Multicastové adresování a směrování, IGMP, distribuční stromy, DVMRP, PIM

Multicast, Internet Group Management Protocol, Distance Vector Multicast Routing Protocol, Protocol Independent Multicast

• One-to-Many: 1 zdroj, >1 cíl (VoIP, VoD)
• Many-to-Many: >1 zdroj, >1 cíl (distribuované výpočty)
• Many-to-One: >1 zdroj, 1 cíl (aplikace ve finančnictví/pojišťovnictví hromadný sběr dat)

Adresy třídy D (224.0.0.0/4)

První tři oktety 01:00:5E

IP adresy se stejnými 23¹⁾ bity se mapují na stejnou MAC adresu.

IGMP messages are carried in bare IP packets with IP protocol number 2. There is no transport layer used with IGMP messaging.²⁾

Port naní protokol! Buď je to chyták, nebo překlep.

Membership Query podle adresy rozdělen na General Query (Group Address nastaveno na 0.0.0.0) a Group-Specific Query.

Upon receipt of the Leave Group message, the router sends a series of group-specific queries for the host group. If no host responds to the group-specific queries, the router determines that there are no more members of that host group on that particular subnet and removes the entry from the IGMP interface group table.³⁾

Broadcast

router = server, switch = klient

1. OSPF
2. EIGRP
3. IS-IS

1. MOSPF
2. DVMRP
3. PIM
4. M-BGP

Shortest path tree

Acyklický spojitý faktor grafu s nezáporně ohodnocenými hranami, kde cesta mezi kořenovým uzlem a všemi ostatními uzly je nejmenší možná. Abstraktní stromová struktura, kde mezi dvěma body existuje jediná, a to nejkratší cesta.

Dijkstrův algoritmus / Floyd-Warshallův algoritmu

• (S, G) – source trees/zdrojové stromy
  • Pro každý zdroj multicastového provozu je vybudováván SPT ke všem jeho příjemcům se zdrojem jakožto kořenem stromu.
  • Nejkratší cesta = nejmenší zpoždění.
  • Paměťově náročné – pro každý zdroj vlastní strom
• (*, G) shared trees (sdílené stromy)
  • Existence nějakého společného bodu (tzv. rendezvous pointu RP) v topologii sdružujícího provoz od zdrojů multicastu, od kterého (jakožto kořene) je pak vybudován SPT k příjemcům.
  • Suboptimální cesta může být příčinou zpoždění
  • Lépe škáluje provoz od více stejných zdrojů
  • Paměťově méně náročné

Počet hopů

Reverse path forwarding

Princip zajišťující, že se při směrování multicastu eliminují smyčky.

1. Zdroj dat multicastové skupiny je ověřen vůči unicastové směrovací tabulce
2. Zjistí se, jestli rozhraní leží ve směru zdroje dané multicastové skupiny, jestli:
   • ANO – rozhraní je označeno jako „Incoming“ nebo „RPF“
   • NE – rozhraní není nijak označeno nebo jako „non-RPF“
3. Směrování multicastového paketu je pak rozhodnuto podle označení rozhraní, ze kterého přišel, jestli:
   • „RPF“ rozhraní – paket je směrován dál
   • „non-RPF“ rozhraní – paket je zahozen

• Hello – PIM-DM uses Hello messages to detect other PIM routers. Hello messages are sent periodically on each PIM enabled interface.
• Prune, Join, Graft – Prune messages are sent toward the upstream neighbor for S to indicate that traffic from S addressed to group G is not desired. In the case of downstream routers A and B, where A wishes to continue receiving data and B does not, A will send a Join in response to B's Prune to override the Prune. This is the only situation in PIM-DM in which a Join message is used. Finally, a Graft message is used to re-join a previously pruned branch to the delivery tree.

RFC 3973

• Dense (hustý) mód
  • Pracuje inkluzívním přístupem.
  • Pravidelně zaplavuje celou síť multicastovým provozem, přičemž ty části stromu, na kterých nejsou žádní odběratelé, explicitně kořen upozorňují, aby jim nic nezasílal.
  • Každé 3 minuty.
  • Používá jen (S, G) stromy, které jsou budovány od zdroje až k příjemcům.
  • Vhodný do topologií s jedním zdrojem multicastu.
• Sparse (řídký) mód
  • Pracuje exkluzivním přístupem.
  • Strom je budován podle poptávky příjemců, kteří kořen explicitně upozorňují, že mají zájem odebírat data z nějaké multicastové skupiny.
  • Pracuje s oběma typy distribučních stromů:
    • Zdrojové stromy jsou budovány od zdrojů k RP⁴⁾.
    • Sdílené stromy pak od RP k příjemcům.
  • Používáme v topologiích s více zdroji multicastu.
  • PIM-SM nefunguje, pokud všichni neznají RP!!!

Rendezvous point