Multicast Routing. Protocolli di Multicast Routing

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Agnella Mantovani
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1 Routing Applicazioni one to many Applicazioni many to many Applicazioni many to one RTSP Manage ment RSVP RTCP UDP RTP Reliable multicast protocol TCP IGMP Routing multicast IP switching Protocolli di Routing Ogni protocollo per il multicast costruisce un albero di consegna. L albero collega i che hanno riceventi per un dato gruppo nelle sottoreti one hop. Due sono gli approcci possibili: Protocolli Dense Mode costruiscono l albero dei cammini minimi che collega la/e sorgente/i di traffico multicast a tutti i riceventi del gruppo. A questa categoria appartengono i protocolli DVMRP, MOSPF, PIM DM Protocolli Sparse Mode costruiscono un albero condiviso da tutte le sorgenti che collega un nodo core, radice dell albero, a tutte le destinazioni di un gruppo. A questa categoria appartengono i protocolli CBT, PIM SM

Due sono gli approcci possibili: Protocolli Dense Mode costruiscono l albero dei cammini minimi che collega la/e sorgente/i di traffico multicast a tutti i riceventi del gruppo.

2 sorgente Dense Mode Reverse Path ing sorgente FLOOD & PRUNE Dense Mode Reverse Path ing Soft state con sorgente flooding periodico sorgente

3 Dense Mode Progettato pensando a sottoreti con elevata densita di s Non adatto a membership sparse Difficolta a scalare e uso inefficiente di banda per via del flooding Costo elevato sui nel caso di molti gruppi e molte sorgenti Buona distribuzione del carico multicast sulla rete Periodi di inconsistenza in funzione del tempo di refresh dell albero Shared Tree sorgente Rete di connessione core Rete di connessione sorgente incapsulato in pacchetti unicast

sorgenti Buona distribuzione del carico multicast sulla rete Periodi di inconsistenza in funzione del tempo di

4 Shared Tree Migliore scalabilita rispetto a Dense Mode. Solo i sull albero mantengono uno stato Explicit join sul core rende il protocollo piu efficiente Puo usare flooding per il controllo, ma i dati sono instradati sull albero Collo di bottiglia sul nodo core che e anche possibile point of failure Elezione core con Auto RP (PIM) o al bootstrap Il cammino fra sorgente e destinazioni puo non essere ottimo PIM SM [RFC 2117] CARATTERISTICHE Indipendente dal protocollo unicast, inter domain routing, wide area Shared tree con rendez vous point Il flusso di distribuzione e unidirezionale (da RP) Si puo convertire in source based (high rate sources) con explicit join Routing table mantenute via soft state Explicit join, receiver initiated DEPLOYMENT Il protocollo e installabile in congiunzione a qualsiasi protocollo unicast Adatto all uso su WAN, anche se le prime esperienze sono state fatte su LAN Puo essere portato a IPV6 PIM sparse dense mode specificati per regioni separate

nodo core che e anche possibile point of failure Elezione core con Auto RP (PIM) o al bootstrap Il cammino fra sorgente e destinazioni puo non essere ottimo PIM SM [RFC 2117] CARATTERISTICHE

5 LA N Shared tree construction IG M P Join DR in tree node create create (*,G ) (*,G ) entry Join(*,G ) entry Join(*,G ) [RPTbit=1, W Cbit=1] [RPTbit=1, W Cbit=1] create (*,G ) entry RP routing table entry = {<root>, <group>, <iif>, <oifs>, WC, RPT} WCbit = wildcard = entry refers to any source RPTbit = rendez vous point = grafted to shared tree Shared tree: discussion Join may add oif to existing entry soft state (*,G) entry: periodic Join upstream the Join reception re starts the Oif timer at the Entry timer expiration, entry is removed bwth consumption limited by controlling the Join rate no ACK required: if Join msg lost, path established with the successive Join

shared tree Shared tree: discussion Join may add oif to existing entry soft state (*,G) entry: periodic Join upstream the Join reception re starts the Oif timer at the

6 source LAN Data transmission and forwarding DATA msg DR RP in tree node encapsulate in Register Register msg if (not from iif) then discard else forward to oifs DATA msg if (not from iif) then discard else forward to oifs DATA msg no loop due to the unicast routing consistency check appropriateness of reception interface last hop DR prunes when no group member in the attached LANs according to IGMP in tree node prunes when no more oifs Control info dissemination BSR C RP/DR periodically Advertisement update list active C RPs periodically Bootstrap{active C RP} Bootstrap candidate if timer expires Hello msgs for Designated Router election (IGMP) for each domain: Bootstrap (BSR) election DRs are RP candidates (C RP) : hash function

the attached LANs according to IGMP in tree node prunes when no more oifs Control info dissemination BSR C RP/DR periodically Advertisement update list active C RPs periodically

7 Failure/partition resilience Bootstrap msg to monitor BSR activity if BSR fails, DRs may candidate with a given priority Advertisement/Bootstrap msg to monitor RP activity if a RP fails, it does not anymore appear in the Bootstrap msg DR computes the current RP for each group to which it belongs: if RP changed then Join to the new RP similar for dynamic changes in unicast routing: Prune to old iif; Join to new iif Switch to source based tree last hop DR measures received data rate if greater than threshold then switch to source based DR tree RP intermediate in tree node source DR LAN DATA if high rate create (S,G) [SPTbit=0] Join [RPTbit=0, WCbit=0] create (S,G) [SPTbit=0] Join [RPTbit=0, WCbit=0] create (S,G) [SPTbit=0; RPTbit=1] [RPTbit=0, WCbit=0] Join source LAN WCbit = 0 = particular source; RPTbit = 0 = not for RP oifs copied from (*,G) to (S,G) entry

iif; Join to new iif Switch to source based tree last hop DR measures received data rate if greater than threshold then switch to source based DR tree RP intermediate in tree node source DR LAN DATA

8 Data transmission over SPT SPTbit = 0 = (shortest path) source tree under construction DR source LAN DATA msg DR DATA msg in tree node if (not from iif) then discard; else fwd to oifs; SPTbit=1 DATA msg LAN Prune(S) [RPTbit=1, WCbit=0] RP Prune(S) [RPTbit=1, WCbit=0] Entry timer refreshed by data packets each matches data header against (S,G) entry if it exists, otherwise against (*,G) Dynamic membership periodic Prune from shared tree upon reception of 1 st pkt RP maintains (*,G) entry, but does not forward data dynamically joining rcvrs: hybrid shared/source based tree RP may be on both the shared tree and the SPT new Join overrides the Prune for that oif periodic RP Register Stop msg to suppress data duplicates or when no oifs: Register Suppression timer source DR has (S,G) entry: if (Register Suppression not initialized or expired) then send Register; else send data

membership periodic Prune from shared tree upon reception of 1 st pkt RP maintains (*,G) entry, but does not forward data dynamically joining rcvrs: hybrid shared/source based tree RP may be on both

9 Timer summary Join/Prune: for periodic transmission of ctrl msgs Join/Prune Suppression: duplicate suppr. in multi access LANs Entry: one instance for each route entry; removed when timer expires timer restarted upon data reception from iif (for (S,G) entries) or Join reception for that entry Oif: one instance for each oif for each route entry oif removed from list when timer expires timer restarted upon Join reception from that oif Register Suppression: for duplicate suppression when RP in SPT restarted upon reception of Register Stop msg Inter Domain Routing MBone e stato il piu importante test bed multicast, ha consentito lo sviluppo di competenze sul multicast ed ha favorito lo sviluppo di numerosi prodotti sw (freeware) per applicazioni audio/video su piattaforma IP. In circa 7 anni, nel 1997, MBone ha raggiunto 3500 sottoreti connesse sparse su 25 nazioni. Non e piu possibile continuare a considerarlo flat dal punto di vista del routing. In piu, DVMRP non e in grado di scalare su una topologia sparsa e diventa sempre piu complessa la gestione dei tunnel MBone. E necessario definire protocolli di inter domain multicast per il breve medio e lungo termine.

instance for each oif for each route entry oif removed from list when timer expires timer restarted upon Join reception from that oif Register Suppression: for duplicate suppression when RP in SPT

10 PIM SM/BGP4+/MSDP [RFC 2283 per BGP4] MBGP fornisce il next hop Intra Domain network Intra Domain network Intra Domain network MBGP capable border PIM SM costruisce l albero multicast Intra Domain network PIM SM/BGP4+/MSDP C e il problema di connettere gruppi distribuiti in molti domini sparse mode Dominio A RP connessione MBGP Non c e modo per i receiver nel dominio A di conoscere le sorgenti del dominio B RP Le sorgenti si registrano su RP del proprio dominio. I receiver spediscono JOIN a RP nel loro dominio Dominio B

distribuiti in molti domini sparse mode Dominio A RP connessione MBGP Non c e modo per i receiver nel dominio A di conoscere le

11 Source Discovery Protocol RP/MSDP 2. MSDP peer nel dominio conosce S e spedisce SA a tutti i peer one hop RP/MSDP 1. S si registra presso RP di dominio albero albero S 3. Ricevuto SA, si esegue il check di correct path e il peer RPF flooding RP/MSDP MBGP fra domini RP/MSDP 4. Se esistono receiver per il gruppo nel dominio, RP spedisce una PIM join alla sorgente albero albero PIM SM/BGP4+/MSDP MSDP e una soluzione di breve/medio termine. 1. Ha problemi prestazionali con gruppi dinamici (problema della latenza di join) e con sorgenti che generano traffico a burst (p.e. sdr) 2. Ha problemi di scalabilita per via dei pacchetti SA diffusi in rete su TCP (anche UDP) Le soluzioni di lungo termine sono allo studio in IETF. Fra queste: MASC/BGMP S. Kumar e altri, ACM Sigcomm 98 Express D.Cheriton, ACM Sigcomm 99 Simple T. Ballardie e altri, TR April 99, Univ.College London

Se esistono receiver per il gruppo nel dominio, RP spedisce una PIM join alla sorgente albero albero PIM SM/BGP4+/MSDP MSDP e una soluzione di breve/medio termine. 1.

12 Inter Domain Routing Sperimentazioni vbns attiva dal 1993, l unica ad avere una tratta OC48 C in produzione (SFO LA) juniper M40 e Fore ASX 1000 per OC12 C Abilene TEN155 supporta anche multicast con PIM SM, MSDP e MBGP con clouds DVMRP non comprende l Italia per il multicast CA*net Progetto Canadese da 60 M $ con finalita simili a vbns e Abilene

org/ attiva dal 1993, l unica ad avere una tratta OC48 C in produzione (SFO LA) juniper M40 e Fore ASX 1000 per

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