Tópicos selecionados em Multicast

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1 Tópicos selecionados em Multicast Adenilson Raniery Sarges Pontes Dezembro 2002 RNP/PAL/ RNP

2 Sumário Multicast básico Troubleshooting em multicast (Cisco) Troubleshooting em multicast (mrouted) Interconexão entre redes PIM e DVMRP Endereçamento multicast Multicast na camada de enlace

3 Multicast básico Revisando os principais conceitos

4 Multicast básico 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

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

6 Multicast básico Multicast versus Unicast Unicast Links Streams

7 Multicast básico Multicast versus Unicast Multicast Links Streams

8 Multicast básico Vantagens com Multicast Escalabilidade: sem duplicação de fluxos Redução de congestionamentos Melhor utilização de banda

9 Multicast básico Vantagens com Multicast Menos processamento em hosts e roteadores Suporte estrutural e eficiente a aplicações distribuídas Modelo consistente de distribuição de conteúdo

10 Multicast básico 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

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

12 Multicast básico Aplicações Conferências multimídia Distribuição de dados Multicast de dados em tempo real Simulações e Games

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

14 Multicast básico Aplicações Muitos-para-muitos (MtoM) conferências multimedia processamento distribuído jogos com múltiplos jogadores colaboração

15 Multicast básico Aplicações Muitos-para-um (Mto1) resource discovery coleta de dados pesquisas leilões jukebox

16 Multicast básico Endereçamento Endereços Classe D: primeiros 4 bits do endereço devem ser 1110:

17 Multicast básico Encaminhamento de pacotes (forwarding) O que importa não é o destino mas sim a fonte: Reverse Path Forwarding (RPF)

18 Multicast básico Verificação de RPF Fonte Falha de RPF Pacote vindo da interface incorreta Pacotes mcast

19 Multicast básico Árvores de distribuição Source Trees ou Shortest Path Trees (SPT) caminho ótimo entre fontes e receptores mais memória para manter o estado das conexões multicast Shared Trees caminho sub-ótimo entre fontes e receptores menos memória para manter o estado das conexões multicast

20 Multicast básico Shortest path trees Fonte 1 Notação: (S, G) S = Source G = Group Fonte 2 A B D F C E Receptor 1 Receptor 2

21 Multicast básico Shortest path trees Fonte 1 Notação: (S, G) S = Fonte G = Grupo Fonte 2 A B D F C E Receptor 1 Receptor 2

22 Multicast básico Shared trees Fonte 1 Notação: (*, G) * = Todas as fontes G = Grupo Fonte 2 A B D (RP) F C E (RP) PIM Rendezvous Point Shared Tree Source Tree Receptor 1 Receptor 2

23 Multicast básico Protocolos de roteamento multicast Modo Denso (Dense-mode) Modelo Push Flooding de tráfego na rede Mecanismo de poda (prune)

24 Multicast básico Protocolos de roteamento multicast Modo Esparso (Sparse-mode) Modelo Pull Tráfego enviado apenas para onde foi requisitado Comportamento baseado em vínculos explícitos aos grupos multicast

25 Multicast básico Protocolos de roteamento multicast PIM-SM PIM-DM DVMRP MOSPF CBT sparse mode dense mode dense mode dense mode sparse mode

26 Multicast básico Considerações finais Um pouco de história: O que é afinal o MBone?

27 Multicast básico MBone Q: What is the MBONE? A: The MBONE was an educational research project to test new multicast applications. Begun in 1992, the MBONE was orginally a collection of networks tunneled together to support multicast. Today, MBONE refers to the general multicast backbone that is deployed on the Internet. Many of the providers that connect to the MBONE use native multicast routing protocols, instead of relying on tunnels. Fonte:

28 Rede Nacional de Pesquisa Adenilson Raniery Sarges Pontes

29 Troubleshooting em Multicast - I Ferramentas em roteadores Cisco

30 Troubleshooting em Multicast - Cisco Ferramentas de linha de comando (CLI) Diversos comandos show : IGMP rotas multicast (mroutes) RPF PIM

31 Troubleshooting em Multicast - Cisco show ip igmp groups Verificação de grupos multicast diretamente conectados R1#show ip igmp groups IGMP Connected Group Membership Group Address Interface Uptime Expires Last Reporter Ethernet1 00:10:54 00:01: Ethernet0 01:36:27 00:02: Ethernet1 01:48:15 never

32 Troubleshooting em Multicast - Cisco show ip igmp interface informações de IGMP threshold Time-to-live (TTL) timers

33 Troubleshooting em Multicast - Cisco show ip igmp interface R4#show ip igmp interface Ethernet1 is up, line protocol is up Internet address is , subnet mask is IGMP is enabled on interface Current IGMP version is 2 CGMP is disabled on interface IGMP query interval is 60 seconds IGMP querier timeout is 120 seconds IGMP max query response time is 10 seconds Inbound IGMP access group is not set Multicast routing is enabled on interface Multicast TTL threshold is 0 Multicast designated router (DR) is (this system) IGMP querying router is (this system) No multicast groups joined

34 Troubleshooting em Multicast - Cisco show ip mroute Conteúdo completo da tabela de roteamento multicast Informações das OIL (output interface list) Timers e flags

35 Troubleshooting em Multicast - Cisco show ip mroute R1#show ip mroute IP Multicast Routing Table Flags: D - Dense, S - Sparse, C - Connected, L - Local, P - Pruned R - RP-bit set, F - Register flag, T - SPT-bit set, J - Join SPT M - MSDP created entry, X - Proxy Join Timer Running A - Advertised via MSDP Outgoing interface flags: H - Hardware switched Timers: Uptime/Expires Interface state: Interface, Next-Hop or VCD, State/Mode (*, ), 01:55:27/00:02:59, RP , flags: SJCF Incoming interface: Ethernet0, RPF nbr Outgoing interface list: Ethernet1, Forward/Sparse, 01:55:27/00:02:52 ( , ), 01:54:43/00:02:59, flags: CJT Incoming interface: Ethernet0, RPF nbr

36 Troubleshooting em Multicast - Cisco show ip mroute active Verificação de fontes e grupos ativos, com tráfego acima do threshold R1#show ip mroute active Active IP Multicast Sources - sending >= 4 kbps Group: , (?) Source: (?) Rate: 10 pps/115 kbps(1sec), 235 kbps(last 23 secs), 87 kbps(life avg

37 Troubleshooting em Multicast - Cisco show ip mroute count Checar recepção de tráfego, taxas e descartes R1#show ip mroute count IP Multicast Statistics routes using 2406 bytes of memory 2 groups, 1.00 average sources per group Forwarding Counts: Pkt Count/Pkts per second/avg Pkt Size/Kilobits per second Other counts: Total/RPF failed/other drops(oif-null, rate-limit etc) Group: , Source count: 2, Group pkt count: RP-tree: Forwarding: 3/0/431/0, Other: 3/0/0 Source: /32, Forwarding: 11225/6/1401/62, Other: 11225/0/0 Source: /32, Forwarding: 481/0/85/0, Other: 490/0/9 Group: , Source count: 0, Group pkt count:

38 Troubleshooting em Multicast - Cisco show ip rpf Troubleshooting de falhas de RPF R1#show ip rpf RPF information for? ( ) RPF interface: Ethernet0 RPF neighbor:? ( ) RPF route/mask: /16 RPF type: unicast (eigrp 1) RPF recursion count: 0 Doing distance-preferred lookups across tables

39 Troubleshooting em Multicast - Cisco show ip pim neighbor Informações de adjacência entre vizinhos PIM R1#show ip pim neighbor PIM Neighbor Table Neighbor Address Interface Uptime Expires Ver Mode Ethernet0 02:31:29 00:01:26 v2 (DR) Ethernet1 02:35:44 00:01:41 v2 (DR)

40 Troubleshooting em Multicast - Cisco show ip pim interface Informações sobre interfaces configuradas com PIM R1#show ip pim interface Address Interface Version/Mode Nbr Query DR Count Intvl Ethernet0 v2/sparse-dense Ethernet1 v2/sparse-dense

41 Troubleshooting em Multicast - Cisco show ip pim rp mapping Verificação de mapeamento grupo-rp R1#show ip rpf RPF information for? ( ) RPF interface: Ethernet0 RPF neighbor:? ( ) RPF route/mask: /16 RPF type: unicast (eigrp 1) RPF recursion count: 0 Doing distance-preferred lookups across tables

42 Troubleshooting em Multicast - Cisco Ferramentas de linha de comando (CLI) Power tools: mstat mtrace mrinfo

43 Troubleshooting em Multicast - Cisco Funcionamento dos comandos mstat/mtrace Inclui dados mtrace Inclui dados mtrace Inclui dados mtrace Inclui dados mtrace Inclui dados mtrace fonte dest Roteador First-hop Árvore de dist. mcast Resposta mtrace Requisição mtrace Roteador Last-hop Pacote Mtrace Estação UNIX ou roteador Cisco

44 Troubleshooting em Multicast - Cisco Power tools: mstat dallas-gw>mstat bloom-iptv-svr bwilliam-ss Source Response Dest Packet Statistics For Only For Traffic All Multicast Traffic From / rtt 547 ms Lost/Sent = Pct Rate To v / hop 547 ms bloom-mnlab ^ ttl 0 v hop -409 ms -11/168 = --% 16 pps 0/67 = 0% 6 pps bloomington-mn-gw ^ ttl 1 v hop 379 ms -9/170 = --% 17 pps -3/67 = --% 6 pps wan-gw4 ^ ttl 2 v hop 28 ms -3/195 = --% 19 pps 0/70 = 0% 7 pps dallas-gw \ ttl 3 v \ hop 0 ms pps 70 7 pps Receiver Query Source

45 Troubleshooting em Multicast - Cisco Power tools: mtrace Router#mtrace Type escape sequence to abort. Mtrace from to via group From source (?) to destination (?) Querying full reverse path PIM thresh^ 0 0 ms PIM thresh^ 0 2 ms PIM thresh^ ms PIM thresh^ ms PIM thresh^ ms PIM thresh^ ms

46 Troubleshooting em Multicast - Cisco Power tools: mrinfo Informações de gerais multicast como: thresholds de TTL protocolos status interfaces

47 Troubleshooting em Multicast - Cisco Power tools: mrinfo Router#mrinfo (b.cisco.com) [version cisco 11.1] [flags: PMSA]: > (s.cisco.com) [1/0/pim] > (d.cisco.com) [1/0/pim] > (d2.cisco.com) [1/0/pim] > (su.bbnplanet.net) [1/32/pim] Flags: P = prune-capable M = mtrace-capable S = SNMP-capable A = Auto-RP-capable

48 Troubleshooting em Multicast - Cisco Estratégias de troubleshooting Próximo à fonte: Verifique contadores nas interfaces do host Verifique o TTL na aplicação fonte O roteador recebeu o join? (show ip igmp groups) O roteador está recebendo pacotes da fonte? (show ip mroute count e show ip mroute active)

49 Troubleshooting em Multicast - Cisco Estratégias de troubleshooting No caminho da rede PIM: Adjacências PIM fechadas corretamente? (show ip pim neighbor) Mapeamentos grupo-rp (show ip pim rp mapping) Teste o RPF para a fonte (show ip rpf) sh ip mroute count/active, ping, mstat

50 Troubleshooting em Multicast - Cisco Estratégias de troubleshooting Na recepção: De novo: o roteador recebeu o join? (show ip igmp groups) Verifique a compatibilidade de versões de IGMP entre o host e o roteador (show ip igmp interface) Por via das dúvidas: verifique seus switches...

51 Troubleshooting em Multicast - Cisco Estratégias de troubleshooting Nem tudo é perfeito... Cisco bugtool Cisco field notices listas de discussão

52 Rede Nacional de Pesquisa Adenilson Raniery Sarges Pontes

53 Troubleshooting em Multicast - II Obtendo informações do mrouted

54 Troubleshooting em Multicast - mrouted Usando o comando kill do UNIX Verificando a tabela de roteamento DVMRP Uso do sinal USR1 Comando: kill -USR1 <pid-mrouted> Tabela enviada para: /var/tmp/mrouted.dump

55 Troubleshooting em Multicast - mrouted Tabela de roteamento DVMRP Virtual Virtual Interface Interface Table Table Vif Vif Local-Address Local-Address Metric Metric Thresh Thresh Flags Flags subnet: subnet: querier querier groups: groups: pkts pkts in: in: pkts pkts out: out: tunnel: tunnel: peers: peers: (2.2) (2.2) boundaries: boundaries: : : pkts pkts in: in: pkts pkts out: out: Multicast Multicast Routing Routing Table Table (1136 (1136 entries) entries) Origin-Subnet Origin-Subnet From-Gateway From-Gateway Metric Metric Tmr Tmr In-Vif In-Vif Out-Vifs Out-Vifs * 1* 2 2 3* 3* * 0* 1* 1* 3* 3* * 0* 2 2 3* 3*

56 Troubleshooting em Multicast - mrouted Usando o comando kill do UNIX Verificando o cache do mrouted Uso do sinal USR2 Comando: kill -USR2 <pid-mrouted> Tabela enviada para: /var/tmp/mrouted.cache

57 Troubleshooting em Multicast - mrouted Tabela cache do mrouted Multicast Routing Cache Table (147 entries) Origin Mcast-group CTmr Age Ptmr IVif Forwvifs / m 2m > > / m 2m > / m 2m > / m 28s 9m 0P >

58 Troubleshooting em Multicast (extra) Algumas outras ferramentas mrinfo mtrace map-mbone mcast.exe (Windows)

59 Rede Nacional de Pesquisa Adenilson Raniery Sarges Pontes

60 Interconexão PIM/DVMRP Problemas e soluções

61 Interconexão PIM-DVMRP Cisco - Interoperabilidade com DVMRP Roteadores implementam quase todas as funções de um roteador DVMRP Interoperabilidade automática a partir de probes DVMRP recebidos Não mantém estados individuais de cada mrouted em redes multiacesso

62 Interconexão PIM-DVMRP Interação através de links ponto-a-ponto Mecanismo: túneis DVMRP Em redes Ethernet, é necessário usar filtros para impedir interoperabilidade automática

63 Interconexão PIM-DVMRP Túneis DVMRP Exemplo de configuração interface tunnel 0 ip unnumbered ethernet 0 ip pim dense-mode tunnel source ethernet 0 tunnel destination tunnel mode dvmrp

64 Interconexão PIM-DVMRP Interação através de links multiacesso Se a interface (Eth, Fast, etc) estiver com multicast habilitado: Interoperabilidade descobrirá roteadores DVMRP

65 Interconexão PIM-DVMRP Interação através de links multiacesso Importante: Roteadores Cisco não processam prunes DVMRP vindos de links multiacesso!!

66 Interconexão PIM-DVMRP Interação através de links multiacesso Prune ignorado: DVMRP DVMRP Prune Ignorado!!

67 Interconexão PIM-DVMRP Interação através de links multiacesso Possível solução: DVMRP DVMRP Túnel DVMRP Túnel DVMRP

68 Interconexão PIM-DVMRP Anúncios para a rede DVMRP Comportamento padrão: anunciar redes diretamente conectadas Para redes stub : anúncio de rota default DVMRP ip dvmrp default-information {originate only}

69 Interconexão PIM-DVMRP Anúncios vindos da rede DVMRP Filtragem preventiva na entrada de anúncios Filtragem de neighbors DVMRP ip dvmrp accept-filter <acl> [neighbor-list <acl>] [<distance>]

70 Interconexão PIM-DVMRP Problemas na fronteira PIM-SM/DVMRP Modo esparso vs modo denso Possível problema com túneis DVMRP Incongruência Unicast-Multicast Problema do receptor dense-mode

71 Interconexão PIM-DVMRP Relembrando... Protocolos dense-mode Filosofia push Floods na rede e prunes quando necessário DVMRP é um protocolo dense-mode

72 Interconexão PIM-DVMRP Relembrando... Protocolos sparse-mode Filosofia pull Fluxos multicast sob demanda PIM-SM é um protocolo sparse-mode

73 Interconexão PIM-DVMRP Incongruência Unicast-Multicast DVMRP fonte Tráfego mcast Túnel DVMRP RPF

74 Interconexão PIM-DVMRP Tornando as redes congruentes DVMRP fonte Tráfego mcast Túnel DVMRP RPF

75 Interconexão PIM-DVMRP Problema do receptor dense-mode Estação na rede DVMRP apenas recebendo dados cliente DVMRP Túnel DVMRP RP Fluxo não chega no receptor

76 Interconexão PIM-DVMRP Problema do receptor dense-mode Solução 1: Tunel DVMRP termina no RP cliente DVMRP Túnel DVMRP RP

77 Interconexão PIM-DVMRP Problema do receptor dense-mode Solução 2: Receptor também é transmissor (hack) cliente DVMRP Túnel DVMRP RP

78 Interconexão PIM-DVMRP Problema do receptor dense-mode Solução 3: PIM-DM entre o roteador de borda e o RP cliente DVMRP Túnel DVMRP RP Link configurado com PIM-DM

79 Rede Nacional de Pesquisa Adenilson Raniery Sarges Pontes

80 Endereçamento Multicast Conhecendo as faixas alocadas pelo IANA

81 Endereçamento Multicast Faixa de endereços multicast Atribuídos diretamente pelo IANA (Internet Assigned Number Authority): Endereços IP (da antiga) classe D

82 Endereçamento Multicast Faixa de endereços multicast Classe D: os 4 primeiros bits do primeiro octeto são o octeto 2o octeto 3o octeto 4o octeto 1110xxxx xxxxxxxx xxxxxxxx xxxxxxxx Faixa:

83 Endereçamento Multicast Atribuição de endereços multicast Espaço de endereçamento restrito Dificilmente o IANA atribui endereços para usuários ou mesmo para aplicações Tendência à atribuição de endereços multicast para protocolos de rede

84 Endereçamento Multicast Visão geral das atribuições (RFC 3171) ( /24) Local Network Control Block ( /24) Internetwork Control Block AD-HOC Block (224.1/16) ST multicast groups (224.2/16) SDP/SAP Block DIS transient Block

85 Endereçamento Multicast Visão geral das atribuições (RFC 3171) RESERVED (232/8) Source Specific Multicast (SSM) Block (233/8) GLOP block RESERVED (239/8) Administratively Scoped block

86 Endereçamento Multicast Local Network Control Block ( /24) Endereços link-local Protocolos de rede de escopo local Não devem ser roteados

87 Endereçamento Multicast Internetwork Control Block ( /24) Protocolos/aplicações de rede que devem ser roteadas

88 Endereçamento Multicast SDP/SAP Block (224.2/16) Endereços para uso por aplicações que utilizam o protocolo SAP (Session Announcement Protocol) Tipicamente, aplicações como SDR Endereços escolhidos aleatoriamente pela aplicação Não devem ser usados para outros fins

89 Endereçamento Multicast Source Specific Multicast Block (232/8) SSM: clientes se vinculam a um grupo e a uma fonte (IGMPv3) Direcionado para aplicações 1-para-muitos (1toM) Promessa tecnológica importante

90 Endereçamento Multicast GLOP Block (233/8) Endereços GLOP: RFC 2770 Alocação automática de um bloco /24 para cada Autonomous System (AS) da Internet Administração local pelo AS Endereços de escopo global

91 Endereçamento Multicast Endereços GLOP: mecanismo de alocação Número do AS é mapeado para o 2o e 3o octetos do endereço multicast Exemplo: AS 1916 (RNP) 1916 = = Faixa locada para a RNP:

92 Endereçamento Multicast Administratively Scoped Address Block (239/8) Grande faixa de endereços multicast para uso dentro do domínio Tráfego desta faixa deve ser filtrado na saída do domínio Substituição de scoping baseado em TTL

93 Rede Nacional de Pesquisa Adenilson Raniery Sarges Pontes

94 Multicast na camada de enlace Switching inteligente para Multicast

95 Multicast na camada de enlace Restringindo o tráfego multicast Fato importante: Pacotes endereçados a um grupo multicast são tratados como broadcast

96 Multicast na camada de enlace Restringindo o tráfego multicast Três métodos: IGMP Snooping Cisco Group Management Protocol (CGMP) Generic Attribute Resolution Protocol (GARP)

97 Multicast na camada de enlace IGMP Snooping Switch escuta pacotes IGMP, verificando joins e leaves Tráfego é restrito às portas necessárias Observação: dependendo da arquitetura do switch, IGMP Snooping pode degradar o desempenho do equipamento...

98 Multicast na camada de enlace IGMP Snooping Alguns switches podem contar com módulos Layer 3, ASICs, etc. que melhoram o desempenho Funcionalidade cada vez mais comum em switches do mercado : Dell, Intel, 3Com, Cisco, D-Link, Extreme, Enterasys, Accton,...

99 Multicast na camada de enlace CGMP Protocolo proprietário da Cisco Switches e roteadores (Cisco) trocam informações relacionadas a multicast Criado no âmbito em que era anti-econômico ter ASICs Nível 3 em switches low-end da Cisco

100 Multicast na camada de enlace GARP IEEE 802.1p define o GMRP (GARP Multicast Registration Protocol) Troca de informações entre as estações clientes e o switch Protocolo que permite às estações registrarem-se em grupos multicast (camada 2)

101 Multicast na camada de enlace GARP Nas estações, GMRP funciona em conjunto com o IGMP Exige mudanças nas estações clientes (placa, drivers) para suportar 802.1p : Cisco, 3Com, D-link, Enterasys, Foundry,...

102 Multicast na camada de enlace SwitchRouters, RouteSwitches, etc. Funções começam a se misturar Exemplo: Switches com módulos Layer3, roteando entre VLANs e rodando PIM-SM

103 Rede Nacional de Pesquisa Adenilson Raniery Sarges Pontes