IP Multicast : o que é? RFC 1112

Apresentação em tema: "IP Multicast : o que é? RFC 1112"— Transcrição da apresentação:

1 IP Multicast : o que é? RFC 1112
“IP multicasting is the transmission of an IP datagram to a ‘host group’, a set of zero or more hosts identified by a single IP destination”

2 IP Multicast : o que é? Grupo multicast (endereço IP classe D)
Vinculação dinâmica de fontes e receptores Duplicação de fluxos na camada de rede

3 Multicast versus Unicast
Links Streams

4 Multicast versus Unicast
Links Streams

5 Vantagens com Multicast
Escalabilidade: sem duplicação de fluxos Redução de congestionamentos Melhor utilização de banda Suporte estrutural e eficiente a aplicações distribuídas Modelo consistente de distribuição de conteúdo

6 Multicast é baseado em UDP
Desvantagens com Multicast Multicast é baseado em UDP Entrega de pacotes no estilo best effort Sem mecanismo de controle de fluxo Duplicação de pacotes Sem mecanismos de ordenamento de pacotes

7 Multicast - Aplicações
“Multicast enables coordination - it is well suited to loosely coupled distributed systems (of people, servers, databases, processes, devices ...)” RFC 3170

8 Multicast - Aplicações
Conferências multimídia Distribuição de dados Multicast de dados em tempo real Simulações e Games

9 Multicast - Aplicações
Um-para-muitos (1toM) distribuição programada de áudio/vídeo push media: notícias, clima, esportes, etc. distribuição de arquivos e caching anúncios monitoração

10 Multicast - Aplicações
Muitos-para-muitos (MtoM) conferências multimídia processamento distribuído jogos com múltiplos jogadores colaboração

11 Multicast - Endereçamento
Endereços Classe D: primeiros 4 bits do endereço devem ser 1110: Para associar um host ao um grupo multicast (= end. multicast) usa-se o protocolo IGMP entre host e roteador.

12 Roteamento multicast: indicação do problema
Objetivo: encontrar uma árvore (ou árvores) conectando roteadores que possuam membros de grupo multicast local  Árvore: não são todos os caminhos entre os roteadores usados  Baseada na fonte: uma árvore diferente de cada transmissor para os receptores  Árvore compartilhada: a mesma árvore é usada por todos o membros do grupo Notes: 3.3 Network Layer: Multicast Routing Algorithms 12

13 Roteamento multicast: indicação do problema(2)
Notes: 3.3 Network Layer: Multicast Routing Algorithms 13

14 Métodos para construir multicast trees
 Árvore baseada na fonte: uma árvore por origem  Shortest path trees  Repasse pelo caminho reverso  Árvore compartilhada pelo grupo: grupo usa uma árvore  Minimal spanning (Steiner)  Center-based trees Notes: 3.3 Network Layer: Multicast Routing Algorithms 14

15 Shortest Path Tree  mcast forwarding tree: árvore de rotas de caminho mais curto da origem para todos os receptores  Algoritmo de Dijkstra S: source LEGENDA R1 2 R4 roteador com membro de grupo anexado 1 R2 5 Notes: 3.3 Network Layer: Multicast Routing Algorithms roteador sem nenhum membro de grupo anexado 3 4 R5 6 link usado para encaminhamento, i indica link de ordem adicionado por algoritmo R3 i R6 R7 15

16 Reverse Path Forwarding
 Baseia-se no conhecimento dos roteadores sobre caminhos de unicast mais curtos dele até o transmissor  Cada roteador possui comportamento de encaminhamento simples: if (datagrama mcast recebido no link de entrada do menor caminho de retorno à origem) then dispara datagramas para todos os links de saída else ignora datagrama Notes: 3.3 Network Layer: Multicast Routing Algorithms 16

17 Reverse Path Forwarding: exemplo
S: source LEGENDA R1 R4 roteador com membro de grupo anexado R2 roteador sem nenhum membro de grupo anexado R5 R3 datagrama será encaminhado R6 R7 datagrama não será encaminhado Notes: 3.3 Network Layer: Multicast Routing Algorithms  Resultado é um reverse SPT de origem específica.  Pode ser uma má escolha com links assimétricos 17

18 Reverse Path Forwarding: pruning
 Árvores de encaminhamento contêm subárvores com membros de grupo sem multicast  Não necessita encaminhar datagramas por subárvores abaixo  Mensagens “prune” são enviadas por upstream pelo roteador com membros de grupo sem nenhum downstream LEGENDA S: source R1 roteador com membro de grupo anexado R4 roteador sem nenhum membro de grupo anexado R2 Notes: 3.3 Network Layer: Multicast Routing Algorithms P P R5 mensagem prune P links com encaminhamento multicast R3 R6 R7 18

19 Shared-Tree Steiner Tree
 Steiner Tree: árvore de custo mínimo conectando todos os roteadores com membros de grupo anexados  Problema é NP-completo  Existe uma heurística excelente  Não é usado na prática:  Complexidade computacional  Informação sobre toda a rede é necessária  Monolítica: reexecuta sempre que um roteador precisa se juntar/deixar. Notes: 1. See L. Wei and D. Estrin, “A Comparison of multicast trees and algorithms,” TR USC-CD , Dept. Computer Science, University of California, Sept 1993 for a comparison of heuristic approaches. 3.3 Network Layer: Multicast Routing Algorithms 19

20 Center-based trees  Única árvore de entrega compartilhada por todos
 Um roteador é identificado como “centro” da árvore para se juntar:  Roteador de borda envia uma join-msg unicast endereçada ao roteador de centro  join-msg “processada” pelos roteadores intermediários e encaminhada rumo ao centro  join-msg ou encontra um ramo da árvore para seu centro, ou chega até o centro  O caminho tomado pela join-msg torna-se um novo ramo da árvore para esse roteador Notes: 1. It’s always nice to see a PhD dissertation with impact. The earliest discussion of center-based trees for multicast appears to be D. Wall, “Mechanisms for Broadcast and Selective Broadcast,” PhD dissertation, Stanford U., June 1980. 3.3 Network Layer: Multicast Routing Algorithms 20

21 Center-based trees: um exemplo
Suponha que R6 foi escolhido como centro: LEGENDA R1 roteador com membro de grupo anexado R4 3 roteador sem nenhum membro de grupo anexado R2 2 1 R5 ordem de caminho onde são geradas mensagens join Notes: 3.3 Network Layer: Multicast Routing Algorithms R3 1 R6 R7 21

22 Tunelamento P.: Como conectar “ilhas” de roteadores multicast num “mar” de roteadores unicast? topologia física topologia lógica  Datagrama mcast encapsulado dentro de um datagrama “normal” (sem endereço mcast)  O datagrama IP normal é enviado pelo “túnel” via unicast IP regular para o roteador mcast receptor  O roteador mcast receptor desencapsula para obter o datagrama mcast Notes: For a general discussion of IP encapsulation, see C. Perkins, “IP Encapsulation within IP,” RFC 2003, Oct The book S. Bradner, A Mankin, “Ipng: Internet protocol next generation,” Addison Wesley, 1995 has a very nice discussion of tunneling Tunneling can also be used to connect islands of IPv6 capable routers in a sea IPv4 capable routers. The long term hope is that the sea evaporates leaving only lands of IPv6! 3.4 Network Layer: Internet Multicast Routing Algorithms 22

23 Endereço Anycast Um único endereço IP atribuído a várias interfaces espalhadas numa rede Datagrama destinado a um endereço anycast é entregue em apenas uma interface Prefixo anunciado (IGP + BGP) a partir de múltiplas origens Interface de destino determinada a partir dos protocolos de roteamento (mais “próxima”) Potencialmente útil para a criação de sistemas de alta disponibilidade

24 Endereço Anycast (2) Exemplo de uso: DNS root-servers
Redução no retardo das requisições para root-servers Melhor balanceamento da carga Escalabilidade e disponibilidade Serviço com mais imunidade a ataques de DDOS Sistema Autônomo é formado por “ilhas” - não há rede interna interligando os roteadores de borda!!!

25 IPv6 Motivação inicial: o espaço de endereços de 32-bits em processo de esgotamento. Motivações adicionais: melhorar o formato do header para permitir maior velocidade de processamento e de transmissão mudanças no header para incorporar mecanismos de controle de QOS necessidade de maior simplicidade para renumeração e autoconfiguração IPv6 formato dos datagramas: cabeçalho fixo de 40 bytes não é permitida fragmentação

26 IPv6 Header

27 IPv6 Header (2) Priority: permitir definir prioridades diferenciadas para vários fluxos de informação Flow Label: identifica datagramas do mesmo “fluxo.” (conceito de “fluxo” não é bem definido). Next header: identifica o protocolo da camada superior ou um header auxiliar

28 Formato do endereço IPv6

29 Formato do endereço Ipv6 (2)

30 Outras mudanças do IPv4 Checksum: removido inteiramente para reduzir o tempo de processamento em cada hop Options: são permitidas, mas são alocadas em cabeçalhos suplementares, indicados pelo campo “Next Header” ICMPv6: nova versão de ICMP tipos de mensagens adicionais , ex. “Packet Too Big” funções de gerenciamento de grupos multicast

31 Transição do IPv4 para IPv6
Nem todos os roteadores poderão ser atualizados simultaneamente não haverá um dia da virada universal A rede deverá operar com os dois tipos de datagramas simultaneamente presentes Duas abordagens propostas: Dual Stack: algusn roteadores com pilhas de protocolos duais (v6, v4) podem trocar pacotes nos dois formatos e traduzir de um formato para o outro Tunneling: IPv6 transportado dentro de pacotes IPv4 entre roteadores IPv4

32 Dual Stack Approach

33 Tunneling IPv6 dentro do IPv4 onde necessário

34 Update da ARIN sobre IPv6
IPv4 status, free pool da IANA terminou! Quando sobraram apenas cinco /8's, foi um /8 para cada RIR Alocações de IPv6 crescem exponencialmente APNIC já está usando seu último /8