Protocolos de Roteamento Multicast. Fundamentos de Sistemas Multimídia

Transcrição

1 Protocolos de Roteamento Multicast Fundamentos de Sistemas Multimídia Daniel Monteiro Julho de 2007

2 Agenda Introdução Protocolos Multicast Rede IP da UFF Modelo de Multicast na UFF Conclusões

3 Unicast, Broadcast e Multicast Tráfegos unicast são trocados normalmente entre 2 hosts específicos. Tráfegos broadcast são enviados a todos os usuários de uma rede. Tráfegos multicast são um exemplo de tráfego destinado a apenas uma parte específica de usuários em uma rede.

4 Unicast, Broadcast e Multicast

5 Por que Multicast? Imagine a difusão de uma rádio IP onde cada conexão unicast utiliza 8 kbps de banda de rede. Imagine agora de usuários recebendo esta rádio via unicast.

6 Unicast X Multicast Comparativo do consumo de banda em conexões de 8kbps enviadas via multicast e unicast.

7 Endereçamento Multicast Internet Assigned Number Authority (IANA). Classe D compreende os endereços entre a

8 Mapeamento do endereço MAC Ethernet para o IP multicast MAC Ethernet que começam com 01:00:5E, em hexadecimal Metade deste bloco foi reservada para os endereços multicast, começando em 01:00:5E:00:00:00 e terminando em 01:00:5E:7F:FF:FF Mapeamento direto IP MAC

9 Endereço MAC Endereço MAC Mapeados 32 endereços IP no mesmo MAC E Por que 28bits (IP) 23bits (MAC)? Quando do Dr. Steve Deering fez sua pesquisa sobre IP multicast, seriam necessários 16 OUI (Organizational Unique Indetifiers) para mapear todos os 28 bits do endereço IP Multicast em um único endereço MAC. O problema é que a IEEE cobrava $1.000 para cada OUI e o Dr. Deering não tinha fundos para $ para continuar sua pesquisa. Por conta dessa falta de fundos, foi possivel comprar apenas uma OUI. Além disso, o patrocinador da pesquisa ainda resolveu dividir metade da OUI adquirida com outro projeto de pesquisa, deixando apenas meia OUI (23 bits) para o Dr. Deering.

10 Internet Group Multicast Protocol (IGMP) Join Querie Membership Report Leave Formato da mensagem IGMP

11 Distance Vector Multicasting Routing Protocol (DVMRP) É um protocolo de roteamento distance-vector Cada roteador mantém uma entrada na tabela de roteamento para cada sub-rede e troca mensagens de roteamento periodicamente com seus vizinhos. DVMRP difere do RIP de uma forma muito importante, enquanto o RIP trabalha em termos de roteamento e encaminhamento dos pacotes até um destino o DVMRP mantém informação dos caminhos de retorno para a origem.

12 DVMRP O algoritmo Truncated Reverse Path Broadcasting encaminha pacotes multicast calculando a árvore de caminho reverso mais curto desde a origem para todos os possíveis receptores dos pacotes multicast. O protocolo DVMRP é um protocolo dense-mode. Existe desperdício de banda implícito nessa abordagem. Os roteadores são obrigados a manter informações sobre todos os grupos ativos na rede. Convergência lenta.

13 Protocol Independent Multicast (PIM) PIM DM e SM Independe de qual é protocolo de roteamento unicast. Usa a tabela de roteamento unicast. Implementa árvores de encaminhamento para cada grupo multicast. Facil implementação e baixo consumo de recurso de processamento nos roteadores.

14 PIM: Rendezvous Point Trees, Rendezvous Point e Shortest Path Trees

15 Fluxo de dados entre o difusor e os hosts multicast

16 Multicast Open Shortest Path First (MOSPF) Necessita do OSPF como protocolo de roteamento unicast. Cálculo de roteamento do MOSPF é muito similar ao do OSPF, ambos utilizando o algoritmo de Dijkstra. As árvores tem como raiz o roteador de origem do pacote e todos os galhos terminam em hosts participantes. Rápida convergência quando comparado ao DVMRP.

17 Rede IP da UFF Fibras ópticas próprias. Rede baseada em tecnologia ethernet. Topologia em anel com roteadores ligados a Gigabitethernet. Interligando os principais campi da universidade.

18 Topologia

19 Topologia lógica

20 TV Universitária TV é acessível via web na intranet da UFF. Existem dois limitadores na forma atual de acesso: não é streamming e a forma de acesso é unicast.

21 Proposta de acesso multicast para a TV Universitária Uso do protocolo PIM-SM. Escolha do roteador do NTI como RP. Endereçamento Multicast. Novas possibilidades de aplicações. Necessidade de QoS

22 Proposta de QoS Modelo Diffserv Segmentação dos aplicativos em filas do tipo WFQ (Weithed Fair Queue)

23 Classes e Filas no Backbone da UFF Sensível Voz Sensível Vc Gold 1 EF AF41 AF31 Real Time Priority Gold 2 AF32 Gold 3 Silver 1 Silver 2 Silver 3 AF33 AF21 AF22 AF23 GOLD e Silver WFQ com WRED Normal DSCP 00 Best Effort WFQ TV Universitária AF11 Multicast WFQ

24 Conclusões Uso inteligente dos recursos de rede. Serviços mais escaláveis. Redução de carga nos servidores e na rede. Possibilidades de novos serviços.

25 Referências Spirent Communications Inc., Multicast Routing PIM Sparce Mode and Other Protocols, USA, 2003, MELCHIORS, CRISTINA, Sistemas Interpessoais de Videoconferência (MBone), UFRGS, Porto Alegre,1997. RFC 1075: Distance Vector Multicast Routing Protocol. Novembro de RFC 1584: Multicast Extensions to OSPF,1994. RFC 2236: Internet Group Management Protocol, Version 2, RFC 2362: Protocol Independent Multicast - Sparse Mode.,1998. Rede Nacional de Ensino e Pesquisa, Entrevista com Adenilson Raniery, Brasil, 2002, Schara, Luiz, Projeto: Atualização da Rede UFF, UFF, Brasil, D-LINK Eletronics, USA, 2007, Network Research Group, University of California, USA, 2007,