPARCIDOESPARCIDO

Receptor

fuentenodo RP

R P M ( Reverse Path Multicasting )

Para explicar este algoritmo es necesario conocer como funcionanlos otros algoritmos :

• Flooding (Inundación)• Spanning Tree ( Árbol de Distribución )• RPB( Reverse Path Broadcasting ) : Cada nodo del árbol tieneun mapa topológico del árbol, por lo tanto, sabe el caminomás corto hacia la fuente . Cuando un paquete es enviado el nodofinal sabe el camino más corto hacia la fuente.• TRPB ( Truncated Reverse Path Broadcasting ): si no haymiembros en la subred no transmite el mensaje.

En RPM es igual pero existen los “mensajes de poda”