ip multicast
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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. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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
Protocolos de Roteamento figura 7
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
Protocolos de Roteamento figura 8
Protocolos de RoteamentoProtocolos de Roteamento
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
Protocolos de Roteamento 9
Protocolos de RoteamentoProtocolos de Roteamento
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
Protocolos de Roteamento 10
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)
Protocolos de RoteamentoProtocolos de Roteamento
Protocolos de Roteamento 11
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
Protocolos de Roteamento figura 9
ExExeemplmploo PIM Dense PIM Dense ModeMode
Initial Flood of Dataand Creation of State
Source
Receiver 2Receiver 1
DD FF
II
BB
CC
AA
EE
GG
HH
Protocolos de Roteamento figura 10
ExExeemplmploo PIM Dense PIM Dense ModeMode
Prune to Non-RPF Neighbor
Source
Prune
Receiver 2Receiver 1
DD FF
II
BB
CC
AA
EE
GG
HH
Protocolos de Roteamento figura 11
ExExeemplmploo PIM Dense PIM Dense ModeMode
C and D Assert to DetermineForwarder for the LAN, C Wins
Source
Asserts
Receiver 2Receiver 1
DD FF
II
BB
CC
AA
EE
GG
HH
Protocolos de Roteamento figura 12
ExExeemplmploo PIM Dense PIM Dense ModeMode
I Gets PrunedE’s Prune is IgnoredG’s Prune is Overridden
Source
Prune
Receiver 2Receiver 1
Join Override
Prune
DD FF
II
BB
CC
AA
EE
GG
HH
Protocolos de Roteamento figura 13
ExExeemplmploo PIM Dense PIM Dense ModeMode
Source
Graft
Receiver 2Receiver 3
Receiver 1
New Receiver, I Sends Graft
DD FF
II
BB
CC
AA
EE
GG
HH
Protocolos de Roteamento figura 14
ExExeemplmploo PIM Dense PIM Dense ModeMode
Source
Receiver 2Receiver 3
Receiver 1
DD FF
II
BB
CC
AA
EE
GG
HH
Protocolos de Roteamento figura 15
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
Protocolos de Roteamento figura 16
ExExeemplmploo PIM Sparse PIM Sparse ModeMode
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
Protocolos de Roteamento figura 17
ExExeemplmploo PIM Sparse PIM Sparse ModeMode
Receiver 1
B
E
A RP D
Source RP Creates (*, G) State
C
Receiver 2
Protocolos de Roteamento figura 18
ExExeemplmploo PIM Sparse PIM Sparse ModeMode
Receiver 1
B
E
A RP D
Source Source Sends DataA Sends Registers to the RP
C
Receiver 2
Register
Protocolos de Roteamento figura 19
ExExeemplmploo PIM Sparse PIM Sparse ModeMode
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
Protocolos de Roteamento figura 20
ExExeemplmploo PIM Sparse PIM Sparse ModeMode
Receiver 1
B
E
A RP D
Source RP Sends Register-Stop OnceData Arrives Natively
C
Receiver 2
Register-Stop
Protocolos de Roteamento figura 21
ExExeemplmploo PIM Sparse PIM Sparse ModeMode
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
Protocolos de Roteamento figura 22
ExExeemplmploo PIM Sparse PIM Sparse ModeMode
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
Protocolos de Roteamento figura 23
ExExeemplmploo PIM Sparse PIM Sparse ModeMode
Receiver 1
B
E
A RP D
Source New Receiver 2 JoinsE Creates State and Sends (*, G) Join
C
Receiver 2
(*, G) Join
Protocolos de Roteamento figura 24
ExExeemplmploo PIM Sparse PIM Sparse ModeMode
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
Protocolos de Roteamento figura 25
ExExeemplmploo PIM Sparse PIM Sparse ModeMode
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
Protocolos de Roteamento figura 26
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
Protocolos de Roteamento figura 27
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