Multicast

1. Készítette: Régeni Éva, 541. Multicast • Ismerősen hangzik? • Software upgrade elküldése azokhoz a felhasználókhoz, akik ezt igénylik • Whiteboard vagy telekonferencia, amely osztott a résztvevők között • Osztott, interaktív virtuális környezet, vagy többtagú játékok (Quake)

2. Multicast TCP/IP fölötti Multicast • Mi is az a Multicast? • Unicast, Broadcast probléma • Multicast címek • Hoszt szintek • Multicast datagram küldése • Multicast datagram fogadása • Az Mbone • IGMP Protokoll • Multicast routing algoritmusok • Multicast routing az Interneten

3. TCP/IP fölötti Multicast Mi is az a Multicast? • szükséglet • Multicast a megoldás: • ha olyan információnk van, amelyet Interneten keresztül több hosztnak tovább kell küldenünk • Tévé, rádió hasonlat: • csak azt a kanálist látod, hallgatod, amelyik érdekel

4. TCP/IP fölötti Multicast Unicast, Broadcast probléma • Unicast: • egy küldő folyamat, egy fogadó • A TCP unicast orientált • Az UDP-nél is működik a unicast • évekig elégségesnek bizonyult az Internet számára

5. Unicast, Broadcast probléma • 1993: 4.4 BSD • A multicast legelső implementációja • Változik az Internet • Már nem elég: • kapcsolat a hostokkal • mail • FTP • Az emberek: • képeket akartak látni mások honlapján • majd hallani és látni is akarták ezeket az embereket

6. Unicast, Broadcast probléma • Honlapok nézegetése unicast-el • megengedhető a költség • Audio/Video forgalom: 2 lehetőség • Külön unicast kapcsolat minden fogadóval • hatalmas sávszélesség igény • Broadcast • nem minden hostot érdekel, aki a LAN-on belül van • olyat is érdekel, aki a LAN-on kívűl van • Megoldás: egy speciális cím • A hosztok, akik elhatározták, hogy csatlakoznak a konferenciához, tudatában lesznek a csomagoknak, elolvassák és átadják az IP rétegeknek.

7. Unicast, Broadcast probléma

8. Unicast, Broadcast probléma • Speciális csomagok: • IP csomagok • Különbség a routing algoritmusban van

9. TCP/IP fölötti Multicast Multicast címek • Multicast címzés • Minden IP datagram, amely 1110-val kezdődik, IP multicast datagram • Maradék 28 bit: • a cél multicast csoportot azonosítja

10. Multicast címek Datagram: csoportnak címzett Datagram másolata: a fogadóknak

11. Multicast címek

12. Multicast címek • Jól ismert Multicast csoportok: • 224.0.0.1 – minden host • 224.0.0.2 – minden router • 224.0.0.4 – minden DUMRP router • 224.0.0.5 – minden OSPF router • 224.0.0.13 – minden PIM router • Mindenképp lefoglalt: • 224.0.0.0 – 224.0.0.255 lokális célokra • 239.0.0.0 - 239.255.255.255 adminisztratív célokra

13. TCP/IP fölötti Multicast Host szintek • 0 – szint: nincs IP Multicast támogatás • 1 – szint: küldésre, de nem fogadásra szolgáló IP Multicast támogatás • 2 – szint: teljes IP Multicast támogatás • Tartalmazniuk kell IGMP (Internet Group Managment Protocol) implementációt a TCP/IP stacken

14. TCP/IP fölötti Multicast Multicast datagram küldése • A Multicast forgalmat UDP-vel kezelik a szállítási rétegben • Kutatások folynak: Multicast Transport Protocols • Az applikáció: megnyitja az UDP socket-et, kitölti D-osztályú multicast címmel a cél mezőt

15. Multicast datagram küldése • TTL (Time To Live) • ellenőrzi a datagram megmaradási idejét • „threshold” – milyen messzire terjed a multicast forgalom a routerekre nézve • Loopback • ha 2 – szintű a küldő host, visszajön neki is egy másolat • kikapcsolható opció • Interface kiválasztás • több hálózathoz csatlakozó hostok eldöntik, melyik interface-t használják küldésre

16. Multicast datagram küldése

17. Multicast datagram küldése • Multicast Transport Protocols • RTP (Real-Time Transport Protocol) • SRM (Scalable Reliable Multicast) • URGC (Uniform Reliable Group Communication Protocol) • Muse • MFTP (Multicast File Transfer Protocol) • LBRM (Log-Based Receiver-reliable Multicast) • STORM (Structure Oriented Resilient Multicast)

18. TCP/IP fölötti Multicast Multicast datagram fogadása • Multicast csoporthoz való csatlakozás • a kernel értesítése • a datagramokat a hardware vagy IP réteg megszűri • a csatlakozás sajátos interface-en történik • Multicast csoportból való kilépés • a kernel értesítése • nem folyamatonkénti, de hosztkénti tagság

19. TCP/IP fölötti Multicast Az MBone • A multicast legnagyobb hátránya: • Több száz hoszt, és legfőképp a routerek nem támogatják => • Új felszerelés • Operációs rendszer módosítása • Multicast szigetek • Nehéz kommunikáció

20. Az MBone • Megoldás: • virtuális multicast hálózat • multicast szigetek • multicast alagút • Mbone: egy virtuális hálózat, amely alapját multicast szigetek képezik, amelyeket multicast alagutak kötnek össze egymással

21. TCP/IP fölötti Multicast IGMP Protokoll • Internet Group Managment Protocol • lokális • célja limitált • a hoszt és a „first hop” router között

22. IGMP protokoll • IGMP üzenet típusok: • membership query • Általános • Sajátos • membership report • leave group (opcionális)

23. IGMP protokoll • IGMP üzenet: • IP csomagban van • Formátuma: • Típus (8 bit) • Maximális válasz idő (8 bit) • Checksum (16 bit) • Multicast csoport címe (32 bit)

24. TCP/IP fölötti Multicast Multicast routing algoritmusok • Az általános eset • Csoport-megosztott fát használva • Forrásra alapuló fákat használva

25. Multicast routing algoritmusok • A multicast routing célja: egy olyan linkekből álló fát találni, amely összekapcsolja a multicast csoporthoz tartozó hosztokat tartalmazó routereket • multicast csomagok haladnak a fán • a fa olyan routert is tartalmazhat, amelynek nincs a csoporthoz csatlakozó hosztja

26. Multicast routing algoritmusok Csoport-megosztott (Group-shared) fa • Egyetlen fa az illető multicast csoport számára • N hoszt. 1 fa. 1 multicast csoport. • multicast csomagok csak ezeken a linkeken haladnak • a linkek kétirányúak • link költség

27. Multicast routing algoritmusok • Steiner Fa probléma • Minimális link költségű fa keresése • NP-teljes • Internet multicast routing algoritmus • Központi csomópontra alapuló megközelítés • Központi csomópont • Csatlakozási üzenet • Internet multicast routing algoritmus

28. Multicast routing algoritmusok Forrásra alapuló (Source-based) fák • Saját routing fa minden küldő számára • N hoszt. N fa. 1 multicast csoport. • bizonyos linkek egyirányúak

29. Multicast routing algoritmusok • Link state algoritmus • Dijkstra link state routing algoritmusa • a legkisebb költségű utak egyesítése • minden link költségének ismerete • RPF (reverse path forwarding) algoritmus • kevesebb link állapot információ ismerete • multicast router: • Ha rajta van a forrástól hozzá vezető legrövidebb úton minden kimenő linknek továbbküldi a csomagot • Ha nincs rajta, ejti a csomagot

30. TCP/IP fölötti Multicast Multicast routing az Interneten • Standard Internet multicast routing protokollok: • DVMRP • MOSPF • PIM • Egyéb protokollok: • CBT • BGMP

31. Multicast routing az Interneten • DVMRP • Distance Vector Multicast Routing Protocol • az első multicast routing protokoll az Interneten • távolság vektor routing algoritmus • RPF algoritmus

32. Multicast routing az Interneten • MOSPF • Multicast Open Shortest Path First Protocol • AS-en belül működik • kiterjeszti az OSPF-t • RPF algoritmus

33. Multicast routing az Interneten • PIM • Protocol Independent Multicast routing protokoll • független a unicast protokolltól • 2 eset • Dense - RPF • Sparse – központi-alapú megközelítés

34. Multicast routing az Interneten • CBT • Core Based Tree multicast routing protokoll • kétirányú csoport-megosztott fa • egyetlen központi csomópont

35. Multicast routing az Interneten • BGMP • Border Gateway Multicast Protocol • inter-AS rendszer multicast routing • csoport-osztott fa megközelítés

36. Dokumentáció • James F. Kurose, Keith W. Ross: Computer Networking – A top down approach Featuring the Internet • Juan-Mariano de Goyeneche: Multicast Over TCP/IP HOWTO