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IP Multicast : o que é?

IP Multicast : o que é?. RFC 1112. “IP multicasting is the transmission of an IP datagram to a ‘host group’, a set of zero or more hosts identified by a single IP destination”. IP Multicast : o que é?. Grupo multicast (endereço IP classe D) Vinculação dinâmica de fontes e receptores

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IP Multicast : o que é?

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Presentation Transcript

  1. IP Multicast : o que é? • RFC 1112 “IP multicasting is the transmission of an IP datagram to a ‘host group’, a set of zero or more hosts identified by a single IP destination”

  2. IP Multicast : o que é? • Grupo multicast (endereço IP classe D) • Vinculação dinâmica de fontes e receptores • Duplicação de fluxos na camada de rede

  3. Multicast versus Unicast Unicast Links Streams

  4. Multicast versus Unicast Multicast Links Streams

  5. Vantagens com Multicast • Escalabilidade: sem duplicação de fluxos • Redução de congestionamentos • Melhor utilização de banda • Suporte estrutural e eficiente a aplicações distribuídas • Modelo consistente de distribuição de conteúdo

  6. Desvantagens com Multicast Multicast é baseado em UDP • Entrega de pacotes no estilo best effort • Sem mecanismo de controle de fluxo • Duplicação de pacotes • Sem mecanismos de ordenamento de pacotes

  7. Multicast - Aplicações “Multicast enables coordination - it is well suited to loosely coupled distributed systems (of people, servers, databases, processes, devices ...)” RFC 3170

  8. Multicast - Aplicações • Conferências multimídia • Distribuição de dados • Multicast de dados em tempo real • Simulações e Games

  9. Multicast - Aplicações • Um-para-muitos (1toM) • distribuição programada de áudio/vídeo • push media: notícias, clima, esportes, etc. • distribuição de arquivos e caching • anúncios • monitoração

  10. Multicast - Aplicações • Muitos-para-muitos (MtoM) • conferências multimídia • processamento distribuído • jogos com múltiplos jogadores • colaboração

  11. Multicast - Endereçamento • Endereços Classe D: primeiros 4 bits do endereço devem ser 1110: 224.0.0.0 - 239.255.255.255 • Para associar um host ao um grupo multicast (= end. multicast) usa-se o protocolo IGMP entre host e roteador.

  12. Roteamento multicast: indicação do problema • Objetivo: encontrar uma árvore (ou árvores) conectando roteadores que possuam membros de grupo multicast local  Árvore: não são todos os caminhos entre os roteadores usados  Baseada na fonte: uma árvore diferente de cada transmissor para os receptores  Árvore compartilhada: a mesma árvore é usada por todos o membros do grupo

  13. Roteamento multicast: indicação do problema(2)

  14. Métodos para construir multicast trees Métodos:  Árvore baseada na fonte: uma árvore por origem  Shortest path trees  Repasse pelo caminho reverso  Árvore compartilhada pelo grupo: grupo usa uma árvore  Minimal spanning (Steiner)  Center-based trees

  15. 2 1 5 3 4 6 i Shortest Path Tree  mcast forwarding tree: árvore de rotas de caminho mais curto da origem para todos os receptores  Algoritmo de Dijkstra S: source LEGENDA R1 R4 roteador com membro de grupo anexado R2 roteador sem nenhum membro de grupo anexado R5 link usado para encaminhamento, i indica link de ordem adicionado por algoritmo R3 R7 R6

  16. Reverse Path Forwarding if (datagramamcastrecebido no link de entrada do menorcaminho de retorno à origem) thendisparadatagramasparatodosos links de saída elseignoradatagrama  Baseia-se no conhecimento dos roteadores sobre caminhos de unicast mais curtos dele até o transmissor  Cada roteador possui comportamento de encaminhamento simples:

  17. Reverse Path Forwarding: exemplo S: source LEGENDA R1 R4 roteador com membro de grupo anexado R2 roteador sem nenhum membro de grupo anexado R5 datagrama será encaminhado R3 R7 R6 datagrama não será encaminhado Resultado é um reverse SPT de origem específica.  Pode ser uma má escolha com links assimétricos

  18. Reverse Path Forwarding: pruning  Árvores de encaminhamento contêm subárvores com membros de grupo sem multicast  Não necessita encaminhar datagramas por subárvores abaixo  Mensagens “prune” são enviadas por upstream pelo roteador com membros de grupo sem nenhum downstream LEGENDA S: source R1 roteador com membro de grupo anexado R4 roteador sem nenhum membro de grupo anexado R2 P P R5 mensagem prune links com encaminhamento multicast P R3 R7 R6

  19. Shared-Tree Steiner Tree  Steiner Tree: árvore de custo mínimo conectando todos os roteadores com membros de grupo anexados  Problema é NP-completo  Existe uma heurística excelente  Não é usado na prática:  Complexidade computacional  Informação sobre toda a rede é necessária  Monolítica: reexecuta sempre que um roteador precisa se juntar/deixar.

  20. Center-based trees  Única árvore de entrega compartilhada por todos  Um roteador é identificado como “centro” da árvore para se juntar:  Roteador de borda envia uma join-msg unicast endereçada ao roteador de centro  join-msg“processada” pelos roteadores intermediários e encaminhada rumo ao centro  join-msg ou encontra um ramo da árvore para seu centro, ou chega até o centro  O caminho tomado pela join-msg torna-se um novo ramo da árvore para esse roteador

  21. Center-based trees: um exemplo Suponha que R6 foi escolhido como centro: LEGENDA R1 roteador com membro de grupo anexado R4 3 roteador sem nenhum membro de grupo anexado R2 2 1 R5 ordem de caminho onde são geradas mensagens join R3 1 R7 R6

  22. Tunelamento P.: Como conectar “ilhas” de roteadores multicast num “mar” de roteadores unicast? topologia lógica topologia física  Datagrama mcast encapsulado dentro de um datagrama “normal” (sem endereço mcast)  O datagrama IP normal é enviado pelo “túnel” via unicast IP regular para o roteador mcast receptor  O roteador mcast receptor desencapsula para obter o datagrama mcast

  23. Endereço Anycast • Um único endereço IP atribuído a várias interfaces espalhadas numa rede • Datagrama destinado a um endereço anycast é entregue em apenas uma interface • Prefixo anunciado (IGP + BGP) a partir de múltiplas origens • Interface de destino determinada a partir dos protocolos de roteamento (mais “próxima”) • Potencialmente útil para a criação de sistemas de alta disponibilidade

  24. Endereço Anycast (2) • Exemplo de uso: DNS root-servers • Redução no retardo das requisições para root-servers • Melhor balanceamento da carga • Escalabilidade e disponibilidade • Serviço com mais imunidade a ataques de DDOS • Sistema Autônomo é formado por “ilhas” - não há rede interna interligando os roteadores de borda!!!

  25. IPv6 • Motivação inicial:o espaço deendereços de 32-bits em processo de esgotamento. • Motivações adicionais: • melhorar o formato do header para permitir maior velocidade de processamento e de transmissão • mudanças no header para incorporar mecanismos de controle de QOS • necessidade de maior simplicidade para renumeração e autoconfiguração • IPv6 formato dos datagramas: • cabeçalho fixo de 40 bytes • não é permitida fragmentação

  26. IPv6 Header

  27. IPv6 Header (2) Priority: permitir definir prioridades diferenciadas para vários fluxos de informação Flow Label: identifica datagramas do mesmo “fluxo.” (conceito de “fluxo” não é bem definido). Next header: identifica o protocolo da camada superior ou um header auxiliar

  28. Formato do endereço IPv6

  29. Formato do endereço Ipv6 (2)

  30. Outras mudanças do IPv4 • Checksum:removidointeiramente para reduzir o tempo de processamentoemcada hop • Options:sãopermitidas, mas sãoalocadasemcabeçalhossuplementares, indicadospelo campo “Next Header” • ICMPv6: nova versão de ICMP • tipos de mensagensadicionais , ex. “Packet Too Big” • funções de gerenciamento de grupos multicast • SLAAC e NDP: Stateless Address AutoConfigurationusandoNeighbor Discovery Protocol (fe80::/64)

  31. Transição do IPv4 para IPv6 • Nem todos os roteadores poderão ser atualizados simultaneamente • não haverá um dia da virada universal • A rede deverá operar com os dois tipos de datagramas simultaneamente presentes • Duas abordagens propostas: • Dual Stack: algusn roteadores com pilhas de protocolos duais (v6, v4) podem trocar pacotes nos dois formatos e traduzir de um formato para o outro • Tunneling: IPv6 transportado dentro de pacotes IPv4 entre roteadores IPv4

  32. Dual Stack Approach

  33. Tunneling IPv6 dentro do IPv4 onde necessário

  34. Update da ARIN sobre IPv6 • IPv4 status, free pool da IANA terminou! • Quando sobraram apenas cinco /8's, foi um /8 para cada RIR • Alocações de IPv6 crescem exponencialmente • APNIC já está usando seu último /8 • Previsão de esgotamento das faixas livres da LACNIC em 2014

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