Unicast. Broadcast. Multicast. A célállomás egy hoszt. A célállomás az összes hoszt egy adott hálózaton

lab

IP ALAPÚ TÁVKÖZLÉS

Broadcasting-multicasting

Távközlési és Médiainformatikai Tanszék Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem

TMIT BME


IP cím típusok Unicast A célállomás egy hoszt

Broadcast A célállomás az összes hoszt egy adott hálózaton

Multicast A célállomás hosztok egy adott csoportja Ezek egy multicast csoporthoz tartoznak

2

1

TMIT BME


Broadcasting és a multicasting UDP csomagok továbbítása TCP - elsősorban csak 2 hoszt 2 alkalmazása közötti megbízható kommunikáció

Egy küldő több célállomásnak ugyanazt az üzenetet továbbítja

3

TMIT BME


Broadcast típusok

Limited broadcast Net-directed broadcast Subnet-directed broadcast All-subnets directed broadcast

4

2

TMIT BME


Limited broadcast Cím: 255.255.255.255 Csak akkor használható ha a küldő Konfigurációs állapotban van Nem ismeri a hálózati paramétereit (BOOTP)

Útválasztó ezeket a csomagokat nem továbbítja Csak az adott hálózati szegmensen jelenik meg

5

TMIT BME


Net-directed broadcast A címben a hoszt azonosítója csupa 1 Pl. class A cím esetén: netid.255.255.255

Az adott hálózat összes hosztja a célállomás

6

3

TMIT BME


Subnet-directed broadcast A cím rendelkezik egy adott alhálózati címmel, de a hoszt azonosító csupa 1 Az útválasztónak ismernie kell az alhálózati maszkot: Pl. (class B) célcím: 128.1.2.255 (128.1.0.0 hálózat) Ha a subnet maszk 255.255.255.0 – broadcast csomag Ha a subnet maszk 255.255.254.0 – nem broadcast csomag

VLSM esetén hasonlóan (prefixek)

7

TMIT BME


All-subnets directed broadcast A címben subnet és a hoszt azonosító is csupa 1 Szintén ismerni kell az alhálózati maszkot

Pl. cél subnet maszk 255.255.255.0 Class B IP address 128.1.255.255 All-subnets directed broadcast, ha vannak subnetek Net-directed broadcast, ha nincsenek

8

4

TMIT BME


Multicasting Csomagtovábbítás több célállomáshoz Multicast csoport címzés: Class D IP cím 1110

Multicast csoport azonosító – 28 bit

Használt címtartomány: 224.0.0.0 - 239.255.255.255

9

TMIT BME


Host group Hosztok egy csoportja, mely egy multicast címmel elérhető Jellemzők

A csoport tagjai több hálózaton is lehetnek Tagság dinamikus Nincs mennyiségi megkötés Multicast csoportnak tag és nem tag egyaránt küldhet üzenetet

10

5

TMIT BME


Multicast well-known címek IANA (Internet Assigned Numbers Authority) által meghatározott multicast címek: Permanent host groups (hasonló a TCP/UDP well-known portokhoz)

A csoportok állandóak A csoport tagság önkéntes Pl.:

224.0.0.1 – minden rendszer ezen az alhálózaton 224.0.0.2 – minden router ezen az alhálózaton 224.0.0.9 – RIP-2 ... 11

lab


Multicast Routing


6

TMIT BME


Multicast útválasztás Egyazon csomag – több címzetthez Multicastinggal hálózati-réteg szintű támogatást kapnak többrésztvevős hálózati alkalmazások Video on demand (VoD) Interaktív játékok stb.

A multicast megvalósítható többszörös unicastinggal is Hátrány: sok pont-pont kapcsolat Küldő környékén redundáns többletforgalom 13

TMIT BME


Multicast

14

7

TMIT BME


Multicast via unicast

15

TMIT BME


Multicast csoportcím Internet Class D cím, 224.0.0.0-239.255.255.255 A multicast csoportcímet az összes vevőhöz (taghoz) el kell juttatni Multicast cím elosztás, stb. menedzselése IGMP – Internet Group Management Protocol

16

8

TMIT BME


Multicast protokollok 2 csoport LAN-to-Router IGMP

R2R prot

Router-to-Router Core Based Trees (CBT) Protocol Independent Multicast (PIM) Dense Mode Sparse Mode Distance Vector Multicast Routing Protocol (DVRMP) Egyebek (MOSPF, ...)

IGMP

17

lab


Internet Group Management Protocol LAN-to-Router protokoll


9

TMIT BME


IGMP az útvonalválasztók és a helyi hosztok között egy LAN-on helyezkednek el (pl. Ethernet)

Útválasztó lekérdezi (query) a hosztok multicast csoport tagsági információit A hosztok válaszolnak membership (tagsági) reporttal (response) Hosztok véletlen késleltetéssel válaszolnak

19

TMIT BME


IGMP 2 Hosztok küldhetnek Azonnali tagság kérelmet – csatlakozzanak egy csoporthoz

Csoport elhagyása A router periódikusan küld query-ket a tagoknak Ha erre nem válaszol - kilépett

A router az aktív hosztokat a multicast protokollal „csatlakoztatja” a multicast fához

20

10

TMIT BME


IGMP enkapszuláció 20 bájt

8 bájt

IP fejléc

IGMP üzenet

IP datagram

IGMP üzenet Fix hosszúság – 8 bájt Nincs opcionális adat

21

TMIT BME


IGMP csomagformátum 8 bit

8 bit

Version Type

unused

8 bit

8 bit

16-bit checksum

32 bit group address (class D IP)

Version – 1 Type – típus 1 – query (multicast router küldi) 2 – response (hosztok küldik)

IP csomag, TTL mező Érték: 1 – ne mehessen a LAN-on kívülre 22

11

TMIT BME


Report és Query IGMP report, TTL=1 IGMP group address = group address Dest IP address = group address Src IP address = host IP address

IGMP query, TTL=1 IGMP group address = 0 Dest IP address = 224.0.0.1 Src IP address = router IP address

hoszt

Multicast router

23

TMIT BME


Router-to-router Multicast protokollok Célja Megtalálni a legjobb (pl. legolcsóbb) elosztási útvonalat forrás és tagok között Csomagtovábbítást elvégezze a létrehozott fa szerint

24

12

TMIT BME


Dense-mode – Sparse-mode Dense-mode protokollok (broadcast, prune) Feltételezés: a hálózat majdnem minden hosztja tag Alapértelmezés: küldő broadcasttal küldi a csomagot Nem tagoknak kötelező eltávolítani magukat az elosztási fából Nem skálázható

Sparse-mode protokollok (receiver initiated)

Feltételezés: a tagok nagyon szétszórva helyezkednek el Alapértelmezés: küldő nem küld csomagot A leendő tagoknak kötelező csatlakozni az elosztási fához Skálázható 25

TMIT BME


Fa típusok Core-based/shared tree: Egy fa csoportonként A gyökér (A) a „CORE” Minden üzenet áthalad rajta

Source based tree Minden forrás (A,B) saját fájának a gyökere

26

13

TMIT BME


Router állapotok Milyen információkat kezel a router a multicasthoz? Core-based/shared tree: Interfészek Csoportok

Source based tree Interfészek Csoportok Források

27

TMIT BME


Előnyök-hátrányok Core-Based/Shared trees: Csoportonként egy router bejegyzés Gyakran kevesebb linket használ Feszítő fa – legrövidebb útvonal

A csomagok legtöbbször nem a legrövidebb utakon haladnak (késleltetés)

Source-Rooted trees: nem egy hibaponti lehetőség (a core) Kevésbé centralizált a forgalom (a core körül) A legrövidebb útakon haladnak a csomagok a fogadókhoz

28

14

TMIT BME


Jelzési módok A fák két módon jöhetnek létre: Broadcast & prune Üzenetszórás és metszés

Receiver initiated Fogadó kezdeményezés

Dense mode prot.

A végpont reverse-path továbbítással szórja üzenetét A fogadók önmagukat „lemetszik” (prune) a fáról, ha kilépnek

Sparse-mode prot.

A fogadók csatlakozási üzenetet továbbítanak Küldőhöz, vagy Core-hoz

A fa a forrás/core-hoz intézett üzenetek útvonalán alakul ki

29

TMIT BME


Forrás alapú Broadcast & Prune Reverse-path továbbítással halad a fában A csomagok az összes szomszéd felé továbbításra kerülnek Ha a csomag olyan linken érkezik, mely a fogadó felé nem a legrövidebb út – eldobás! Nincs védelem, hogy a csomagok ne érkezzenek meg 2x Hatékonyabb az elárasztásnál: Nincs szükség a fogadott csomagokról állapotinformációkat tárolni a duplikációk elkerülése végett 30

15

TMIT BME


Forrás alapú Broadcast & Prune Pruning – „metszés” Az a router, melynek már nincs forgalma – nincs abban az irányban csoporttag Prune üzenetet küld Az érintett ágat levágják

Router fogad egy „prune” üzenetet, eltárolja a „levágott állapotot” A prune üzenetek hatására, a fában csak azok az ágak maradnak melyek csoporttagokhoz mennek 31

TMIT BME


Receiver initiated Core-Based/Shared tree esetén Előre meghatározott CORE pl. weboldalon meghirdetve

A tagok „join”, „leave” üzenetekkel csatlakoznak és távoznak a csoportból A fa úgy nő, ahogy az új ágak adódnak hozzá

32

16

TMIT BME


Multicast típusok és protokollok

33

TMIT BME


MOSPF Multicast extensions to OSPF Az unicast OSPF kiterjesztése multicast képességre

Routerek elárasztják a csoport tagsági információkkal az alhálózatokat A szabványos link-állapot információkkal együtt

Routerek számolják a forrás alapú útvonalakat a csoport tagjaihoz Igény esetén (on-demand) Az első elküldött csomagot érzékelve a forrástól a csoportnak Link-állapot információk alapján

Egy routing tartományon belül működik 34

17

TMIT BME


DVRMP Distance Vector Multicast Routing Protocol Első multicast protokol az Interneten Mbone-on (Multicast Backbone) használták Forrás alapú Broadcast & prune protokoll

35

TMIT BME


DVRMP 2 Kezdetben a forrás az összes routernak továbbítja a (broadcast) csomagokat (Reverse Path Forwarding) Az aktív hosztokkal nem rendelkező routerek lemetszik magukat a fáról Majd rekurzívan a többi belső router is, ha nincs aktív leszármazottja

Időzítés elteltével (Interneten 3 perc) a levágott ágak „visszanőnek” Kezdődik elölről

Csak egy routing tartomány van 36

18

TMIT BME


Jellemzők Gyakorlatban: rendszerint kevés router multicast képes Megoldás: alagutazás (tunnel)

Fizikai topológia

Logikai multicast topológia

DVRMP – nem skálázható jól 37

TMIT BME


PIM Protocol Independent Multicast NEM protokoll Közös tervezési alapelv protokollok egy csoportjára

Protokoll függetlenség Használjunk minden elérhető unicast routing információt (DVRMP ilyet nem tud) Ne legyen saját routing tábla Egyszerűbb protokollokat lehessen létrehozni

38

19

TMIT BME


PIM-re épülő protokollok PIM Dense Mode PIM-DM

PIM Sparse Mode PIM-SM

PIM Source Specific Multicast PIM-SSM

39

TMIT BME


PIM - Dense Mode DVRMP-hez hasonló Alapértelmezés: reverse-path forwarding útválasztás A nem-résztvevő routereket levágjuk

Különbségek: Az alsóbb rétegektől származó unicast útválasztó táblákat használja Egyszerűbb a protokoll

Nem skálázható – nagy hálózatokban nem jól működik Minden routernek nyilvántartást kell vezetnie minden (S,G) állapotról Források (source), melyek csoportoknak (group) forgalmaznak 40

20

TMIT BME


PIM-DM példa

41

TMIT BME


PIM-DM példa

Receiver R1 csatlakozik a csoporthoz Source üzenetet küld AC,ABC utak – duplikáció! 42

21

TMIT BME


PIM-DM példa

E,D metszés üzenet küld felfelé C metszést küld B-nek Ne legyen 2 út BC irány a költségesebb 43

TMIT BME


PIM-DM példa

R2 csatlakozik IGMP report küldés

E,D becsatlakozik a fába R2 duplikált üzeneteket kap 44

22

TMIT BME


PIM-DM példa

D az R2-LAN-on üzen E-nek E nem forgalmaz tovább Lemetszi magát 45

TMIT BME


PIM-DM példa

R2 kikapcsolva D IGMP időzítése lejár Nem forgalmaz tovább a LAN-on C-nek üzenet - lemetszés 46

23

TMIT BME


PIM-DM példa

R1 IGMP frissítésre nem válaszol Kilép a multicastból

C LAN-ra nem forgalmaz többet A-nak üzenet - lemetszés 47

TMIT BME


PIM-DM példa

A metszések időzítése lejárt A folyamat kezdődik elölről Akár van tag, akár nincs 48

24

TMIT BME


PIM - Sparse Mode A csoport tagjai a megosztott fához csatlakoznak Középpontja a CORE (Rendez-Vous Point – RP)

Ha egy fogadó csatlakozni kíván A routerek kijelölnek egy új útvonalat a core és az új csomópont közé

Üzenet küldés: Először unicast a core-ig Majd szétszórás a tagokhoz

Később lehetőség van közvetlen utak felderítésére a forrásokhoz 49

TMIT BME


PIM-SM példa

50

25

TMIT BME


PIM-SM példa

A forrás küldeni kezd A a register üzenetbe enkapszulálja az üzenetet, Unicasttal elküldi RP-nek R1 veszi az adatokat

51

TMIT BME


PIM-SM példa

RP join üzenetet küld a forrás felé Miután az üzenetek a fán keresztül érkeznek Register stop üzenet A-nak

52

26

TMIT BME


PIM-SM példa R2 csatlakozik a csoporthoz D join üzenetet továbbít RP felé C join üzenetet továbbít RP felé R2 fogadja az adatokat RP fán

53

TMIT BME


PIM-SM példa D (S,G) csatlakozás üzenetet küld a forrás felé A elkezdi a továbbítást D (S,G)RP prune üzenetet küld RP-nek

54

27

TMIT BME


PIM-SM példa R2 az adatokat forrástól fogadja Source tree R1 az RP-n keresztül Shared (RP) tree

55

28

Unicast. Broadcast. Multicast. A célállomás egy hoszt. A célállomás az összes hoszt egy adott hálózaton

Recommend Documents