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IP Multicast

IP Multicast. Conceitos. Unicast X Multicast Características Endereçamento Modelo de Serviço IGMP RPF. Protocolos de Roteamento Características Principais Protocolos Intra-domínio Principais Protocolos Entre-domínio. Estrutura da Apresentação. Estrutura. Unicast X Multicast. Unicast.

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IP Multicast

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Presentation Transcript

  1. IP Multicast Conceitos

  2. Unicast X Multicast Características Endereçamento Modelo de Serviço IGMP RPF Protocolos de Roteamento Características Principais Protocolos Intra-domínio Principais Protocolos Entre-domínio Estrutura da Apresentação Estrutura

  3. Unicast X Multicast Unicast Host Multicast Host Unicast X Multicast 1

  4. Características • RFC 1112 • Cada grupo é identificado por um endereço classe D • Membros de um grupo podem estar em qualquer lugar da internet • Membros podem entrar e sair dos grupos indicando isto aos roteadores • Roteadores utilizam protocolos de roteamento multicast para gerenciar os grupos Características 3

  5. Endereçamento • Os grupos utilizam a classe D • 224.0.0.0 até 239.255.255.255 • Endereços reservados • 224.0.0.0 até 224.0.0.255 para a IANA • 239.0.0.0 até 239.255.255.255 para utilização em domínios privados de multicast • Endereços livres • 224.0.1.0 até 238.255.255.255 • 233.0.0.0 utilizado por AS Características 4

  6. Endereçamento para Camada 2 O endereço IP é utilizado para compor o endereço da camada 2: 32 Bits 23 Bits 239.255.0.1 01-00-5e-7f-00-01 24 Bits 24 Bits 48 Bits Protocolos de Roteamento figura 1

  7. A 9B 10 155 Endereço para um AS Exemplo AS rederio: 2715 0xA9B 233.10.155.0/24 Endereçamento figura 2

  8. Modelo de Serviço Protocolos Host-to-Router Hosts Roteadores Protocolos de Roteamento Multicast Modelo de Serviço 5

  9. Internet Group Management Protocol—IGMP • Hosts informam aos roteadores a que grupos pertencem • Roteadores perguntam a que grupos pertencem os hosts diretamente conectados • Host envia mensagem informando que não participa mais de um grupo IGMP 6

  10. 224.1.1.1 224.1.1.1 224.1.1.1 224.1.1.1 224.1.1.1 X X Leave to 224.0.0.2 Report Evitado Report Evitado Group Specific Query to 224.1.1.1 Query IGMP—Participando de um Grupo Confirmando o Grupo Deixando um Grupo Entrando em um Grupo H2 H1 • Host envia Leave para 224.0.0.2 • Roteador envia Queries periódicos para 224.0.0.1 • Router envia query específico para 224.1.1.1 • Um membro do grupo por subnet responde • Host envia IGMP Report para participar do grupo • Não recebe IGMP Report em ~3 segundos • Outros membros evitam os Reports • Expira o tempo do Grupo 224.1.1.1 IGMP figura 30

  11. Reverse Path Forwarding—RPF • O roteador propaga o pacote multicast por todas as interfaces menos a de origem RPF 7

  12. Unicast Route Table Network Intf Metric 151.10.0.0/16 E1 4 198.14.32.0/24 S0 3 204.1.16.0/24 E0 11 RPF - Funcionamento Pacote Multicast da fonte 198.14.32.10 RPF Check indica sucesso! S0 S1 E0 E1 Pacote chega através da interface correta! RPF figura 6

  13. Unicast Route Table Network Intf Metric 151.10.0.0/16 E1 4 198.14.32.0/24 S0 3 204.1.16.0/24 E0 11 RPF - Funcionamento Pacote Multicast da fonte 151.10.3.21 X RPF Check indica erro! S0 S1 E0 E1 Pacote chega através da interface errada! RPF figura 5

  14. Protocolos de Roteamento • Árvores de Distribuição • Source tree • Utiliza mais memória (S x G), contudo percorre caminhos otimizados, minimizando o atraso • Shared tree • Utiliza menos memória (G), contudo percorre caminhos não otimizados, podendo introduzir atraso • Protocolos • PIM, MBGP, MSDP Protocolos de Roteamento 8

  15. Source Notation: (S, G) S = Source G = Group A B D F C E Receiver 1 Receiver 2 Source Distribution Tree or Shortest Path Protocolos de Roteamento figura 7

  16. Shared Distribution Tree Source 1 Notation: (*, G) * = All Sources G = Group Source 2 A B F D (Shared Root) C E Receiver 1 Receiver 2 Protocolos de Roteamento figura 8

  17. Protocolos de Roteamento • Modelos de protocolos • Dense-mode • Procedimento com broadcast e prune • Sparse-mode • Procedimento com join explícito Protocolos de Roteamento 9

  18. Protocolos de Roteamento • Protocolos dense-mode • Pressupõe a existência densa de grupos • Ramificação excluída não recebe os dados • DVMRP—Distance Vector Multicast Routing Protocol • Dense-mode PIM—Protocol Independent Multicast Protocolos de Roteamento 10

  19. Protocolos de Roteamento • Protocolos Sparse-mode • Pressupõe a existência esparsa de grupos • Utiliza source ou shared distribution trees • Procedimento com join explícito • Join se propaga do receptor até a fonte ou Rendezvous Point (Sparse mode PIM) ou Core (Core Based Tree) Protocolos de Roteamento 11

  20. Protocol Independent Multicasting–Dense Mode – PIM-DM • Procedimento de broadcast e prune é ideal para grupos densamente espalhados • Source trees são criadas sob demanda, baseadas em RPF PIM-DM 12

  21. A B G C D F H E I Exemplo PIM Dense Mode Source Receiver 1 Receiver 2 Protocolos de Roteamento figura 9

  22. A B G C D F H E I Exemplo PIM Dense Mode Source Initial Flood of Dataand Creation of State Receiver 1 Receiver 2 Protocolos de Roteamento figura 10

  23. A B G C D F H E I Exemplo PIM Dense Mode Source Prune to Non-RPF Neighbor Prune Receiver 1 Receiver 2 Protocolos de Roteamento figura 11

  24. A B G C D F H E I Exemplo PIM Dense Mode Source C and D Assert to DetermineForwarder for the LAN, C Wins Asserts Receiver 1 Receiver 2 Protocolos de Roteamento figura 12

  25. A B G C D F H E I Exemplo PIM Dense Mode Source I Gets Pruned E’s Prune is Ignored G’s Prune is Overridden Prune Join Override Prune Receiver 1 Receiver 2 Protocolos de Roteamento figura 13

  26. A B G C D F H E I Exemplo PIM Dense Mode Source New Receiver, I Sends Graft Graft Receiver 1 Receiver 2 Receiver 3 Protocolos de Roteamento figura 14

  27. A B G C D F H E I Exemplo PIM Dense Mode Source Receiver 1 Receiver 2 Receiver 3 Protocolos de Roteamento figura 15

  28. Protocol Independent Multicasting–Sparse Mode – PIM-SM • Modelo de join explícito • Receptores são unidos aos Rendezvous Point (RP) • Fontes são registradas nos RP • Os dados fluem pela shared tree se encaminhado apenas para os lugares que os requisitaram • Checagem do RPF para a shared tree utiliza os RP • Checagem do RPF para a source tree utiliza a fonte PIM-SM 13

  29. Exemplo PIM Sparse Mode Source A B D RP C E Receiver 1 Receiver 2 Protocolos de Roteamento figura 16

  30. Exemplo PIM Sparse Mode Receiver 1 Joins Group GC Creates (*, G) State, Sends(*, G) Join to the RP Source A B D RP Join C E Receiver 1 Receiver 2 Protocolos de Roteamento figura 17

  31. Exemplo PIM Sparse Mode RP Creates (*, G) State Source A B D RP C E Receiver 1 Receiver 2 Protocolos de Roteamento figura 18

  32. Exemplo PIM Sparse Mode Source Sends DataA Sends Registers to the RP Source Register A B D RP C E Receiver 1 Receiver 2 Protocolos de Roteamento figura 19

  33. Exemplo PIM Sparse Mode RP de-encapsulates RegistersForwards Data Down the Shared TreeSends Joins Towards the Source Source Join Join A B D RP C E Receiver 1 Receiver 2 Protocolos de Roteamento figura 20

  34. Exemplo PIM Sparse Mode RP Sends Register-Stop OnceData Arrives Natively Source Register-Stop A B D RP C E Receiver 1 Receiver 2 Protocolos de Roteamento figura 21

  35. Exemplo PIM Sparse Mode C Sends (S, G) Joins to Join theShortest Path (SPT) Tree Source A B D RP (S, G) Join C E Receiver 1 Receiver 2 Protocolos de Roteamento figura 22

  36. Exemplo PIM Sparse Mode When C Receives Data Natively,It Sends Prunes Up the RP tree forthe Source. RP Deletes (S, G) OIF andSends Prune Towards the Source Source (S, G) Prune A B D RP (S, G) RP Bit Prune C E Receiver 1 Receiver 2 Protocolos de Roteamento figura 23

  37. Exemplo PIM Sparse Mode New Receiver 2 JoinsE Creates State and Sends (*, G) Join Source A B D RP (*, G) Join C E Receiver 1 Receiver 2 Protocolos de Roteamento figura 24

  38. Exemplo PIM Sparse Mode C Adds Link Towards E to the OIFList of Both (*, G) and (S, G)Data from Source Arrives at E Source A B D RP C E Receiver 1 Receiver 2 Protocolos de Roteamento figura 25

  39. Exemplo PIM Sparse Mode New Source Starts SendingD Sends Registers, RP Sends JoinsRP Forwards Data to Receiversthrough Shared Tree Source Register Source 2 A B D RP C E Receiver 1 Receiver 2 Protocolos de Roteamento figura 26

  40. Multicast Source Discovery Protocol—MSDP • Comunicação entre domínios PIM-SM • Anuncia fontes e grupos, através de SA • Paridade entre roteadores MSDP MSDP 14

  41. Mensagem de Registro Comunicação via MSDP Mensagem SA Source Receiver MSDP RP RP PIM-SM PIM-SM Domínio A Domínio B Protocolos de Roteamento figura 27

  42. Multiprotocol Border Gateway Protocol—MBGP • RFC 2283 • Não propaga informação sobre o estado do Multicast • Necessita do PIM para compor as árvores de distribuição • Tabela diferenciadas Unicast/Multicast MBGP 15

  43. Utilização • Vídeo conferência • Vídeo sob-demanda • Ensino à distância • Treinamento • TV e Radio • Dados em tempo real • White board Utilização 16

  44. Rede Rio Multicast CBPF MSDP Source Y Source X RP DR UFRJ RP PIM-SM RedeRio MBGP CGMP DR PIM-SM IGMP DR PUC FioCruz Multicast Entre-Domínios Multicast da Instituição • Estações (hosts-to-routers): • IGMP • Roteadores (Multicast Forwarding Protocol): • PIM Sparse Mode • Roteamento Multicast entre domínios • MBGP • Multicast Source Discovery • MSDP with PIM-SM Rede Rio Multicast 17

  45. Conclusão • Dimimui processamento • Otimiza os enlaces • Permite aplicações distribuídas • Existência de pacotes descartados e duplicados • Não evita congestionamentos • Ausência de gerenciamento Conclusão 18

  46. Otimização da utilização da rede Exemplo: StreamingdeAudio Todos os clientes recebendo os mesmos 8Kbps de audio Multicast Unicast 0.8 0.6 Trafego em Mbps 0.4 0.2 0 1 20 40 60 80 100 # Clientes Conclusão figura 28

  47. Otimização da utilização da rede Número de Usuários Número de horas para completar uma transferência de arquivo com 100 MB Conclusão figura 29

  48. Bibliografia • IP Multicast Initiative • http://www.ipmulticast.com • IBM RedBooks • http://www.redbooks.ibm.com/ • SprintLink Multicast • http://www.sprintlink.net/multicast/ • Multicast Services Cisco • http://www.cisco.com/warp/public/732/Tech/multicast/ • Soluções Multicasting na Internet • http://penta.ufrgs.br/rc952/trab2/hl_intro.html

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