IP Multicast

IP MulticastIP Multicast

ConceitosConceitos

Estrutura da ApresentaçãoEstrutura da Apresentação

Unicast X Unicast X MulticastMulticast

CaracterísticasCaracterísticas EndereçamentoEndereçamento Modelo de Modelo de

ServiçoServiço IGMPIGMP RPFRPF

Protocolos de Protocolos de RoteamentoRoteamento CaracterísticasCaracterísticas Principais Principais

Protocolos Intra-Protocolos Intra-domíniodomínio

Principais Principais Protocolos Entre-Protocolos Entre-domíniodomínio

Estrutura

Unicast X MulticastUnicast X Multicast

Host

Unicast

Host

Multicast

Unicast X Multicast 1

CaracterísticasCaracterísticas

RFC 1112RFC 1112 Cada grupo é identificado por um endereço Cada grupo é identificado por um endereço

classe Dclasse D Membros de um grupo podem estar em Membros de um grupo podem estar em

qualquer lugar da internetqualquer lugar da internet Membros podem entrar e sair dos grupos Membros podem entrar e sair dos grupos

indicando isto aos roteadoresindicando isto aos roteadores Roteadores utilizam protocolos de roteamento Roteadores utilizam protocolos de roteamento

multicast para gerenciar os gruposmulticast para gerenciar os grupos

Características 3

EndereçamentoEndereçamento

Os grupos utilizam a classe DOs grupos utilizam a classe D 224.0.0.0 até 239.255.255.255224.0.0.0 até 239.255.255.255

Endereços reservadosEndereços reservados 224.0.0.0 até 224.0.0.255 para a IANA224.0.0.0 até 224.0.0.255 para a IANA 239.0.0.0 até 239.255.255.255 para 239.0.0.0 até 239.255.255.255 para

utilização em domínios privados de multicastutilização em domínios privados de multicast Endereços livresEndereços livres

224.0.1.0 até 238.255.255.255224.0.1.0 até 238.255.255.255 233.0.0.0 utilizado por AS233.0.0.0 utilizado por AS

Características 4

Endereçamento para Endereçamento para Camada 2Camada 2

O endereço IP é utilizado para compor o endereço da camada 2:

32 Bits

23 Bits

24 Bits 24 Bits

48 Bits

01-00-5e-7f-00-0101-00-5e-7f-00-01

239.255.0.1239.255.0.1

Protocolos de Roteamento figura 1

Endereço para um ASEndereço para um AS

Exemplo AS rederio: 2715Exemplo AS rederio: 2715

233.10.155.0/24233.10.155.0/24

A 9BA 9B10 15510 1550xA9B0xA9B

Endereçamento figura 2

Modelo de ServiçoModelo de Serviço

Hosts

Roteadores

Protocolos Host-to-Router

Protocolos de Roteamento Multicast

Modelo de Serviço 5

Internet Group Internet Group Management Protocol—Management Protocol—IGMPIGMP

Hosts informam aos roteadores a que grupos Hosts informam aos roteadores a que grupos pertencempertencem

Roteadores perguntam a que grupos Roteadores perguntam a que grupos pertencem os hosts diretamente conectadospertencem os hosts diretamente conectados

Host envia mensagem informando que não Host envia mensagem informando que não participa mais de um grupoparticipa mais de um grupo

IGMP 6

IGMP—Participando de um IGMP—Participando de um GrupoGrupo

Host envia IGMP Report para participar do Host envia IGMP Report para participar do grupogrupo

224.1.1.1

Report

H1 H2

Entrando em um Grupo

• Roteador envia Queries periódicos para 224.0.0.1

Query

• Um membro do grupo por subnet responde

224.1.1.1

Report

•Outros membros evitam os Reports

224.1.1.1

EvitadoX

224.1.1.1

EvitadoX

Confirmando o GrupoDeixando um Grupo

• Host envia Leave para 224.0.0.2

Leave to224.0.0.2

224.1.1.1

• Router envia query específico para 224.1.1.1

Group SpecificQuery to 224.1.1.1

• Não recebe IGMP Report em ~3 segundos• Expira o tempo do Grupo 224.1.1.1

IGMP figura 30

Reverse Path ForwardingReverse Path Forwarding——RPFRPF

O roteador propaga o pacote O roteador propaga o pacote multicast por todas as interfaces multicast por todas as interfaces menos a de origemmenos a de origem

RPF 7

Unicast Route TableUnicast Route Table

NetworkNetwork IntfIntf MetricMetric

151.10.0.0/16151.10.0.0/16 E1E1 44

198.14.32.0/24198.14.32.0/24 S0S0 33

204.1.16.0/24204.1.16.0/24 E0E0 1111

S1

S0

E1

RPF Check indica sucesso!

Pacote Multicast dafonte 198.14.32.10

Pacote chega através dainterface correta!

E0

RPF figura 6

RPF - FuncionamentoRPF - Funcionamento

RPF - FuncionamentoRPF - Funcionamento

S1

S0

E1

RPF Check indica erro!

Pacote Multicast da fonte 151.10.3.21

Pacote chega através da interface errada!

E0

X Unicast Route TableUnicast Route Table

NetworkNetwork IntfIntf MetricMetric

151.10.0.0/16151.10.0.0/16 E1E1 44

198.14.32.0/24198.14.32.0/24 S0S0 33

204.1.16.0/24204.1.16.0/24 E0E0 1111

RPF figura 5

Árvores de DistribuiçãoÁrvores de Distribuição Source treeSource tree

–Utiliza mais memória (S x G), contudo percorre Utiliza mais memória (S x G), contudo percorre caminhos otimizados, minimizando o atrasocaminhos otimizados, minimizando o atraso

Shared treeShared tree–Utiliza menos memória (G), contudo percorre caminhos Utiliza menos memória (G), contudo percorre caminhos não otimizados, podendo introduzir atrasonão otimizados, podendo introduzir atraso

ProtocolProtocoloossPIM, MBGP, MSDPPIM, MBGP, MSDP

Protocolos de RoteamentoProtocolos de Roteamento

Protocolos de Roteamento 8

Source Distribution Tree Source Distribution Tree or or Shortest PathShortest Path

Receiver 1

E

BA D F

SourceNotation: (S, G) S = Source G = Group

C

Receiver 2


Shared Distribution TreeShared Distribution Tree

Receiver 1

B

E

A D (Shared Root) F

Source 1 Notation: (*, G) * = All Sources G = Group

C

Receiver 2

Source 2



Modelos de protocolosModelos de protocolos Dense-modeDense-mode

Procedimento com bProcedimento com broadcast roadcast ee prune prune Sparse-modeSparse-mode

Procedimento com Procedimento com joinjoin explícito explícito



PProtocolrotocoloos s ddense-modeense-modePressupõe a existência densa de Pressupõe a existência densa de gruposgrupos

Ramificação excluída não recebe os dadosRamificação excluída não recebe os dadosDVMRP—Distance Vector Multicast DVMRP—Distance Vector Multicast Routing ProtocolRouting ProtocolDense-mode PIM—Protocol Dense-mode PIM—Protocol Independent MulticastIndependent Multicast


PProtocolrotocoloos Sparse-modes Sparse-modePressupõe a existência esparsa de gruposPressupõe a existência esparsa de gruposUtiliza source ou Utiliza source ou shared distribution treesshared distribution treesProcedimento com Procedimento com joinjoin explícito explícito Join Join se se propaga propaga do receptor até a fonte do receptor até a fonte ouou Rendezvous Point (Sparse mode PIM) Rendezvous Point (Sparse mode PIM) ouou Core (Core Based Tree) Core (Core Based Tree)



Procedimento de bProcedimento de broadcast roadcast ee prune prune é é idealideal para grupos densamente para grupos densamente espalhadosespalhados

Source trees Source trees são criadas sob são criadas sob demanda, baseadas em RPFdemanda, baseadas em RPF

Protocol Independent Protocol Independent Multicasting–Dense Mode – Multicasting–Dense Mode – PIM-DMPIM-DM

PIM-DM 12

ExExeemplmploo PIM Dense PIM Dense ModeMode

Source

Receiver 2Receiver 1

DD FF

II

BB

CC

AA

EE

GG

HH



Initial Flood of Dataand Creation of State

Source


DD FF

II

BB

CC

AA

EE

GG

HH



Prune to Non-RPF Neighbor

Source

Prune


DD FF

II

BB

CC

AA

EE

GG

HH



C and D Assert to DetermineForwarder for the LAN, C Wins

Source

Asserts


DD FF

II

BB

CC

AA

EE

GG

HH



I Gets PrunedE’s Prune is IgnoredG’s Prune is Overridden

Source

Prune


Join Override

Prune

DD FF

II

BB

CC

AA

EE

GG

HH



Source

Graft


Receiver 1

New Receiver, I Sends Graft

DD FF

II

BB

CC

AA

EE

GG

HH



Source


Receiver 1

DD FF

II

BB

CC

AA

EE

GG

HH


Modelo de join explícitoModelo de join explícito Receptores são unidos aos Receptores são unidos aos Rendezvous Point (RP)Rendezvous Point (RP) Fontes são registradas nos Fontes são registradas nos RPRP Os dados fluem pela shared tree se encaminhado Os dados fluem pela shared tree se encaminhado

apenas para os lugares que os requisitaramapenas para os lugares que os requisitaram Checagem do RPF para a shared tree Checagem do RPF para a shared tree

utiliza os RPutiliza os RP Checagem do RPF para a source tree Checagem do RPF para a source tree

utiliza a fonteutiliza a fonte

Protocol Independent Protocol Independent Multicasting–Sparse Mode – Multicasting–Sparse Mode – PIM-SMPIM-SM

PIM-SM 13

ExExeemplmploo PIM Sparse PIM Sparse ModeMode

Receiver 1

B

E

A D

Source

C

Receiver 2

RP



Receiver 1

B

E

A D

Source Receiver 1 Joins Group GC Creates (*, G) State, Sends(*, G) Join to the RP

C

Receiver 2

RP

Join



Receiver 1

B

E

A RP D

Source RP Creates (*, G) State

C

Receiver 2



Receiver 1

B

E

A RP D

Source Source Sends DataA Sends Registers to the RP

C

Receiver 2

Register



Receiver 1

B

E

A RP D

Source RP de-encapsulates RegistersForwards Data Down the Shared TreeSends Joins Towards the Source

C

Receiver 2

Join Join



Receiver 1

B

E

A RP D

Source RP Sends Register-Stop OnceData Arrives Natively

C

Receiver 2

Register-Stop



Receiver 1

B

E

A RP D

Source C Sends (S, G) Joins to Join theShortest Path (SPT) Tree

C

Receiver 2

(S, G) Join



Receiver 1

B

E

A RP D

Source When C Receives Data Natively,It Sends Prunes Up the RP tree forthe Source. RP Deletes (S, G) OIF andSends Prune Towards the Source

C

Receiver 2

(S, G) RP Bit Prune

(S, G) Prune



Receiver 1

B

E

A RP D

Source New Receiver 2 JoinsE Creates State and Sends (*, G) Join

C

Receiver 2

(*, G) Join



Receiver 1

B

E

A RP D

Source C Adds Link Towards E to the OIFList of Both (*, G) and (S, G)Data from Source Arrives at E

C

Receiver 2



Receiver 1

B

E

A RP D

Source New Source Starts SendingD Sends Registers, RP Sends JoinsRP Forwards Data to Receiversthrough Shared Tree

C

Receiver 2

Source 2

Register


Multicast Source Discovery Multicast Source Discovery ProtocolProtocol——MSDPMSDP

Comunicação entre domínios PIM-Comunicação entre domínios PIM-SMSM

Anuncia fontes e grupos, através Anuncia fontes e grupos, através de SAde SA

Paridade entre roteadores MSDPParidade entre roteadores MSDP

MSDP 14

MSDPMSDP

RP

Domínio A

PIM-SM

RP

PIM-S

M

Domínio B

Comunicação via MSDP

Source Receiver

Mensagem SA

Mensagem de

Registro


Multiprotocol Border Multiprotocol Border Gateway ProtocolGateway Protocol——MBGPMBGP

RFC 2283RFC 2283 Não propaga informação sobre o Não propaga informação sobre o

estado do Multicastestado do Multicast Necessita do PIM para compor as Necessita do PIM para compor as

árvores de distribuiçãoárvores de distribuição Tabela diferenciadas Tabela diferenciadas

Unicast/MulticastUnicast/Multicast

MBGP 15

UtilizaçãoUtilização

Vídeo conferênciaVídeo conferência Vídeo sob-demandaVídeo sob-demanda Ensino à distânciaEnsino à distância TreinamentoTreinamento TV e RadioTV e Radio Dados em tempo realDados em tempo real White boardWhite board

Utilização 16

Rede Rio MulticastRede Rio Multicast

Multicast Entre-DomíniosMulticast Entre-DomíniosMulticast da InstituiçãoMulticast da Instituição

Estações (hosts-to-routers):Estações (hosts-to-routers): IGMPIGMP

Roteadores (Multicast Forwarding Roteadores (Multicast Forwarding Protocol):Protocol):

PIM Sparse ModePIM Sparse Mode

Roteamento Multicast entre domíniosRoteamento Multicast entre domínios MBGP MBGP

Multicast Source DiscoveryMulticast Source Discovery MSDP with PIM-SMMSDP with PIM-SM

SourceY

SourceX

DRRP

RP

DRDRIGMP PIM-SM

CGMPMBGP

MSDP

RedeRio

CBPF

UFRJ

FioCruz PUC

Rede Rio Multicast 17

PIM-SM

ConclusãoConclusão

Dimimui processamento Otimiza os enlaces Permite aplicações distribuídas Existência de pacotes descartados

e duplicados Não evita congestionamentos Ausência de gerenciamento

Conclusão 18

Otimização da utilização da Otimização da utilização da rederede

Exemplo: Streaming de AudioTodos os clientes recebendo os mesmos 8Kbps de audio

0

0.2

0.4

0.6

0.8

Trafego em Mbps

1 20 40 60 80 100

# Clientes

Multicast

Unicast

Conclusão figura 28

Otimização da utilização da Otimização da utilização da rederede

0 1000 2000 3000

100

1000

5000

Multicast

Unicast

Número de horas para completar uma transferência de arquivo com 100 MB

Nú

mer

o d

e U

suár

ios

Conclusão figura 29

BibliografiaBibliografia

IP Multicast InitiativeIP Multicast Initiative – http://www.ipmulticast.comhttp://www.ipmulticast.com

IBM RedBooksIBM RedBooks – http://www.redbooks.ibm.com/http://www.redbooks.ibm.com/

SprintLink MulticastSprintLink Multicast– http://www.sprintlink.net/multicast/http://www.sprintlink.net/multicast/

Multicast Services CiscoMulticast Services Cisco– http://www.cisco.com/warp/public/732/Tech/multicasthttp://www.cisco.com/warp/public/732/Tech/multicast

// Soluções Multicasting na InternetSoluções Multicasting na Internet

– httphttp://penta.ufrgs.br/rc952/trab2/hl_intro.html://penta.ufrgs.br/rc952/trab2/hl_intro.html

Documents

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