Multicast IP

Prof. Alfio Lombardo

Broadcasting•Permette di inviare una copia di un pacchetto a tutte le destinazioni

Hardware broadcast: meccanismi per il broadcasting all’interno di una sottorete

•Bus technologies realizzano trasmissioni broadcast con ununico messaggio (es. Ethernet)

•Switched technologies realizzano trasmissioni broadcast Rilanciando il messaggio tra gli switches

Gli utenti richiedono la consegna in broadcast indirizzando il messaggio ad un indirizzo di destinazione riservato (indirizzo broadcast)

Multicasting•Permette di inviare traffico contemporaneamente a più destinatari attraverso una comunicazione punto-multipunto (multicast).

Hardware multicast: meccanismi per il multicasting all’interno di una sottorete

•Alcune tecnologie di rete permettono il multicasting

•Gli utenti richiedono la consegna in multicast indirizzando il messaggio ad uno tra gli indirizzi di destinazione riservati al multicast (es.: Ethernet multicast addresses 01.00.00.00.00.00)

•Gli utenti devono poter scegliere se partecipare o no ad un multicast

Multicast IP

•Astrazione dell’ hardware multicast su una internet

•Permette di inviare traffico contemporaneamente a più destinatari distribuiti tra sottoreti differenti

L’ insieme di destinatari costituisce un gruppo multicast

Indirizzo multicast

• Gli ndirizzi IP di classe D sono dedicati all'identificazione di indirizzi multicast.

•I gruppi multicast variano da 224.0.0.0 a 239.255.255.255. Non contengono indicazioni sulla rete! •La Internet Assigned Numbers Authority (IANA) mantiene una lista dei gruppi multicast IP registrati.

•Alcuni indirizzi multicast sono riservati (well-known).

• Gli indirizzi multicast non possono essere usati come indirizzo di sorgente

Indirizzo multicast

224.0.0.0 e' riservato e nonpuo' essere assegnato a nessun gruppo

Da 224.0.0.1 a 224.0.0.255: riservato per l'uso da parte di protocolli di routing

224.0.0.1 permanentemente assegnato al gruppo “allhostes” che include tutti gli host ed i router che partecipano all’ IP multicasting sulla stessa rete locale

Non è previsto alcun indirizzo che designi il gruppo di tutti gli host di Internet

Mappaggio indirizzi IP multicast – indirizzi Ethernet

Indirizzo IP Multicast

Indirizzo Ethernet broadcast

Indirizzo Ethernet multicast

IP multicast e Ethernet multicast

Occorre mappare un indirizzo in classe D su di un indirizzo MAC multicast.

Questo pero’ non e’ possibile, dato il range dei multicast MAC

01:00:5e:00:00:00 01:00:5e:7f:ff:ff

01111111

IP multicast e Ethernet multicastSi e’ scelto allora di mappare solo un sottoinsieme di indirizzi

E’ compito del modulo software che gestisce IP filtrare

pacchetti destinati alle sottoreti “duplicate”

1110 xxxx x yyyy yyyyyyy yyyy yyyy yyyy

0000 0001 0000 0000 0101 1110 0 yyyy yyyyyyy yyyy yyyy yyyy

MAC

IP

23 bit

Multicast IP•Il servizio multicast è connectionless e non affidabile .

• Poiche’ non sono state definite versioni multicast del protocollo di trasporto TCP, tutti gli applicativi multicast utilizzano il protocollo UDP.

•Non possono essere generati messaggi ICMP

Affinche' la rete possa gestire comunicazioni punto-multipunto le implementazioni di Multicast IP devono:

• assegnare ad ogni gruppo multicast un particolare indirizzo che lo identifichi in maniera univoca; • predisporre i router affinchè possano supportare un istradamento multicast.

Gestione degli Indirizzi multicast•Un indirizzo multicast puo' essere permanentemente o temporaneamente allocato ad un gruppo

•Un host è libero in qualunque momento di agganciarsi o lasciare uno o più gruppi multicast

•Non ci sono restrizioni sul numero di membri né limitazioni sulla posizione degli host.

•In qualunque momento ogni host può inviare datagrammi adun gruppo multicast senza "appartenervi".

A B A

C’e’ qualcuno??Io appartengo ad A!

Io appartengo ad B!

Io appartengo ad A!

Gestione degli Indirizzi multicast

Gestione degli Indirizzi multicastIGMP (rfc 1112)

• L'host deve informare i router multicast (M-router) della sua appartenenza ad un gruppo;

•I router informati contatteranno altri router multicast passando le informazioni sull'appartenenza e stabilendo i cammini;

•Il protocollo IGMP è lo strumento tramite il quale l’ M-router di una rete locale viene tenuto costantemente aggiornato dei gruppi esistenti sulla stessa;

•Dal momento che i gruppi sono dinamici, l’ M-router interroga con una frequenza di circa una volta al minuto gli host della propria rete locale riguardo la loro appartenenza a qualche gruppo.(IGMP_vers2 usa il messaggio di “Leave” inviato dagli host)

IGMP and IP

IP Header

IGMP Message

IGMP messages

Membership Query Message Mandato da M-router con indirizzo di destinazione 224.0.0.1 (gruppo di tutti gli host della rete locale)

Membership Report Message l’ host comunica a quali gruppi è associato in quel momento.L'indirizzo di destinazione e’ qualsiasi indirizzo multicast( l’ M-router è abilitato a ricevere tutti i datagrammi IP con indirizzo di classe D). In genere si utilizza l’indirizzo multicast di appartenenza

IGMP messages

Type: 1 = Host Membership Query 2 = Host Membership Report

Group address: Nella Query è zero in trasmissione e ignorato in ricezione. Nel Report contiene l'indirizzo del gruppo a cui si fa riferimento.

IGMP protocol•Gli host che non appartengono ad alcun gruppo non ricevono i datagrammi multicast e quindi non generano alcuna risposta

•Quando un host si associa ad un gruppo non ancora presente sulla rete locale, esso invia immediatamente un Report

IGMP protocolPer evitare di congestionare una rete locale:

1. Quando un host riceve una Query non risponde immediatamente, fa partire un report delay timer per ogni gruppo a cui appartiene. Il timer parte da un valore scelto a caso tra 0 e D secondi .

2. Il messaggio di Report viene mandato con un indirizzo IP di destinazione uguale a quello del gruppo e con un TTL unitario

3. Se un altro host sente un Report dello stesso gruppo non attiva il suo messaggio di Report.

Istradamento multicastCiscun router coinvolto nell’istradamento multicast deve costruire un albero dei percorsi minimi per ciascun gruppo

A

R2

R1R3

R4

R5A

A

B

B

BC

AB

R3,R2,R5-, R3,R4

C R2

Istradamento multicast

•Source-based: Conoscenza del percorso ottimo da una sorgente verso tutti i membri di un gruppo Pro: semplicità; ritardo minimo nella consegna dei pacchetti. Contro: Grafo dei cammini (Spanning Tree) per ogni coppia sorgente-gruppo di destinazione

• Core-based:prevede l’utilizzo di un unico albero per ogni gruppo multicast, il Core Based Tree (CBT). Pro: risparmio di memoria, minor traffico aggiuntivo Contro: percorso non ottimo

Protocolli Istradamento

Source based Core based

MOSPF DVMRP CBT

PIM-DM PIM-SM

Multicast Link State: MOSPF

• OSPF + Membership LSA

• Membership LSA: nuovo messaggio link state che associa all’indirizzo IP del router che fa l’annuncio gli indirizzi di gruppo

da questo annunciati

• Le informazioni sui gruppi presenti a valle sono fornite al router da IGMP

Multicast Distance Vector step 1: RPF

L’albero di distribuzione viene creato attraverso l’algoritmo reverse path forwarding (RPF):

.Informazioni in flooding limitato:

se un pacchetto viene ricevuto su di una interfaccia che il router utilizza per mandare pacchetti a chi spedisce, solo allora il pacchetto verra’ ridistribuito sulle tutte altre interfacce, altrimenti verra’ scartato

Reverse-path forwarding)

A Nota: ogni link e’ attraversato al max 1 volta per direzione

Ricevo da “A” sull’interfaccia 1 che utilizzo per inviarepacchetti destinati ad “A” (tab routing preesistente), quindi invio in flooding

1

Ricevo da “A” sull’interfaccia 1 che utilizzo per inviarepacchetti destinati ad “A” (tab routing preesistente), quindi invio in flooding

Ricevo da “A” sull’interfaccia 2che NON utilizzo per inviarepacchetti destinati ad “A” (tab routing preesistente), quindi NON invio in flooding

11

2

Reverse path forwarding

Utilizza le informazioni di routing unicast gia’ note

Non tiene in considerazione i gruppi, questo lo rende piu’ un algoritmo per la costruzione di un “broadcast tree”

Multicast Distance Vector– Step 2Reverse-path multicast protocols (Truncated

broadcasting: Flood and Prone Protocols)

A

“prune”

No user group 225.x.y.z!(IGMP)1

11

2

Esempio:

Distance Vector MulticastRouting Protocol (DVMRP):Basato su RIP Protocol Independent Multicast

Dense-Mode (PIM-DM):Si basa su un preesistente unicastRouting systemBasato su RIP o OSPF

Reverse-path multicast protocols with Truncated broadcasting (Flood and Prone

Protocols)

Diffusione dei dati dal router connesso al “sender” verso tutti i router della rete.Tutti i router che non hanno a valle host appartenenti al gruppo hanno il compito di inibire la diffusione dei dati verso di loro

Protocollo per diffondere le informazioni circa l’esistenza in una data rete di utenti ad un Gruppo (IGMP)

Multicast Distance Vector:

Core Based Tree (CBT)

• Si seleziona il router “core” e se ne fornisce IP address a tutti i router• Ogni router invia al “core” un messaggio di affiliazione• Ogni router che vede passare un messaggio di affiliazione individuano

il router mittente e l’interfaccia da cui ricevono il messaggio

Core Based Tree (CBT)Trasferimento dati

MBONE

Prof. Alfio Lombardo

Mobile IPv4

Tunneling IP over IP

Agent Discovery

0 ……………………...16 17……………………….31

R B VGMFH Reserved

Type Lenght Sequence Number

LifeTime

Care of Address (optional)

Registration Request

1 ………..7 8 ………..13 14..15 16 ……………….31Type Flags Rsvd LifeTime

Home AddressHome Agent

Care of AddressIdentification

Extension

Registration Reply

Home AgentIdentification

0 …………..7 8 …………..15 16 ….………31Type Code LifeTime

Home Address

Extensions

Macrolezione 6:L’interconnessione di reti eterogenee