Multicast IP

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RETI DI CALCOLATORI II

Prof. PIER LUCA MONTESSORO Ing. DAVIDE PIERATTONI

Facoltà di Ingegneria Università degli Studi di Udine

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Nota di Copyright

Multicast IP Multicast Multicast IP IP

Argomenti della lezione Argomenti della lezione

Î Reti IP e servizi multicast Î Reti IP e servizi multicast

Î Protocolli per il routing dei pacchetti multicast Î Protocolli per il routing

dei pacchetti multicast

Il problema Il problema

Applicazioni di rete che richiedono la spedizione di pacchetti da uno o più sender a gruppi di receiver

Il problema Il problema

Î Eventi audio/video in diretta Î Servizi nearly-VOD

Î Videoconferenza multipunto Î Distribuzione aggiornamenti

software

ÎEventi audio/video in diretta ÎServizi nearly-VOD

ÎVideoconferenza multipunto ÎDistribuzione aggiornamenti

software

Esempi:

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LAN LAN extended LAN extended LAN

WANWAN LANLAN

Trasmissione

unicast Trasmissione

unicast

LAN LAN extended LAN extended LAN

WANWAN LANLAN

Trasmissione

multicast Trasmissione

multicast

Trasmissione multicast Trasmissione multicast

Il livello rete fornisce un supporto esplicito

al multicast Il livello rete fornisce

un supporto esplicito al multicast

Fanno uso della classe D degli indirizzi IP

Î Da 224.0.0.0 a 239.255.255.255 ÎDa 224.0.0.0 a 239.255.255.255

Indirizzi multicast Indirizzi multicast

Su Internet Su Internet

Î Registrazione degli indirizzi pubblici ÎRegistrazione degli indirizzi pubblici

Fanno uso della classe D degli indirizzi IP

Î Da 224.0.0.0 a 239.255.255.255 ÎDa 224.0.0.0 a 239.255.255.255

Indirizzi multicast Indirizzi multicast

Sulle intranet Sulle intranet Î Lotto disponibile:

239.0.0.0 - 239.255.255.255 ÎLotto disponibile:

239.0.0.0 - 239.255.255.255

Problemi Problemi

Î Come si crea e termina un gruppo di multicast?

ÎCome si crea e termina un gruppo di multicast?

Î Come si aggiunge un host (o un sender)?

ÎCome si aggiunge un host (o un sender)?

Î Come possono interagire i router tra di loro per inoltrare i pacchetti multicast?

ÎCome possono interagire i router tra di loro per inoltrare i pacchetti multicast?

(3)

Adesione/abbandono Adesione/abbandono

Î Internet Group Membership Protocol (IGMP)

Î Internet Group Membership Protocol (IGMP)

Î Permette all’host di informare il proprio router (default gateway) che un’applicazione richiede di aderire ad un gruppo multicast Î Permette all’host di informare il

proprio router (default gateway) che un’applicazione richiede di aderire ad un gruppo multicast

All’interno delle LAN si sfruttano funzionalità multicast di livello 2 All’interno delle LAN si sfruttano funzionalità multicast di livello 2

Î Esempi: PIM, DVMRP, MOSPF ÎEsempi: PIM, DVMRP, MOSPF

Nelle WAN servono algoritmi

di instradamento multicast del livello network

Nelle WAN servono algoritmi

di instradamento multicast del livello network

Instradamento multicast Instradamento multicast

IGMP: formato dei messaggi IGMP: formato dei messaggi

vers.

vers

vers.. tipotipotipo tempo max di risposta tempo max tempo max

di

dirispostarisposta checksumchecksumchecksum indirizzo multicast indirizzo

indirizzomulticastmulticast 8 bit

8 bit 8 bit8 bit 16 bit16 bit

Æ Tipo: 1 (richieste), 2 (rapporti) ÆTipo: 1 (richieste), 2 (rapporti) Æ Versione: 1

ÆVersione: 1

Æ Tempo massimo di risposta:

serve per la soppressione del feedback da parte degli host di una LAN

ÆTempo massimo di risposta:

serve per la soppressione del feedback da parte degli host di una LAN

Adesione al gruppo (membership report)Adesione al gruppo (membership report)

Può essere inviato in risposta ad una richiesta del router oppure

indipendentemente Può essere inviato in risposta ad una richiesta del router oppure

indipendentemente 22

indirizzo multicast indirizzo multicast

rapporto rapporto

ROUTER ROUTER ROUTER

Richieste di adesione (membership query generale)Richieste di adesione (membership query generale)

Ogni host interessato risponde poi con messaggi IGMP di tipo 2 Ogni host interessato risponde poi

con messaggi IGMP di tipo 2 11

tutti i bit a 0 tutti i bit a 0 richiesta richiesta

Richieste di adesione (membership query specifica)Richieste di adesione (membership query specifica)

Il router invia periodicamente messaggi di membership queryIl router invia periodicamente messaggi di membership query

11

indirizzo multicast indirizzo multicast

richiesta richiesta

(4)

Abbandono del gruppo (leave group) Abbandono del gruppo

(leave group)

L’assenza di risposta da parte di un host alla membership query indica

l’abbandono del gruppo L’assenza di risposta da parte di un host alla membership query indica

l’abbandono del gruppo 11

richiesta richiesta

AA CC

FF EE D D BB

A A CC

FF EE DD

BB

Trovare un albero di link che colleghino i router che servono gli host appartenenti al gruppo di multicast

Trovare un alberodi link che colleghino i router che servono gli host appartenenti al gruppo di multicast

Obiettivo:

L’albero può comprendere router che non servono host multicast L’albero può comprendere router che non servono host multicast

NOTA:

Alberi basati sulla sorgente (un albero per ogni sender) Alberi basati sulla sorgente (un albero per ogni sender)

In presenza di più sender:

Albero condiviso dal gruppo (un solo albero per tutti i sender) Albero condiviso dal gruppo (un solo albero per tutti i sender) Instradamento multicast Instradamento multicast

AA CC

FF EE DD

BB

Albero condiviso Albero condiviso

(5)

Alberi basati sulle sorgenti S1 e S2

AA CC

FF EE D D BB S1S1

S2S2

Costruzione dell’albero di multicast

Centro Centro Percorso inverso Percorso inverso Approccio basato sul:

Approccio basato sul:

Approccio basato sul centro Approccio basato sul centro

Utile per costruire un albero condivisoUtile per costruire un albero condiviso

Î Si identifica un nodo centrale del gruppo

ÎSi identifica un nodo centrale del gruppo

Î I messaggi di adesione viaggiano in unicast verso il nodo centrale finché non lo raggiungono o non raggiungono un router già appartenente all’albero

ÎI messaggi di adesione viaggiano in unicast verso il nodo centrale finché non lo raggiungono o non raggiungono un router già appartenente all’albero

Î Il percorso fatto dal messaggio di adesione definisce il nuovo ramo dell’albero di multicast

Î Il percorso fatto dal messaggio di adesione definisce il nuovo ramo dell’albero di multicast

AA CC

FF EE DD

BB

centro 11

22 33

(6)

Algoritmo basato sul percorso inverso

RPF: Reverse Path Forwarding RPF: Reverse Path Forwarding

Permette l’instradamento su alberi basati sulla sorgente Permette l’instradamento su

alberi basati sulla sorgente

Quando un router riceve da un link un pacchetto multicast lo ritrasmette su tutti gli altri link solo se il link da cui l’ha ricevuto

è sul percorso più breve verso il mittente del pacchetto,

altrimenti lo scarta

Quando un router riceve da un link un pacchetto multicast lo ritrasmette su tutti gli altri link solo se il link da cui l’ha ricevuto

è sul percorso più breve verso il mittente del pacchetto,

altrimenti lo scarta

A A CC

FF EE DD

BB S1

Anche router privi di host multicast ricevono i pacchetti multicast Anche router privi di host multicast

ricevono i pacchetti multicast Problema:

Problema:

Messaggi di pruning (potatura) per confinare il traffico

multicast dove serve (introduce però altri problemi di gestione dello stato dell’albero)

Messaggi di pruning (potatura) per confinare il traffico

multicast dove serve (introduce però altri problemi di gestione dello stato dell’albero)

Soluzione:

Protocolli di instradamento multicast in Internet

Î CBT: Core-Based Tree Î CBT:Core-Based Tree Î DVMRP:

Î DVMRP:Distance Vector Multicast Routing Protocol

Distance Vector Multicast Routing Protocol

Î MOSPF:

Î MOSPF:Multicast Open Shortest Path First

Multicast Open Shortest Path First

Î PIIM:

Î PIIM:Protocol Independent Multicast

Protocol Independent Multicast

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Î Meccanismo di potatura e messaggi di “innesto”

ÎMeccanismo di potatura e messaggi di “innesto”

Î RFC 1075 ÎRFC 1075

Î Alberi basati sulla sorgente ÎAlberi basati sulla sorgente

Î Inoltro basato sul percorso inverso Î Inoltro basato sul percorso inverso Î Algoritmo distance vector per

il calcolo del percorso più breve verso la sorgente

Î Algoritmo distance vector per il calcolo del percorso più breve

verso la sorgente DVMRP

DVMRP

Î Opera all’interno di un AS che usi Î Opera all’interno di un AS che usiOSPF

OSPF Î RFC 1584 Î RFC 1584

Î Aggiunge informazioni di

appartenenza a gruppi di multicast nei messaggi di stato dei link Î Aggiunge informazioni di

appartenenza a gruppi di multicast nei messaggi di stato dei link MOSPF

MOSPF

Î Costruisce un albero

bidirezionale basato su un centro ÎCostruisce un albero

bidirezionale basato su un centro Î RFC 2201, RFC 2189

ÎRFC 2201, RFC 2189

Î Messaggi di keepalive

(ECHO_REQUEST ed ECHO_REPLY) per mantenerlo aggiornato

Î Messaggi di keepalive

(ECHO_REQUEST ed ECHO_REPLY) per mantenerlo aggiornato

CBT CBT

Î Messaggi di JOIN_REQUEST e JOIN_ACK per costruire l’albero ÎMessaggi di JOIN_REQUEST e

JOIN_ACK per costruire l’albero

Î Due modi:

Î Due modi:

Î Indipendente dal sottostante protocollo di instradamento unicast

Î Indipendente dal sottostante protocollo di instradamento unicast

PIM PIM

Æ Dense mode (modo compatto) ÆDense mode (modo compatto) Æ Sparse mode (modo sparso) ÆSparse mode (modo sparso)

Î Scenario: molti router che servono host multicast rispetto al numero totale di router

ÎScenario: molti router che servono host multicast rispetto al numero totale di router

PIM dense mode PIM dense mode

Î Simile a DVMRP ÎSimile a DVMRP

Î Scenario: pochi router interessati al traffico multicast rispetto al totale

Î Scenario: pochi router interessati al traffico multicast rispetto al totale

PIM sparse mode PIM sparse mode

Î Approccio basato sul centro Î Approccio basato sul centro

Î I sender inviano i messaggi in unicast al centro e questo li inoltra in multicast

Î I sender inviano i messaggi in unicast al centro e questo li inoltra in multicast

Î Simile a CBT, ma non prevede messaggi di riscontro al JOIN Î Simile a CBT, ma non prevede messaggi di riscontro al JOIN

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