Skupinové vysílání Josef Horálek

Obsah  Datové proudy v sítích  Základní principy multicastového vysílání  L2 mapování skupinového vysílání  Směrování skupinového vysílání

Druhy datové komunikace v sítích  Datovou komunikaci v IP (internetovém) světě můžeme rozlišit na do tří základních kategorií  Unicast (směrové vysílání)  Vhodný pro komunikaci bod – bod  Nehodný pro šíření stejného datového toku do více směrů  Broadcast (všesměrové vysílání)  Vhodný pro „oslovení“ všech zařízení v sítí  Nevýhodou je zahlcování aktivních prvků, riziko broacastové bouře  Multicast (skupinové vysílání)  Efektivní šíření dat do vybraných skupin  Nevýhodou je režie samotných protokolů a nutnost podpory zařízení na nižších vrstvách = multicastové vysílání může způsobit problémy v síti  Každá z těchto kategorií má různé výhody a nevýhody

Skupinové vysílání

 Umožňuje rozesílat data do předem vybraných skupin přičemž odesílatel nemusí znát konečného příjemce  Skupinové vysílání šetří zásadním způsobem zdroje sítě  Mezi typické využití patří  IPTV a multimediální datové proudy  IP Telefonie „On hold music“  IP rozhlasové přenosy  Šíření rozsáhlého datového toky více směry (klonování a distribuce operačních systémů skrze síť)  „Statická“ vysílání aplikací do určitých skupin (burzovní zpravodajství, aktualizace aplikací)  Typy multicastových aplikací  One-to-many, Many-to-many, Many-to-one

Skupinové vysílání – druhy adres  Adresy typu local scope  až  Pakety nemají opustit „broadcastovou“ doménu, z které pocházejí (jsou link-local)  Mnohé adresy z tohoto rozsahu jsou vyhrazené  Adresy typu global scope  až  Adresy typu administratively scoped  až  Tento rozsah je využitý pro použití v privátních doménách

Skupinové vysílání – druhy adres  Adresy typu local scope  (všechny multicast-capable systémy v segmentu sítě)  (všechny směrovače v podsíti)  , (OSPF)  (RIPv2)  (EIGRP)  (všechny PIMv2 směrovače)  (VRRP)  (IGMPv3)  ,102 (HSRP) ...

Mapování multicastu v ethernetu  Při unicast komunikaci reprezentuje jedna MAC adresa právě jedno ethernetové rozhraní.  Při multicast komunikaci, je nutné nějakým způsobem rozlišit a namapovat skupiny na druhé vrstvě ISO/OSI modelu.  MAC adresa: 6B, první 3B: OUI, druhé 3B: S/N  Tvar prvního bajtu MAC adresy:  U/L: Universal (0), Local (1)  I/G: Individual (0), Global (1) Bit Význam nnnnnnU/LI/G

: : : : : Mapování multicastu v ethernetu až  Prvních 25 bitů v každé MAC má fixní hodnotu, která se musí dodržet  Zbývajících 23 bitů v MAC slouží na popsání multicastové skupiny IANA vyčlenila pro multicastové MAC adresy rozsah MAC 01:00:5e:00:00:00 až 01:00:5e:7f:ff:ff : : : : :

Mapování multicastu v ethernetu  Běžné IP adresy se mapují na MAC adresy pomocí ARP, tento princip však neplatí o adresách třídy D  Namísto něho se při multicastových adresách typu D používá jiná operace: e163c46

E multicastová MAC adresa 32 různých IP multicastových adres Mapování multicastu v ethernetu 32 různých IP adres odpovídá jedné MAC adrese

Přidělování/zjišťování multicastových IP adres  Zjišťování  Nasloucháním na známé multicastové adrese  SAP (RFC 2974) (Dle CISCO terminologie někdy SDR)  Adresářové služby  Web, ,...  Statické přidělování a zjišťování  Existuje mnoho pravidel na pro efektivní návrh adres  Vhodný Cisco dokument: „Guidelines for Enterprise IP Multicast Address Allocation“  Přidělování dle AS: –  Tzv. GLOP adresování definované v RFC 3180  První bajt IP čísla musí být nastavený na hodnotu 233  Číslo AS se zapíše dekadicky jako druhý a třetí oktet IP adresy  Poslední oktet zůstává na určení multicastové skupiny v rámci AS

Internet Group Management Protocol (IGMP)  Stanice se stává členem multicastové skupiny tak, že své bráně (gateway – routeru) ohlásí svůj zájem být členem skupiny  Pokud směrovač dostane multicastový IP traffic adresovaný dané skupině, bude vědět, že ho má přeposlat i do sítě, kde se nachází tato stanice  Stanice si nepřiděluje dodatečnou IP adresu. Inicializuje však podporu v síťové kartě, aby akceptovala i rámce adresované na příslušnou MAC adresu multicastové skupiny  Protokol na přihlášení/odhlášení stanice do multicastové skupiny se jmenuje IGMP  IGMP je komunikace mezi stanicí a její bránou (routerem)  V současnosti existují 3 verze:  IGMPv1 definované v RFC 1112 a IGMPv2 v RFC 2236  Podporují všechny současné OS  IGMPv3 definované v RFC 3376  Podporované v posledních verzích Windows a Linux

IGMPv3: Přihlášení do skupiny Nová stanice posílá IGMPv3 report na adresu hned, jak se do skupiny přihlásí.

IGMPv3: Přihlášení ke specifickému odesílateli ve skupině IGMPv3 report obsahuje seznam žádaných odesílatelů v seznamech typu INCLUDE anebo EXCLUDE.

IGMPv3: Udržování přehledu o stavu Směrovač posílá periodické dotazy (queries):  Odpovídají mu všichni IGMPv3 členové  Reporty zprávy obsahují více informací o stavu

Multicast Forwarding  Multicastové směrování má opačnou logiku než směrování unicastů  Unicastové směrování řeší, kam paket putuje  Multicastové směrování řeší odkud paket přichází  Multicastové směrování používá tzv. Reverse Path Forwarding (RPF) pro eliminaci forwarding loops  Po přijetí paketu jdoucího na multicastovou adresu určitým rozhraním X se v běžné směrovací tabulce vyhledá rozhraní Y, kterým se dá nejkratší cestou dostat k odesílateli multicastového paketu (při SPT) anebo k RP (pri shared tree)  Pokud X == Y, paket se smí přeposlat dále, jinak se zahodí

Protocol-Independent Multicast (PIM)  PIM protokol není skutečný směrovací protokol, který by přenášel IP adresy a metriky, ale spíše má povahu signalizačního protokolu  PIM se vkládá přímo do IP paketů, číslo protokolu 103  PIM vyžaduje, aby byl v síti aktivní běžný směrovací protokol, avšak je na konkrétním směrovacím protokolu nezávislý  PIM směrovače si vytvářejí směrovací tabulky pro přeposlání multicastově adresovaných datagramů  PIM pracuje v dvou různých režimech:  Dense mode: multicastový traffic je přeposílaný do celé sítě. Pokud směrovač dostává traffic, pro který nemá dalšího příjemce, odhlásí se od přijímání daného toku (periodický flood-and-prune)  Sparse mode: multicastový traffic se přeposílá prostřednictvím distribučních stromů, které jsou sestaveny na základě požadavků od příjemců

Konec  Děkuji Vám za pozornost