Tipos de Comunicação entre Estações Comunicação Multiponto ( de Grupo, Multicast, Multiway, Difusão seletiva) Unicast Broadcast Multicast Multicast: ação de enviar um datagrama para multiplos receptores com uma única operação de transmissão. Serviço multicast: generalização dos conceitos de unicast e broadcast Otimiza a replicação de pacotes e consequentemente traz economia de largura de banda equisitos de um serviço multicast Esquema de endereçamento de grupos Gerenciamento dos grupos oteamento e encaminhamento multicast 4: Camada de ede 4a-1 4: Camada de ede 4a-2 Motivação: Aplicações Multimídia Necessidade de transmissão de dados para múltiplos usuários Manipulação de objetos de dados não convencionais em tempo real, como vídeo, o qual é um grande consumidor de banda Exemplos Videoconferência Ensino a distância Vídeo sob demanda Distribuição de áudio e vídeo 4: Camada de ede 4a-3 Comunicação Multiponto em edes Locais Em redes de meio compartilhado (Ethernet) é fácil Todos os quadros transmitidos na rede chegam a todas as interfaces, sem custo adicional O padrão Ethernet prevê existência de um endereço de difusão (broadcast) e diversos multiponto (multicast) Vantagem de multiponto sobre difusão Com difusão, a interface de rede repassa à estação todos os pacotes recebidos, mesmo se não forem de interesse Com multiponto, a interface de rede filtra os pacotes caso a estação não faça parte do grupo 4: Camada de ede 4a-4
Comunicação Multiponto em uma Inter-rede Suposições um grupo de receptores multiponto pode ter membros em diferentes redes locais de uma inter-rede em cada rede local existe um mecanismo de entrega multiponto de pacotes aos membros locais do grupo Problema: Como conseguir que os roteadores da inter-rede entreguem a cada rede local onde há membros do grupo uma cópia dos pacotes endereçados ao grupo? 4: Camada de ede 4a-5 Comunicação Multiponto em uma Inter-rede A maioria de conexões entre subredes são de ligações ponto-a-ponto, sem possibilidade de broadcast. Deering propôs um modelo para comunicação multiponto, que envolve: Mecanismos para identificar e gerenciar grupos de receptores Protocolos de roteamento para permitir encontrar rotas a todos os membros de um grupo de receptores O modelo de Deering, denominado de IP Multicast foi incorporado na tecnologia TCP/IP 4: Camada de ede 4a-6 Suporte à Comunicação Multiponto no IP v.4 ( IP Multicast ) á 3 elementos da infra-estrutura: Identificação do grupo por um endereço IP classe D Protocolo de gerenciamento de grupos (IGMP) Permite determinar se existem membros do grupo numa determinada sub-rede Permite adesão/saída de membros nos grupos Protocolo de roteamento multiponto Permite definir rotas até todos os membros do grupo Esquema de Endereçamento Endereços Classe D Endereços Classe D são planos: não existe o conceito de máscara de rede Um endereço Classe D não identifica uma interface de rede de uma estação e sim um Grupo de Estações (ost Group) Endereços classe D: 224.0.0.0 a 239.255.255.255 Estrutura: 1110 Identificação do grupo 28 bits 4: Camada de ede 4a-7 4: Camada de ede 4a-8
Gerência de Grupos com o IGMP ( Internet Group Management Protocol ) Quando uma estação deseja aderir a um grupo, ela envia uma mensagem IGMP JOIN para o endereço multicast do respectivo grupo Quando uma estação deseja abandonar um grupo, ela envia uma mensagem IGMP LEAVE para o endereço 224.0.0.2 (a partir do IGMP v.2) Internet Group Management Protocol (IGMP) Query eport Periodicamente, roteadores multicast enviam mensagens IGMP QUEY para 224.0.0.1 osts respondem com uma msg IGMP JOIN para cada grupo ao qual ainda pertencem, usando como end. IP de destino o end. IP do próprio grupo em questão 4: Camada de ede 4a-9 4: Camada de ede 4a-10 IGMP Versão 1: FC 1112 Versão 2: FC 2236 Versão 3: em andamento... Formato da Mensagem IGMP 0 7 15 23 31 Octeto 1 Octeto 2 Octeto 3 Octeto 4 VES(2) TYPE CODE CECKSUM TCP UDP Transporte GOUP ADDESS (ZEO IN QUEY) ICMP IP IGMP Inter-rede TYPE = 1: IGMP QUEY enviada por um roteador multicast TYPE = 2: IGMP JOIN enviada por um host TYPE = 3: IGMP LEAVE enviada por um host AP AP Int. de adaptação 4: Camada de ede 4a-11 4: Camada de ede 4a-12
Interação IGMP - Protocolo de oteamento O IGMP é o responsável apenas pelo último passo do roteamento de um pacote multiponto ao nível de uma rede local Um protocolo de roteamento multiponto é responsável pela construção de uma árvore de distribuição Os principais protocolos existentes são: Distance Vector Multicast outing Protocol (DVMP). Multicast extensions to OSPF (MOSPF). Protocol Independent Multicast (PIM). Core Base Tree (CBT). 4: Camada de ede 4a-13 Interação IGMP - Protocolo de oteamento A árvore de roteamento construída de duas formas: Inundação e poda adesão explicita multiponto pode ser oteadores multiponto podem ser dedicados, ou estações de trabalho executando software específico. 4: Camada de ede 4a-14 Esquema de Inundação e Poda Esquema de Adesão Explícita oteador Multicast ost pertencente ao grupo ost não pertencente ao grupo 4: Camada de ede 4a-15 oteador Multicast ost pertencente ao grupo ost não pertencente ao grupo Pedido de adesão explícito Pkt enviado via unicast Pkt enviado via Multicast 4: Camada de ede 4a-16
Protocolos de oteamento Os roteadores multiponto utilizam protocolos de roteamento multiponto para construir rotas do emissor ao restante do grupo Alguns protocolos de roteamento mutiponto são baseados em algoritmos usados no roteamento um para um (unicast), como o alg. de vetor de distâncias e o de estados de enlaces. Alguns protocolos de roteamento mutiponto constróem árvores multiponto para cada emissor no grupo, outros utilizam árvores compartilhadas por grupo. 4: Camada de ede 4a-17 Protocolos de oteamento Protocolos de roteamento multiponto Modo Denso Modo Esparso Vetor de Estado de Árvores distâncias Enlaces compartilhadas DVMP PIM-DM MOSPF PIM-SM CBT 4: Camada de ede 4a-18 O que é mobilidade? Mobilidade : vocabulário Espectro de mobilidade, da perspectiva da rede: sem mobilidade high mobility ede origem (home ): endereço permantente do nó móvel (e.g., 128.119.40/24) Agente de origem (home agent): entidade que irá desempenhar as funções de mobilidade para o nó móvel quando este estiver distante. Usuário móvel, usando Algum ponto de acesso Usuário móvel, connectando/ desconectando da rede através de DCP. Usuário móvel, passando através de múltiplos pontos de acesso enquanto mantém conexões de rede (semelhante ao telefone celular) Endereço permanente: endereço na rede origem que sempre pode ser usado para alcançar o nó móvel. e.g., 128.119.40.186 correspondent 4: Camada de ede 4a-19 4: Camada de ede 4a-20
Mobilidade : mais vocabulário Como contactar um amigo móvel : Endereço permanente : permanece constante (e.g., 128.119.40.186) Endereço temporário (careof-address): endereço na rede visitada.(e.g., 79,129.13.2) Correspondente (correspondent): elemento que deseja se comunicar com o nó móvel. ede visitada (visited ): rede onde o nó móvel se encontra (e.g., 79.129.13/24) Agente da rede visitada (visited agent): entidade na rede visitada que desempenha as funções de mobilidade para o nó móvel. 4: Camada de ede 4a-21 Considere uma amiga que frequentemente muda de endereço, como você a encontra? Procura em todos as listas telefônicas? Liga para parentes dela? Espera que ela entre em contato com você? Eu gostaria de saber onde está Alice? 4: Camada de ede 4a-22 Mobilidade : abordagens Mobilidade : abordagens Se roteamento manipula a mobilidade: roteadores divulgam endereços permanentes dos nós-móveis-naresidência via troca de tabelas de rotas usual. Tabela de rotas indica onde está cada nó móvel Sem mudanças para os sistemas finais (end-systems). Se sistemas finais manipulam a mobilidade: oteamento indireto: comunicação a partir do correspondente para nó móvel se dá através do home agent, que encaminha para o nó remoto. oteamento direto : correspondente pega o endereço de visita do nó móvel e envia diretamente ao nó móvel. 4: Camada de ede 4a-23 Se roteamento manipula a mobilidade: roteadores divulgam endereços Não permanentes é dos nós-móveis-naresidência via troca escalável de tabelas de rotas usual. Tabela de rotas paraindica milhõesonde está cada nó móvel nós móveis Semmudançasparaossistemasfinais(endsystems). Se sistemas finais manipulam a mobilidade: oteamento indireto: comunicação a partir do correspondente para nó móvel se dá através do home agent, que encaminha para o nó remoto. oteamento direto : correspondente pega o endereço de visita do nó móvel e envia diretamente ao nó móvel. 4: Camada de ede 4a-24
Mobilidade : registro (autenticação) ede de origem 2 Agente da rede visitada contacta o agente da rede de origem: este nó móvel está residente na minha rede. esultado final: ede visitada Agente da rede visitada sabe sobre nó móvel agente da rede de origem sabe localização do nó móvel 1 Nó móvel contacta agente da rede visitada ao entrar na rede. 4: Camada de ede 4a-25 Mobilidade via oteamento indireto ede de origem correspondente endereça os pacotes usando o endereço permanente do nó móvel. agente da rede de origem intercepta pacotes e encaminha-os para o agente da rede visitada 1 2 agente da rede visitada recebe os pacotes e encaminhaos para o nó móvel 4 3 ede vistada Nó móvel responde diretamente para o correspondente 4: Camada de ede 4a-26 oteamento indireto : comentários Encaminhando datagramas para nó móvel Nó móvel usa dois endereços: endereço permanente: usado pelo correspondente (assim a localização do nó móvel é transparente para o correspondente) care-of-address: usadopeloagentedaredede origempara encaminhar datagramas para o nó móvel As funções do agente da rede visistada podem ser executadas pelo próprio nó móvel oteamento triangular: correspondente-rede origem-nó móvel ineficiente quando Correspondente e nó móvel Estão na mesma rede pacote enviado pelo agente da rede de origem para o agente da rede visitada: um pacote dentro de outro pacote. dest: 79.129.13.2 dest: 128.119.40.186 Endereço permanente: 128.119.40.186 dest: 128.119.40.186 pacote enviado pelo correspondente Pacote enviado pelo agente da rede visitada para nó móvel dest: 128.119.40.186 Endereço temporário: 79.129.13.2 4: Camada de ede 4a-27 4: Camada de ede 4a-28
oteamento indireto : movendo-se entre redes Suponha que o usuário do nó móvel movimentase para outra rede: registra-se com o novo agente da rede visitada novo agente da rede visitada registra-se com o agente da rede de origem agente da rede de origem atualiza endereço temporário do nó móvel pacotes continuam a ser encaminhados para o nó móvel (mas com um novo endereço temporário) Mobilidade, troca de redes visitadas é transparente: as conexões externas podem ser mantidas! Mobilidade via oteamento direto ede de origem correspondente solicita e recebe o endereço temporário do nó móvel correspondente envia pacotes para o agente da rede vistada 2 1 agente da rede vistada recebe os pacotes e o envia para o nó móvel 3 4 4 ede vistada Nó móvel responde diretamente para o correspondente 4: Camada de ede 4a-29 4: Camada de ede 4a-30 oteamento direto: comentários Não sofre do problema de roteamento triangular não transparente para o correspondente: correspondente deve obter o endereço temporário do agente da rede de origem. O que acontece se o nó móvel mudar de rede? IP Mobile FC 3220 Tem muitas funções vistas por nós: agentes da rede de origem, agentes da rede visitada, registro do agente da rede visitada, endereço temporário, encapsulamento (pacotedentro de outro pacote) Três componente na padronização: descoberta do agente registro com o agente da rede de origem roteamento indireto de datagramas 4: Camada de ede 4a-31 4: Camada de ede 4a-32
IP Mobile : descoberta do agente IP Mobile : exemplo de registro Anuncio do agente: agentes de redes de origem e visitadas anunciam o serviço através da difusão de mensagens ICMP (typefield = 9),F bits: agentes de redes de origem ou visitadas bit: registro exigido 0 8 16 24 type = 9 code = 0 checksum router address type = 16 length sequence # BFMGV registration lifetime reserved bits 0 or more care-ofaddresses standard ICMP fields mobility agent advertisement extension home agent A: 128.119.40.7 time foreign agent COA: 79.129.13.2 registration req. COA: 79.129.13.2 A: 128.119.40.7 Lifetime: 9999 identification: 714 encapsulation format registration reply A: 128.119.40.7 Lifetime: 4999 Identification: 714 encapsulation format ICMP agent adv. COA: 79.129.13.2 registration req. COA: 79.129.13.2 A: 128.119.40.7 Lifetime: 9999 identification:714 registration reply A: 128.119.40.7 Lifetime: 4999 Identification: 714 visited : 79.129.13/24 Mobile agent 4: Camada de ede 4a-33 4: Camada de ede 4a-34