Multidifusión

ARQUITECTURA DE REDES DE COMUNICACIONES
ÍNDICE TEMÁTICO
I. ARQUITECTURA TCP/IP
1. Protocolo IPv6 (ICMPv6)
2. IP móvil en IPv4 e IPv6
3. Transición de IPv4 a IPv6
4. Encaminamiento dinámico de unidifusión y MPLS
5. Multidifusión IP
6. Encaminamiento dinámico de multidifusión
7.TCP: Confirmación selectiva (SACK) y control de la congestión
8. Aplicaciones multimedia en tiempo real (RTP y VoIP)
y modelos de calidad de servicio
II. SERVICIOS Y TECNOLOGÍAS DE SEGURIDAD EN INTERNET
1. Amenazas, servicios y mecanismos de seguridad
2. Seguridad Web y correo electrónico
3. Protección de las comunicaciones: Intranets y Redes privadas virtuales
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ARQUITECTURA Y SERVICIOS DE INTERNET
1
1
Arquitectura de Redes de Comunicaciones
Documentación: Tema I, Capítulos 5 y 6
http://pegaso.ls.fi.upm.es/arquitectura_redes/index2.html
material
TRANSPARENCIAS
http://halley.ls.fi.upm.es/~jyaguez/libros.html
PROBLEMAS
http://halley.ls.fi.upm.es/~jyaguez/examenes.html
•TCP/IP Tutorial and Technical Overview, Lydia Parziale, David T. Britt ,…
8ª edición (Diciembre 2006).
Redbooks: http://www.redbooks.ibm.com/portals/solutions
Libro descargable desde Internet)
.Los RFCs que se indiquen
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2
3 TIPOS DE TRANSMISIONES Y
DIRECCIONES EN IPv4
Recordatorio
 Unidifusión o unicast
 Difusión o broadcast
 Multidifusión o multicast
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3
Clases de DIRECCIONES IPv4
Recordatorio
 En función de las 3 clases de
transmisiones IP y del nº de bits
utilizados para identificar redes y
máquinas, existen 5 clases de
direcciones IP o Internet o numéricas
o IP:
CLASE A: Unidifusión y difusión
CLASE B: Unidifusión y difusión
CLASE C: Unidifusión y difusión
CLASE D: Multidifusión o Multicast
CLASE E: Experimental o reservada
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4
DIRECCIONES IPv4 CLASE D
Recordatorio
CLASE D
0123
1110
4
31
DIRECCIÓN DEL GRUPO DE MULTIDIFUSIÓN
1100 0000 (224)-1110 1111 (239)
Direcciones cuyo primer octeto en decimal va del 224 al 239
Transmisiones interactivas en tiempo real: Audioconferencias, videoconferencias,
aprendizaje a distancia (teleeducación), vídeo bajo demanda, juegos en red, simulaciones
distribuidas, noticias, envío de información, acceso a bases de datos distribuidas, etc.
Rango completo: 224.0.0.0 --- 239.255.255.255
Direcciones reservadas: 224.0.0.1 --- 224.0.0.255
• 224.0.0.1: Asignada a todas las máquinas de multidifusión en una RAL
• 224.0.0.2: Asignada a todos los routers de multidifusión de una RAL
• 224.0.0.9: Asignada a todos los routers RIPv2 de una RAL
•…
Aplicaciones de multidifusión por Internet: 224.0.1.1---239.255.255.255
• 224.0.1.1: Asignada al protocolo NTP (Network Time Protocol)
• 224.0.1.6: Asignada a un servicio de música
• 224.0.1.7: Asignada a un servicio de noticias
•…
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5
3 TIPOS DE TRANSMISIONES Y DIRECCIONES EN IPv6
Recordatorio
 Unidifusión o unicast
 Multidifusión o multicast
Difusión (broadcast) es una forma especial de
multidifusión en donde todas las máquinas de
una red de área local de difusión (Ethernet o
WiFi) se consideran como un grupo de
multidifusión
Para hacer una difusión se utiliza una
dirección reservada de multidifusión (p. ej.,
FF02::1 a todos los nodos vecinos)
 Monodifusión o anycast
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6
Direcciones IPv6 de Multidifusión (Multicast)
Recordatorio
8 bits
11111111
4
000 T
FF00::/8
4
Alcance
112
Identificador de Grupo
Identifica el grupo de multidifusión permanente o temporal
dentro de un determinado alcance o ámbito
Alcance o ámbito o límite del grupo de multidifusión: Número entero de 4 bits.
0: reservado; 1: Nodo local o en la propia máquina; 2: enlace local; …; 5: sitio local (varios enlaces);
…; 8: organización local (compuestas de varios sitios o centros); … E: Alcance Global (“en Internet”)
F: Reservada
T (transitorio o transient) = 0: Dirección no transitoria o asignada permanentemente por IANA/ICANN
T (transitorio o transient) = 1: Dirección transitoria o no asignada permanentemente
FF02::1 = DIRECCIÓN DE MULTIDIFUSIÓN A TODOS LOS NODOS VECINOS
FF02::2 = DIRECCIÓN DE MULTIDIFUSIÓN A TODOS LOS ROUTERS VECINOS
Sólo pueden usarse como direcciones de destino y nunca como direcciones de origen
Si, por ejemplo, asignamos una dirección permanente al Grupo de servidores de tiempo (NTP)
= 101
•FF01::101 = Todos los NTP en el mismo nodo que el paquete origen
•FF02::101 = Todos los nodos del grupo NTP en el mismo enlace que el paquete origen
•FF05::101 = Todos los NTP en el mismo sitio que el paquete origen
•FF0E::101 = Todos los NTP en Internet
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7
Multidifusión (Multicast)
Recordatorio
 Transmisión, EN UN SOLO ENVÍO, desde un sistema
final origen a todos los sistemas finales destinatarios
con “procesos miembros activos” de un grupo de
multidifusión que comparten una misma dirección IP
de multidifusión correspondiente al grupo
Comunicación de 1 a “n” con entrega a “n”
interfaces
Si hay “n” destinatarios en el grupo, sólo se
transmite una vez la información desde el sistema
origen
Routers de multidifusión por Internet manejan
direcciones IP de multidifusión y hacen las copias
necesarias en función de algoritmos y protocolos
específicos de encaminamiento dinámico de
multidifusión
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8
Multidifusión (Multicast)
4 Características Fundamentales
M2
2.-Cada enlace
transporta una única copia
1.- Un único envío.
Desde el origen no se envía
una copia por separado
a cada máquina
M3
G1
R2
224.0.1.1
R1
No hay flujo de multidifusión porque
R1 ya se conecta a R5 por R3 y
así, se evita el envío de
paquetes redundantes
M4
1
R3
M1
G1
224.0.1.1
M5
3
Ruta
Interfaz
…
…
…
224.0.1.1 (G1)
R2,R3 (copias)
1,2
…
…
…
Router de multidifusión: Capaz de
manejar direcciones de multidifusión y
crear las copias necesarias
Flujo de multidifusión
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R5
2
ORIGEN
Destino
G2
G2
R4
3.- Por las rutas más cortas o
caminos de menor coste y sin que
M6
G3 exista más de un camino
conectando
2 RM cualesquiera
4.- Routers de multidifusión
utilizan, algoritmos y protocolos
específicos de encaminamiento
dinámico de multidifusión
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9
Multidifusión (Multicast)
Características Generales
 Un único envío desde el origen, independientemente del número de destinos,
y una única copia por cada enlace a un potencial destino
 Se consumen menos recursos (capacidad del enlace)
• Cada enlace en el trayecto transporta una única copia
• En la transmisión de unidifusión múltiple (a “n” destinos) algunos enlaces deben
transportar varias copias
• Con respecto a la difusión, en la multidifusión, sólo se transmite a los sistemas finales
de un grupo interesados en recibir la información del grupo
 No hay retardo en origen entre los paquetes ya que no se transmiten
copias
• En la unidifusión a “n” destinos, la copia de los paquetes se crea en el origen con un
retardo relativo entre ellos (si, p. ej., hay 1000 destinos el retardo entre el primero y el
último puede ser inaceptable dependiendo de la aplicación)
 Las direcciones de multidifusión sólo pueden aparecer en el campo dirección
IP destino de la cabecera de un datagrama IP
 Los sistemas finales pueden ser origen y/o destino de los datagramas IP de
multidifusión
 Aplicaciones
interactivas
en
tiempo
real:
Audioconferencias
(teleconferencias), vídeoconferencias, aprendizaje a distancia (teleeducación),
vídeo bajo demanda, simulaciones distribuidas, envío de noticias, juegos,
acceso a bases de datos distribuidas, envío de información, etc.
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10
Correspondencias de
Direcciones de Nivel de Red y Enlace
 Todas las direcciones IPv4/IPv6 tienen
correspondencia en direcciones MAC IEEE 802
su
 Direcciones IPv4/IPv6 de UNIDIFUSIÓN
• Dirección local IPv4/IPv6 se corresponde con la dirección local MAC IEEE
802 local de unidifusión de la tarjeta de red local
• Dirección remota IPv4/IPv6 se corresponde con la dirección MAC IEEE
802 remota IPv4/IPv6, de la tarjeta de red remota, averiguada vía ARP/ND
respectivamente
 Direcciones IPv4 de DIFUSIÓN
• Direcciones IP de difusión IPv4 (limitada y dirigida) se corresponde con la
dirección MAC IEEE 802 de difusión soportada por la tarjeta de red
 Direcciones IPv4/IPv6 de MULTIDIFUSIÓN
• Dirección local IPv4/IPv6 se corresponde con la dirección local MAC IEEE
802 de multidifusión obtenida a partir de la dirección del grupo
• Dirección remota IPv4/IPv6 se corresponde con la dirección remota MAC
IEEE 802 de multidifusión obtenida a partir de la dirección del grupo
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11
CORRESPONDENCIAS IP-MAC EN EL ENVÍO
DE TRAMAS
El nivel del Interfaz de la Red de Acceso tiene que ser capaz
de TRANSMITIR tramas de unidifusión, difusión (IPv4) y MULTIDIFUSIÓN
Aplicación
unidifusión
1
…
Aplicación
unidifusión
n
Aplicación
multidifusión
Grupo 1
Aplicación
difusión
Aplicación
multidifusión
Grupo 2
TCP/UDP
Direcciones de destino IP de
unidifusión registrada en tabla IP
MAC Ethernet
de unidifusión
Direcciones IP
de difusión limitada y
dirigida registradas en la
tabla IP
Dirección IP
de multidifusión
del Grupo 1 registrada en
la tabla IP
MAC Ethernet
de difusión (sólo IPv4)
Dirección IP
de multidifusión
del Grupo 2 registrada en
la tabla IP
MAC Ethernet
de multidifusión
Hardware Ethernet
Dirección destino vecino de otras tarjetas de red local Ethernet vía ARP para IPv4
o mensajes ND (Neighbor Discovery) para IPv6
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12
CORRESPONDENCIAS IP-MAC EN LA RECEPCIÓN
DE TRAMAS
El nivel del Interfaz de la Red de Acceso tiene que ser capaz
de RECIBIR tramas de unidifusión, difusión (IPv4) y MULTIDIFUSIÓN
Aplicación
unidifusión
1
…
Aplicación
unidifusión
n
Aplicación
multidifusión
Grupo 1
Aplicación
difusión
Aplicación
multidifusión
Grupo 2
TCP/UDP
Direcciones de destino IP de
unidifusión registrada en tabla IP
MAC Ethernet
de unidifusión
Direcciones IP
de difusión limitada y
dirigida registradas en la
tabla IP
Dirección IP
de multidifusión
del Grupo 1 registrada en
la tabla IP
MAC Ethernet
de difusión (sólo IPv4)
Dirección IP
de multidifusión
del Grupo 2 registrada en
la tabla IP
MAC Ethernet
de multidifusión
Hardware Ethernet
Dirección MAC IEEE 802 LOCAL
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13
Recepción de Tramas Ethernet y Datagramas IP
1. Toda tarjeta MAC IEEE 802 (Ethernet o WiFi) captura
cualquier trama cuya dirección destino sea una dirección MAC
LOCAL IEEE 802 (unidifusión, difusión o multidifusión) y pasa
la PDU del protocolo superior




Dirección Ethernet local de unidifusión MAC (tarjeta de red de la propia máquina)
Direcciones Ethernet de difusión (limitada y dirigida en IPv4)
Direcciones Ethernet de multidifusión de los grupos abiertos en la máquina
Direcciones Ethernet de multidifusión reservadas (p. ej., 224.0.0.1 en IPv4)
2. Toda entidad IP pasa al nivel superior (UDP, IGMP, …), la
PDU del protocolo superior según el campo PROTOCOLO de la
cabecera, para cualquier dirección de destino IP LOCAL
(unidifusión, difusión o multidifusión) que haya detectado




Dirección IP local de unidifusión de la propia máquina
Direcciones IP de difusión (limitada y dirigida en IPv4)
Direcciones IP de multidifusión de los grupos abiertos en la máquina
Direcciones IP de multidifusión reservadas (p. ej., 224.0.0.1 en IPv4)
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14
UNIDIFUSIÓN IPv4 MEDIANTE TRAMA
128.1.1.2
Origen
1
128.1.1.0/255.255.255.0
Trama Ethernet
…
Datagrama IPv4
Dirección destino MAC=
00-1E-33-5C-6A-46
OUI del fabricante
…
…
Dirección destino IP=128.1.1.2
…
Nº de tarjeta del fabricante
Los datagramas IPv4 que transportan mensajes de unidifusión se transmiten
por la red de acceso a través de tramas Ethernet de unidifusión

Una dirección MAC IEEE 802 de unidifusión es un identificador de 6 octetos o 48 bits o 6 grupos de dos
dígitos hexadecimales
 Los primeros 3 octetos (asignados por el IEEE) identifican al fabricante de la tarjeta (OUI:
Organizationally Unique Identifier) y los últimos 3 octetos identifican al número de serie de la tarjeta
 Formato empleado en redes de difusión del tipo Ethernet y WiFi
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15
UNIDIFUSIÓN IPv6 MEDIANTE TRAMA
2001:720::212:6bff:fe11:1111
Origen
1
2001:720::/64
Trama Ethernet
…
Datagrama IPv6
Dirección destino MAC=
00-1E-33-5C-6A-46
OUI del fabricante
…
…
Dirección destino IP=
2001:720::212:6bff:fe11:1111
…
Nº de tarjeta del fabricante
Los datagramas IPv6 que transportan mensajes de unidifusión se transmiten
por la red de acceso a través de tramas Ethernet de unidifusión
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16
DIFUSIÓN LIMITADA IPv4 MEDIANTE TRAMAS
Origen
1
128.1.1.0/255.255.255.0
Trama Ethernet
…
Dirección destino MAC=
FF-FF-FF-FF-FF-FF
Datagrama IP
…
…
Dirección destino IP=255.255.255.255
…
Los datagramas IPv4 que transportan mensajes de difusión limitada se transmiten
por la red de acceso a través de tramas Ethernet de difusión limitada
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17
DIFUSIÓN DIRIGIDA IPv4 A TODAS LAS
SUBREDES MEDIANTE TRAMAS
Origen
Router 1 Router 2
128.1.1.0
128.1.2.0
255.255.255.0
255.255.255.0
Trama Ethernet
…
Router 3
Dirección destino MAC=
FF-FF-FF-FF-FF-FF
Datagrama IP
…
…
Dirección destino IP=128.1.255.255
…
Los datagramas IPv4 que transportan mensajes de difusión dirigida se transmiten
por la red de acceso (y siguientes) a través de tramas Ethernet de difusión limitada
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18
MULTIDIFUSIÓN IPv4 A UN GRUPO
MEDIANTE TRAMAS
Origen
Router 1 Router 2
128.1.1.0
128.1.2.0
255.255.255.0
255.255.255.0
Trama Ethernet
Dirección destino MAC=
…
Router 3
01-00-5E-00-01-07
Datagrama IP
…
…
Dirección destino IP=224.0.1.7
…
Dirección IP Destino:
Dirección IPv4 (clase D)
de multidifusión del grupo
Los datagramas IPv4 que transportan mensajes de multidifusión se transmiten por la red de
acceso (y siguientes) a través de tramas Ethernet de multidifusión IPv4
Dirección destino IPv4 se corresponde con la dirección destino MAC IEEE 802 de multidifusión
obtenida a partir de la dirección del grupo
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Prefijo de tramas Ethernet
de multidifusión IPv4
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19
MULTIDIFUSIÓN IPv6 A TODOS LOS NODOS DE LA RED
(DIFUSIÓN LIMITADA en IPv4) MEDIANTE TRAMAS
Origen
1
2001:720::/64
Trama Ethernet
Dirección destino MAC=
…
33-33-00-00-00-01
Datagrama IP
…
…
Dirección destino IP=FF02::1
…
Dirección IP Destino:
Dirección IPv6
de multidifusión a todos los nodos
en el mismo enlace
Los datagramas IPv6 que transportan mensajes de multidifusión (difusión limitada)
se transmiten por la red de acceso a través de tramas Ethernet de multidifusión IPv6
Dirección destino IPv6 se corresponde con la dirección destino MAC IEEE 802 de
multidifusión obtenida a partir de la dirección del grupo
Prefijo de tramas Ethernet
de multidifusión IPv6
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20
MULTIDIFUSIÓN IPv6 A UN GRUPO EN EL
MISMO ENLACE MEDIANTE TRAMAS
Origen
1
2001:720::/64
Trama Ethernet
Dirección destino MAC=
…
33-33-FF-17-FC-0F
Datagrama IP
…
…
Dirección destino IP=FF02::FF17:FF0F
Dirección IP Destino:
Dirección IPv6
de multidifusión a todos los nodos
en el mismo enlace
Los datagramas IPv6 que transportan mensajes de multidifusión
se transmiten por la red de acceso a través de tramas Ethernet de multidifusión IPv6
Dirección destino IPv6 se corresponde con la dirección destino MAC IEEE 802 de
multidifusión obtenida a partir de la dirección del grupo
ARQUITECTURA Y SERVICIOS DE INTERNET
…
Prefijo de tramas Ethernet
de multidifusión IPv6
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21
Traducción Previa de la Dirección IPv4 Clase D de Multidifusión en una
Dirección MAC IEEE 802 de Multidifusión (Ethernet o WiFi)
5 bits de la dirección IP de multidifusión
no usados en la dirección Ethernet
5 bits sin usar = máximo 25 ó 32 combinaciones
idénticas = En el peor de los casos puede ocurrir
que 32 grupos multicast seleccionen una misma
Dirección IPv4
Clase D
dirección MAC o combinación de los 223 bits restantes
1110xxxx
xxxxxxxx
xxxxxxxx
xxxxxxxx
23 bits de menor orden de la dirección IP de multidifusión
copiados en los 23 bits de menor orden de la dirección MAC
00000001
01
00000000
01011110
00
5E
0
Este conjunto de 23 bits incluye la mayor parte de las
direcciones de multidifusión y, por tanto, la posibilidad de
coincidencia (que 2 o más grupos seleccionen direcciones
HEXADECIMAL
MAC idénticas cuando la dirección IP clase D es diferente)
en el nivel IP es muy pequeña y en todo caso en el nivel IP
se elimina el datagrama IP clase D no deseado
48 bits de una dirección IEEE 802 de multidifusión para IPv4
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22
Traducción Previa de la Dirección IPv6 de Multidifusión en una
Dirección MAC IEEE 802 de Multidifusión (Ethernet o WiFi)
•La dirección de multidifusión MAC IEEE 802 está formada por
los dos primeros octetos o dos grupos de dos dígitos
hexadecimaloes (16 bits) fijos a 3333 (valor hexadecimal) y los
4 últimos octetos (32 bits) de la dirección IPv6 de multidifusión
se copian en los 4 últimos octetos de la dirección MAC IEEE 802
(32 bits)
Dirección IPv6
de multidifusión
(16 octetos)
Identificador de grupo =14 octetos (112 bits)
FF0E 0000 0000 0000 0000 0000 FF17 FC0F
Multidifusión por Internet a todos
los nodos con el mismo
identificador de grupo
Dirección IEEE 802
de multidifusión
(6 octetos)
33 33 FF 17 FC 0F
Prefijo de
multidifusión
IEEE 802 para IPv6
(2 octetos)
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23
Detección de Prefijos de Multidifusión
 En principio, en cuanto una tarjeta Ethernet o WiFi
detecta un prefijo 00-01-5E (IPv4) o 33-33 (IPv6)
“atrapa” la trama y pasa el contenido del campo datos
al nivel superior
 Pero, para evitar que en el nivel IP se procesen cabeceras IP
que no son para la máquina local, las tarjetas o adaptadores
actuales permiten analizar los octetos restantes de la
dirección destino
• En cuanto un usuario se da de alta en un grupo de multidifusión
automáticamente, vía driver de la tarjeta, se especifica a ésta que
sólo filtre dicha dirección del grupo
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24
Protocolos de Gestión Local de Pertenencias a
Grupos de Multidifusión (Multicast)
Complementos a los Protocolos IPv4 e IPv6
 Protocolo IGMP (Internet Group Management Protocol) para IPv4
 Protocolo MLD (Multicast Listener Discovery) para IPv6 (RFC-2710):
 3 mensajes MLD construidos con 3 mensajes ICMPv6 equivalentes a
los mensajes IGMP para IPv4
 No son protocolos de encaminamiento dinámico para multidifusión sino
protocolos que gestionan la pertenencia de “procesos activos” de grupos
de multidifusión
 Son protocolos que funcionan localmente en una RAL de difusión
 Mediante IGMP y MLD, una máquina indica, a su Router de
Multidifusión Local (RML), que posee un proceso miembro activo de
un grupo de multidifusión en Internet
 Un RML, que actúa localmente en su propia red Ethernet, mantiene,
mediante IGMP y MLD, una lista de direcciones de multidifusión de
los GRUPOS QUE TIENEN AL MENOS un proceso miembro activo
en dicha red
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25
Diferencias IPv4 e IPv6
Recordatorio
 Algunos protocolos independientes (ARP e IGMP) en
IPv4 son parte de los mensajes ICMPv6
Protocolo ND (Neighbor Discovery) o de Descubrimiento de Vecino:
Sustituye al protocolo ARP añadiendo más funcionalidades mediante
mensajes ICMPv6
Protocolo MLD (Multicast Listener Discovery):
• RFC-2710
• Equivalente al protocolo IGMP de IPv4
• Utiliza 3 mensajes MLD construidos con 3
mensajes ICMPv6 para gestionar la
pertenencia a grupos de multidifusión
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26
Plano de Control IPv6 e IPv4
Ubicación de los Protocolos MLD e IGMP
v4
Anycast
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27
ACCESO A RED
INTERNET
PROTOCOLO IGMP (Internet Group
Management Protocol) para IPv4
IGMP
Módulo
IGMP
IPv4
Módulo IP
Interfaz de
Red
Hardware
Una máquina comunica
a su router de multidifusión
local (RML), su pertenencia a
un grupo mediante el
protocolo IGMP
de Gestión de Grupos
de Internet
•IGMP NO es un protocolo de encaminamiento dinámico de multidifusión
•IGMP es un protocolo que gestiona la pertenencia a grupos y que ayuda
al RML a mantener una lista de miembros de grupo relacionados con cada interfaz
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28
ENCAPSULACIÓN DE UN
MENSAJE IGMP para IPv4
DATAGRAMA IGMP
DE DIFUSIÓN
DATAGRAMA IP
Cabecera
trama
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Cabecera
IGMP
Cabecera
IPv4
Datos
Datos
Datos
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29
FORMATO DE LOS MENSAJES IGMPv1 para IPv4
RFC-1112, STD 0005
Bits
0
4
Versión
Tipo
8
16
Sin uso
A todo el mensaje IGMP
31
Suma de comprobación
Dirección de grupo clase D
“Todo a ceros” (0.0.0.0) en el mensaje Tipo 1
de solicitud de pertenencia a grupos
o la dirección de grupo en un mensaje Tipo 2
Tipo 1 = Mensaje IGMP de sondeo o consulta general de
pertenencia a grupos
•Enviado por multidifusión (destino=224.0.0.1) de forma periódica, por el RML
a todas las máquinas vecinas (conectadas a la misma red de acceso y con
multidifusión soportada)
Tipo 2 = Mensaje IGMP de informe de pertenencia a grupo:
•Enviado por una potencial máquina destinataria (miembro de grupo) cuando
recibe un mensaje Tipo 1 y desea UNIRSE a un nuevo grupo de multidifusión o
PERMANECER en un grupo
•El destino es el RML y el resto de potenciales máquinas vecinas
(con procesos miembros de dicho grupo) en la RAL
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30
ENVÍO DE SOLICITUDES E INFORMES
IGMP DE PERTENENCIAS A GRUPOS
1.- Cada máquina con un proceso miembro activo
que reciba un sondeo, inicia un
temporizador con un retardo aleatorio
Me callo
2.- Si durante este tiempo de espera
porque he
recibe un informe de pertenencia de
escuchado
el
otra máquina al mismo grupo,
CANCELA su propio informe
informe de
3.- Si no recibe informe y expira su
M1
temporizador, la máquina ENVÍA su
informe
Las máquinas escuchan las respuestas
de otras máquinas y no envían
respuestas innecesarias ya que saben
que R1 también ha recibido
las mismas respuestas
R1 sólo tiene que saber que existe
al
menos una máquina de un grupo
G2
en particular
G1
M4
M2
1
Sondeo de pertenencia a
grupos
Origen IP=R1
Router
de
Multidifusión
Local
Destino IP=224.0.0.1
Modelo centralizado de
sondeo y respuesta
TTL=1
R1
Tipo=1 Dir. Grupo = 0
Informe de pertenencia a G1
Origen IP=M1
Destino IP=G1
M1
M3
TTL=1
Tipo=2 Dir. Grupo = G1
G3
2
La 1ª máquina de G1
que tenga vencimiento
de temporizador es
la 1ª en responder
G1
224.0.0.1.- Asignada permanentemente a todas las máquinas en una red de difusión
R1 (RML) pertenece a cualquier grupo de multidifusión abierto en su red de acceso
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31
CORRESPONDENCIAS IP-MAC EN LA RECEPCIÓN
DE TRAMAS MULTICAST
Si hay grupos activos, a la recepción de un mensaje tipo 1,
se responde con un mensaje tipo 2 por grupo
Aplicación
multidifusión
Grupo 1=224.0.1.7
Aplicación
multidifusión
Grupo 2=224.0.1.11
TCP/UDP
IP detecta
dirección local
NIVEL
IP
mensaje tipo 2 de otra
máquina del mismo grupo
Dirección IP
de multidifusión
del Grupo 1 registrada en
la tabla IP= 224.0.1.7
01-00-5E-00-01-07
IGMP
IP detecta
dirección local
Dirección IP
mensaje tipo 2 de otra
máquina del mismo grupo
de multidifusión 224.0.0.1
reservada permanentemente para todas las máquinas
de la red Ethernet
01-00-5E-00-00-01
IP detecta
dirección local
Dirección IP
de multidifusión
del Grupo n registrada en
la tabla IP=224.0.1.11
01-00-5E-00-01-0B
NIVEL
ETHERNET
Hardware Ethernet
32
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32
Versiones de IGMP para IPv4
 IGMPv1 (RFC-1112, STD 0005)
 IGMPv2 (RFC-2236, PROPOSED STANDARD)
Versión más extendida
IGMPv1 + Informe de abandono de grupo
 Mantiene compatibilidad con IGMPv1
 IGMPv3 (RFC-3376, PROPOSED STANDARD)
 Versión actualizada, mejorada y compatible
 Mantiene compatibilidad con IGMPv1 e IGMPv2
• IGMPv2 + capacidad para una máquina de señalizar
su pertenencia a un grupo y con la posibilidad de filtrar
fuentes
– Recibir tráfico de todas las fuentes exceptuando algunas fuentes
específicas (modo EXCLUSIVO)
– Recibir tráfico sólo de algunas fuentes concretas (modo
INCLUSIVO)
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33
Mensajes del protocolo IGMPv2
 3 tipos de mensajes
 SONDEO DE PERTENENCIA: 2 tipos de sondeo o consulta
• Sondeo general (224.0.0.1 en la cabecera IP) a todos los grupos (con la
dirección de grupo “todo a ceros” en el campo dirección de grupo clase D del
mensaje ICMP)
– Cada 125 segundos
• Sondeo especial (dirección de grupo IPv4 en la cabecera IP) a un
determinado grupo (con la dirección específica de grupo en el campo
dirección de grupo clase D del mensaje ICMP): Al recibir un informe
de abandono a un grupo
• Tiempo máximo de respuesta a un mensaje de consulta = 10 segundos
 INFORME DE PERTENENCIA A GRUPO
• Toda máquina que quiera permanecer como miembro de 1 o más grupos debe
responder, con un mensaje de informe por cada grupo del que es miembro
activo a cualquier mensaje de consulta
 INFORME DE ABANDONO DE GRUPO
• Cuando una máquina observa que ningún proceso local está activo o “interesado”
en un grupo, envía un informe de abandono a dicho grupo
• El RML al recibir un informe de abandono a un grupo, envía un mensaje de sondeo
especial que incluye la dirección de multidifusión de dicho grupo y deja pasar un
tiempo definido (10 segundos) para que cualquier otra máquina de la red responda
• Si al vencimiento del temporizador no recibe ningún informe de pertenencia,
asume que no hay miembros activos de dicho grupo y elimina el grupo de su lista
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34
FORMATO DE LOS MENSAJES
IGMPv2 (para IPv4)
0
Bits
8
Tipo
16
Tiempo Máximo
de Respuesta
A todo el mensaje IGMP
31
Suma de comprobación
Dirección de grupo clase D en informes de pertenencia,
abandono y sondeo especial (sondeo general a “ceros”)
00010001: Sondeo (general o especial) de pertenencia
(los dos mensajes se diferencian por la dirección de grupo)
(mantenimiento de compatibilidad en sondeo general con IGMPv1)
00010110: Versión 2 del Informe de pertenencia a grupo
00010111: Informe de abandono de grupo
00010010: Versión 1 del Informe de pertenencia a grupo
(mantenimiento de compatibilidad con IGMPv1)
Especifica el tiempo máximo permitido (en décimas de segundo)
para el envío de una respuesta
Sólo para mensajes de solicitud de pertenencia (resto de mensajes a “cero”)
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35
Protocolo de Gestión Local de Pertenencias a
Grupos de Multidifusión en IPv6
 Protocolo MLD (Multicast Listener Discovery:
Descubrimiento de Miembro de Multidifusión)
 RFC-2710
3 mensajes MLD construidos con 3 mensajes
ICMPv6:
• Multicast Listener Query (ICMPv6 Type 130): Equivalente a los
mensajes de sondeo de pertenencia (enviado por el router en
IGMPv2)
• Multicast Listener Report (ICMPv6 Type 131): Equivalente al
mensaje de informe de pertenencia a grupo (enviado por un
miembro de grupo en IGMPv2)
• Multicast Listener Done (ICMPv6 Type 132): Equivalente al mensaje
de informe de abandono de grupo (enviado por un miembro de
grupo en IGMPv2)
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36
Tipos de Mensajes ICMPv6
Tipo ICMP
1
2
3
4
128
129
130
131
132
133
134
135
136
137
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Mensaje
Destino Inalcanzable
Paquete IPv6 demasiado grande
Tiempo excedido
Problemas con los parámetros
Solicitud de Eco
Respuesta de Eco
Sondeo de Pertenencia a Grupos
Informe de Pertenencia a Grupo
Terminación de Pertenencia a
Grupo
Solicitud de Router
Anuncio de Router
Solicitud de Vecino
Anuncio de Vecino
Redirección
Mensajes ICMPv6 del
protocolo MLD
(creados con opciones MLD)
Mensajes ICMPv6 del
protocolo ND
(creados con opciones ND)
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37
ENCAPSULACIÓN DE UN
MENSAJE ICMPv6 para IPv6
Mensaje MLD
Cabecera
ICMPv6
DATAGRAMA IP
Cabecera
trama
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Cabecera
IPv6
Datos MLD
Datos
Datos
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38
Formato de un Paquete MLD
PAQUETE MLD
Cabecera Fija
Siguiente=0
(salto a salto)
Cabecera de
salto a salto
Opción de alerta
a router IPv6
Siguiente=58
(ICMPv6)
Mensaje MLD
MENSAJE ICMPv6
Mensaje MLD
Opción de la cabecera de
salto a salto
para asegurar que los
routers procesan
Mensajes MLD
Cabecera ICMPv6
Cabecera Mensaje MLD
Opciones de Información de control
del Cuerpo del Mensaje MLD
Tipo=XXX ,Código=X, checksum
.
Mensaje ICMPv6 tipo 130 ó 131 ó 132
3 mensajes MLD:
•Sondeo de Pertenencia (mensaje ICMPV6 tipo 130)
•Informe de Pertenencia a Grupo (mensaje ICMPV6 tipo 131)
•Informe de Abandono de Grupo (mensaje ICMPV6 tipo 132)
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39
Redes Ethernet actuales:
Red de Difusión y conmutación de Tramas
vía Conmutadores o Switches de Nivel de Enlace y Multinivel
Switch
(Nivel Enlace)
Internet
Switch
Multinivel
(Nivel IP)
Switch
Switch
(Nivel Enlace)
Switch
(Nivel Enlace)
Switch
(Nivel Enlace)
…
Switch
(Nivel Enlace)
•Fast Ethernet de IEEE a 100 Mbps
•Gigabit Ethernet de IEEE a 1 Gbps
•10 Gigabit Ethernet de IEEE a 10 Gbps
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Switch
(Nivel Enlace)
Switch
(Nivel Enlace)
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40
Multidifusión en RAL con Switches
Multidifusión
Router
Multidifusión
Switch
Difusión
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 Las tramas de difusión y multidifusión no
tienen una dirección MAC destino de un
hardware específico o de un equipo
específico
 Los switches propagan el tráfico de
difusión y multidifusión
 Generalmente, los switches tratan las
tramas de difusión (broadcast) y
multidifusión como tráfico desconocido,
realizando una inundación por todos los
interfaces de salida menos por el interfaz
de entrada por donde se han recibido
dichas tramas
 Resultado: Reenvío de tramas
MAC IEEE 802 de multicast a
potenciales máquinas sin
procesos miembros activos de
grupos de multidifusión
ARQUITECTURA Y SERVICIOS DE INTERNET
41
Multidifusión en RAL:
ENCAMINAMIENTO ESTÁTICO
Sería recomendable configurar estáticamente las tablas de
conmutación de los switches
Router
MULTIDIFUSIÓN al Grupo1
MULTIDIFUSIÓN al Grupo2
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Switch
Se pueden configurar
entradas estáticas
especificando los grupos
de multidifusión para cada
interfaz
Sería deseable que se
pudiera realizar una
configuración dinámica de
esta información
ARQUITECTURA Y SERVICIOS DE INTERNET
42
Multidifusión en RAL:
ENCAMINAMIENTO DINÁMICO
Switches con Protocolos de Conmutación
Dinámica de Multidifusión
G1
G2
•IGMP Snooping del
IETF
Router
MULTIDIFUSIÓN al Grupo1
•CGMP (Cisco Group
Management Protocol)
Switch
MULTIDIFUSIÓN al Grupo2
G1, G2
•GMRP GARP (Generic
Attribute Registration
Protocol) Multicast
Registration Protocol
del IEEE (IEEE 802.1d)
G2
G1
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43
IGMP Snooping: Observa los mensajes IGMP
RFC-4541
G2
G1
El switch observa los
mensajes IGMP (informe
de pertenencia y
abandono) que se
intercambian los
terminales y el RML
G1, G2
Cuando ve un mensaje de
informe de pertenencia,
AÑADE, a su tabla, la
dirección de multidifusión
asociada a la dirección IP
y el puerto o interfaz de
ese terminal
G2
Cuando ve un mensaje de
informe de abandono,
BORRA esa entrada de la
tabla
RML
G1
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44
Protocolo GMRP (GARP Multicast Registration Protocol)
 GMRP GARP (Generic Attribute Registration Protocol)
Multicast Registration Protocol
 Protocolo de control de tráfico de multidifusión en el nivel de
enlace entre los terminales y el switch, para el envío de tramas
en el nivel de enlace equivalentes a los mensajes IGMP del
nivel de red
 Definido en IEEE 802.1d
 Realiza el registro y el borrado de los grupos multicast en el nivel de enlace,
tanto en los terminales como en los switches
 Se generan solicitudes del nivel de enlace equivalentes a las generadas en el
nivel IP por IGMP
• JOIN: Enviado por el terminal para notificar la pertenencia a un grupo
• LEAVE: Enviado por el terminal para indicar el abandono de un grupo
• LEAVE-ALL: Enviado por el switch por todos sus puertos
periódicamente para evitar seguir enviando tráfico cuando los terminales
no envían el mensaje LEAVE de abandono de grupo
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45
Ejercicio Práctico
239.100.10.20
Computadora 2
G1 220.10.1.3
RML
Computadora 4
Computadora 6
G2 220.10.1.7
220.10.1.5
Router
Ethernet
220.10.1.1
220.10.1.2
Computadora 1
220.10.1.4
Computadora 3
239.100.10.21 G2
Indicar el contenido más relevante
en un mensaje IGMPv1 tipo 1 y tipo 2
para los grupos G1 y G2
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220.10.1.6
Computadora 5
G1
¿Qué máquinas reciben en el nivel IP
un mensaje IGMPv1 tipo 1?
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46
1) Un router de multidifusión sólo envía un mensaje de sondeo de pertenencia a grupos. Por
tanto:
CABECERA IP:
DIRECCIÓN IP DE ORIGEN: 220.10.1.1 (Router)
DIRECCIÓN IP DE DESTINO: 224.0.0.1 (Dirección reservada clase D para todas las
máquinas en esta red de área local)
TTL: 1
…
MENSAJE (encapsulado) IGMP DE SOLICITUD DE PERTENENCIA A GRUPOS:
TIPO (de mensaje): 1
DIRECCIÓN DE GRUPO CLASE D: 0 (en solicitud)
…
2) Para evitar que el Router de multidifusión escuche respuestas innecesarias ya que sólo tiene
que saber que existe una máquina de un grupo en particular (todas las transmisiones se envían
mediante el software de multidifusión del interfaz de la red de acceso); sólo responderá la
Computadora 2 del grupo G1 por disponer, por ejemplo, de un retardo de espera de informe más
más pequeño que la Computadora 5. Cuando la Computadora 2 envía su respuesta mediante
multidifusión, la Computadora 5 asume que el Router de multidifusión también recibió una copia
de la primera respuesta y cancela la suya. Ídem, para la Computadora 3 del grupo G2, si dispone,
a su vez, de un retardo de espera de informa más pequeño (la Computadora 6 permanecería en
silencio)
Por ejemplo, el mensaje tipo 2 del grupo G1 enviado por la computadora 2, entonces:
•CABECERA IP:
DIRECCIÓN IP DE ORIGEN: 220.10.1.3 (Computadora 2)
DIRECCIÓN IP DE DESTINO: 239.100.10.20 (Grupo G1)
TTL: 1
…
•MENSAJE (encapsulado) IGMP DE INFORME DE PERTENENCIA A GRUPO:
TIPO (de mensaje): 2
DIRECCIÓN DE GRUPO CLASE D: 239.100.10.20 (Grupo G1)
…
3) Por omisión, TODAS las computadoras, conectadas a la red de área local, recibirán en el nivel
IP dicho mensaje. Todo ello, con independencia de pertenecer o no a un grupo de multidifusión
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47
Protocolos de Encaminamiento
Dinámico de Multidifusión
 Configuración
automática,
a
través de un protocolo de
comunicaciones, de la tabla IP de
los routers de multidifusión
Mismo objetivo que para el
encaminamiento
dinámico
de
unidifusión, es decir, en este caso la
configuración automática de los
routers con capacidad multicast
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48
Funcionamiento del Encaminamiento
Dinámico de Multidifusión
(Routing Multicast)
 Una vez que un RML (Router de Multidifusión Local)
destino o RML hoja sabe (por IGMP o MLD) en qué
grupos multicast están interesados las máquinas de
su RAL, intercambia dinámicamente información de
encaminamiento con los demás Routers de
Multidifusión o RMs en Internet para conseguir que
los paquetes de dichos grupos le lleguen desde donde
se generen
Objetivo
previo:
Distribuir
y
actualizar
dinámicamente la información de encaminamiento
IP de multidifusión
Objetivo posterior: Encaminar los paquetes IP de
multidifusión desde su origen hacia dichos grupos
© Fco. Javier Yágüez García
ARQUITECTURA Y SERVICIOS DE INTERNET
49
ENCAMINAMIENTO DINÁMICO DE MULTIDIFUSIÓN
 Para distribuir y actualizar dinámicamente la
información de encaminamiento IP de
multidifusión, se necesitan
 Protocolos de encaminamiento dinámico
entre los RMs en Internet para intercambiar
• Direcciones de multidifusión de procesos
activos de grupos
• Rutas (dirección de unidifusión del
siguiente salto)
© Fco. Javier Yágüez García
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50
Multidifusión (Multicast)
Recordatorio: 4 Características Fundamentales
M2
2.-Cada enlace
transporta una única copia
1.- Un único envío.
Desde el origen no se envía
una copia por separado
a cada máquina
M3
G1
R2
224.0.1.1
R1
No hay flujo de multidifusión porque
R1 ya se conecta a R5 por R3 y
así, se evita el envío de
paquetes redundantes
M4
1
R3
M1
G1
224.0.1.1
M5
3
Ruta
Interfaz
…
…
…
224.0.1.1 (G1)
R2,R3 (copias)
1,2
…
…
…
Router de multidifusión: Capaz de
manejar direcciones de multidifusión y
crear las copias necesarias
Flujo de multidifusión
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R5
2
ORIGEN
Destino
G2
G2
R4
3.- Por las rutas más cortas o
caminos de menor coste y sin que
M6
G3 exista más de un camino
conectando
2 RM cualesquiera
4.- Routers de multidifusión
utilizan, algoritmos y protocolos
específicos de encaminamiento
dinámico de multidifusión
ARQUITECTURA Y SERVICIOS DE INTERNET
51
Emisión de 1 Grupo Multicast en Internet
desde un mismo origen a los destinos interesados
Receptor
Un flujo de vídeo
Rosa
Juan
Ana
Receptor
Emisor
Luis
Los routers copian los paquetes en las
bifurcaciones correspondientes en función
de la información de encaminamiento
aprendida previamente
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Receptor
Pedro
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52
Emisión de 2 Grupos Multicast en Internet
desde un mismo origen a los destinos interesados
Receptor
Vídeo
Dos flujos: Un flujo de vídeo
y otro de audio
Rosa
Juan
Receptor
Audio
Ana
Receptor
Vídeo
Paquetes de vídeo
Luis
Paquetes de audio
Generalmente, cada grupo se identifica
por una dirección multicast diferente
Pedro recibe
los dos grupos
© Fco. Javier Yágüez García
Pedro
Receptor
Audio/Video
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53
Emisión de 4 Grupos Multicast en Internet
desde dos orígenes a los destinos interesados
Servicio de Videoconferencia basado en Multicast
o Servicio de Videoconferencia multipunto
Cuatro flujos: audio y vídeo de ida, audio y vídeo de vuelta
Grupo multicast 225.10.1.1
Grupo multicast 224.1.25.240
Grupo multicast 239.1.2.3
Grupo multicast 234.1.1.25
A
B
147.156.135.22
158.42.35.13
Flujo vídeo A->B: 147.156.135.22:2056 -> 158.42.35.13:4065
Flujo audio A->B: 147.156.135.22:3567 -> 158.42.35.13:2843
Flujo vídeo B->A: 158.42.35.13:1734 -> 147.156.135.22:6846
Flujo audio B->A: 158.42.35.13:2492 -> 147.156.135.22:5387
© Fco. Javier Yágüez García
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54
ENCAMINAMIENTO DINÁMICO DE MULTIDIFUSIÓN
 El intercambio de información de encaminamiento dinámico de
multidifusión funciona AL REVÉS que el de unidifusión
 En sentido contrario al posterior flujo de paquetes multicast
• Del destino al origen cada vez que aparezca un nuevo
proceso activo de un grupo
 OBJETIVO: Encontrar un ÁRBOL DE ENLACES DESDE
todos los RMLs HOJAS o RMLs destinos (conectados a
procesos activos del grupo en cuestión) HASTA el RML
ORIGEN (conectado directamente a la máquina origen de la
multidifusión) A TRAVÉS de los correspondientes RM
INTERMEDIOS por Internet y sin que exista más de un
camino (1 o más enlaces) conectando 2 RMs cualesquiera
© Fco. Javier Yágüez García
ARQUITECTURA Y SERVICIOS DE INTERNET
55
DOS ESTRATEGIAS o SOLUCIONES BÁSICAS PARA
ENCONTRAR EL ÁRBOL DE ENLACES POR INTERNET
1. ÁRBOL de menor coste para cada RML
ORIGEN de un grupo de multidifusión en
particular
 Algoritmo
del
vector
distancia:
Calculando las rutas más cortas
 Algoritmo del estado del enlace (Dijkstra):
Calculando las rutas de coste mínimo
2. Red troncal y común por Internet de RMs
centrales
© Fco. Javier Yágüez García
ARQUITECTURA Y SERVICIOS DE INTERNET
56
UN EJEMPLO DE UN ESCENARIO DE MULTIDIFUSIÓN PARA LA
OBTENCIÓN DE UN ÁRBOL DE MENOR COSTE
G1
RM
RML DESTINO
RML
A
B
origen
de G1
RAL
RAL
G2
RML
D
G2
RM
origen
C
de G2
RAL
G2
E
G
G2
© Fco. Javier Yágüez García
RAL
G2
F
G1
RAL
RAL
G2
G1
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57
ÁRBOL PARA EL RML ORIGEN DEL GRUPO G1
MEDIANTE EL VECTOR DE DISTANCIA
RML
origen
de G1
A
G1
B
1
RAL
RAL
RML
origen
de G2
1
D
1
1
C
RAL
E 1
G
1
1
F 1
RAL
1
RAL
© Fco. Javier Yágüez García
G1
RAL
G1
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58
ÁRBOL PARA EL RML ORIGEN DEL GRUPO G2
MEDIANTE EL VECTOR DE DISTANCIA
RML
origen
de G1
A
B
1
RAL
RAL
RML
origen
de G2
1
G2
D
1
G2
1
C
RAL
E
G
1
1
F 1
1
G2
RAL
1
G2
© Fco. Javier Yágüez García
RAL
G2
G2
G2
RAL
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59
ÁRBOL PARA EL RML ORIGEN DEL GRUPO G1
MEDIANTE EL ESTADO DEL ENLACE
G1
RML
origen
de G1
A
B
2
RAL
RAL
RML
origen
de G2
D
1
4
1
C
RAL
E 1
G
1
3
F 1
RAL
1
RAL
© Fco. Javier Yágüez García
G1
RAL
G1
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60
ÁRBOL PARA EL RML ORIGEN DEL GRUPO G2
MEDIANTE EL ESTADO DEL ENLACE
RML
origen
de G1
A
B
2
RAL
RAL
RML
origen
de G2
D
1
4
G2
G2
1
C
RAL
E
G
1
3
F 1
1
G2
RAL
1
G2
© Fco. Javier Yágüez García
RAL
G2
G2
G2
RAL
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61
UN EJEMPLO DE UN ESCENARIO DE MULTIDIFUSIÓN BASADO
EN LA ESTRATEGIA DE RED TRONCAL DE RMs CENTRALES
Los RML HOJAS se conectan al RM central
más cercano a través de mensajes específicos
definidos por el protocolo de árbol compartido
que manejan los RM troncales
Mensaje de
A
Informe IGMP
Tipo 2
R1
solicitud
pertenencia a
la red troncal
para un
determinado
grupo de
multidifusión
Internet
R3
R2
OK!
El más cercano
“A” desea recibir
datagramas IP
de multidifusión
a través de mí (R2)
“A” desea recibir
datagramas IP
de multidifusión
a través de mí (R2)
Primer Router
Troncal
R4
Router IP Central o Troncal o de Núcleo
de Multidifusión
Router IP de Multidifusión
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UN ÚNICO ÁRBOL COMPARTIDO O
RED TRONCAL COMÚN POR
INTERNET DE RM CENTRALES O
TRONCALES DE MULTIDIFUSIÓN
ARQUITECTURA Y SERVICIOS DE INTERNET
62
Dos Modos de Encaminamiento Dinámico
de Multidifusión en función del Interés en la Emisión Multicast
 MODO DENSO: Se presupone que una MAYORÍA de los RML hojas están
interesados en la emisión multicast
 Estrategia del ÁRBOL DE MENOR COSTE
 Se aplica el algoritmo de multidifusión por el camino inverso RPM
(Reverse Path Multicast) mediante un protocolo de encaminamiento
dinámico
 Inicialmente, un primer paquete multicast se propaga por
INUNDACIÓN desde el RML origen a todos los RMLs de la red
 Si algún RML hoja no está interesado en la emisión, solicita
cortar su rama del árbol enviando un mensaje de poda (prune)
• La poda se aplica, sucesivamente, hacia arriba y en sentido
contrario al, posterior, flujo de paquetes multicast
• Si un RM padre recibe un mensaje de poda de
TODOS sus RMs hijos, transmitirá, a su vez, un
mensaje de poda a TODOS sus RMs padres
 Finalmente, se calcula y establece la RUTA DE MENOR
COSTE o más corta, desde el RML receptor hasta el RML
emisor
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© Fco. Javier Yágüez García
63
INUNDACIÓN (Flooding) en Modo Denso
Cuando un RM recibe un paquete, dirigido a un grupo multicast, determina si es
la primera vez aque le ha llegado. Si es así, lo envía por todos sus interfaces
exceptuando el interfaz por el que le llegó. En caso contrario lo descarta
R6
Máquina de Grupo
R7
G1
Máquina de Grupo
G2
R2
2
2
R8
1
ORIGEN
R3
R1
1
G1
G1
R5
2
3
R9
2
3
R4
Máquina de Grupo
Máquina de Grupo
G2
1
RMs: R1, R2, R3,…, R9
2
Paquete de multidifusión
Máquina de Grupo
G3
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64
Mensajes de Poda en el Modo Denso
Máquina de Grupo
Máquina de Grupo
R6
R7
G1
G2
R2
R5 no envía un mensaje de poda
porque R8 es un RM HOJA con
un miembro activo
Mensaje de poda
R8
R3
R1
ORIGEN
R9
G1
R4
Mensaje de poda
Routers: R1, R2, R3,…, R9
Rama podada
Rama inactiva
Rama activa
Datagrama
© Fco. Javier Yágüez García
G1
R5
Máquina de Grupo
Máquina de Grupo
G3
Mensaje
de poda
Máquina de Grupo
Máquina de Grupo
G2
Si un RM padre recibe un mensaje
de poda de TODOS sus RMs hijos,
transmitirá, a su vez, un mensaje de poda
a TODOS sus RMs padres
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65
Mensajes de Poda en el Modo Denso
Máquina de Grupo
R7
R2
G1
Máquina de Grupo
G1
R5
R9
ORIGEN
R4
R1
Máquina de Grupo
G1
R8
Mensaje
de poda
Mensaje
de poda
R3
Máquina de Grupo
Mensaje
de poda
G1
Mensaje
de poda
R10 Máquina de Grupo
G1
R6
Mensaje
de poda
Máquina de Grupo
Routers: R1, R2, R3,…, R9
Rama podada
Rama inactiva
Rama activa
Datagrama
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G2
Máquina de Grupo
G2
Si un RM padre recibe un mensaje
de poda de TODOS sus RMs hijos,
transmitirá, a su vez, un mensaje de poda
a TODOS sus RMs padres
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66
Dos Modos de Encaminamiento Dinámico
de Multidifusión en función del Interés en la Emisión Multicast
 MODO DISPERSO: Se presupone que sólo una
MINORÍA de los RML hojas están interesados en la
emisión multicast, por lo que en principio no se envía
a nadie ningún paquete multicast
Estrategia basada en una red troncal y común de
RMs centrales
Si a alguno le interesa una determinada emisión
multicast lo debe solicitar expresamente con un
mensaje de unirse o apuntarse (join)
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67
Modo Denso
Características y Protocolos
 Es el más antiguo y el más sencillo
 Se utiliza cuando una mayoría de los RMLs hojas quieren recibir el grupo
multicast
 No es eficiente cuando el número de receptores es minoritario
 No es escalable
 Protocolos que utilizan el modo denso:
 DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol): RFC-1075 (1988)
 Estado: Experimental
 Grado de Implementación: Muy bajo
 PIM-DM (Protocol Independent Multicast – Dense Mode): RFC-3973
(2005)
 Estado: Experimental
 Grado de implementación: Alto
 MOSPF (Multicast OSPF): RFC-1584 (1994)
 Estado: Estandar
 Grado de implementación: Muy bajo
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68
Modo Disperso
 Es preferible al modo denso cuando el número
de receptores es minoritario
 Es el más utilizado en Internet (Red Mbone),
ya que es escalable
 Protocolos que utilizan el modo disperso:
PIM-SM (Protocol Independent Multicast –
Sparse Mode): RFC-4601 (2006)
Estado: Experimental
Grado de implementación: Medio
CBT v2 (Core Based Trees): RFC-2189 (1997)
Estado: Experimental
Grado de implementación: Muy bajo
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69
MODELO DE ENCAMINAMIENTO
DINÁMICO DE MULTIDIFUSIÓN
 SISTEMAS AUTONÓMOS DE MULTIDIFUSIÓN
DOMINIOS
DE
ENCAMINAMIENTO
DE
MULTIDIFUSIÓN
 PROTOCOLOS IGP DE MULTIDIFUSIÓN: Un
único IGP en un dominio de encaminamiento
 PROTOCOLOS EGP DE MULTIDIFUSIÓN: Para
que los destinos de multidifusión de un SA sean
conocidos por otros SA
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70
Un Ejemplo de Escenario para los Protocolos
de Encaminamiento Dinámico de Multidifusión
Estado: Informativo
Grado de implementación: Alto
(Exterior Gateway Protocol)
BGP4+ (MBGP)
SISTEMA AUTÓNOMO
(SA1)
SISTEMA AUTÓNOMO
(SA2)
R6
R2
ral 2
ral 1
R1
R8
R5
R4
IGP (PIM-DM)
EGP
IGP (MOSPF)
R3
ral 3
ral 6
ral 5
R7
ral 4
Interior Gateway
Protocol
ral 7
ral 8
Routers Exteriores
= Router IP de Multidifusión
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71



PROTOCOLOS EXPERIMENTALES DEL IAB DE
ENCAMINAMIENTO DINÁMICO (para IPv4)
PROTOCOLOS IGP de MULTIDIFUSIÓN: Protocolos que consideran que los
miembros del grupo están distribuidos densamente (la mayoría de las subredes
tienen algún receptor interesado) y se usan en el contexto de un SA
 DVMRP (Distance-Vector Multicast Routing Protocol): Estrategia del vector de
distancias. Es una extensión de RIPv2 + RPM
 PIM-DM (Protocol-Independent Multicast-Dense Mode): Estrategia de vector
de distancias. Usa RPM y es independiente de cualquier IGP de unidifusión
 MOSPF (Multicast Extensions to OSPF): Estrategia del estado del enlace. Es
una extensión de OSPFv2 + RPM. Protocolo que transporta información de
encaminamiento dinámico de unidifusión y multidifusión indistintamente
PROTOCOLOS EGP DE MULTIDIFUSIÓN (entre los SA):
 BGP4+ (BGP4plus) = MBGP (Multiprotocol BGP) Protocolo que transporta
información de encaminamiento dinámico de unidifusión y multidifusión
indistintamente
PROTOCOLOS DE LA RED DE RM CENTRALES: Protocolos que consideran
que los miembros del grupo están muy esparcidos (son pocas las subredes con
receptores interesados) y se usan fuera del contexto de un SA
 Árbol obtenido mediante una red común de RM centrales por Internet
(mecanismo que asume que no existen receptores interesados a no ser que se
envíe una solicitud explícita)
•
CBT (Core-Based Trees)
•
PIM-SM (Protocol-Independent Multicast-Sparse Mode)
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72
Envío Multicast en Internet
 Las transmisiones multicast siguen siendo experimentales en Internet
 Red MBONE (Multicast BackBone) experimental del IETF y colaboradores
• Subred troncal y virtual mediante túneles dentro de Internet con
capacidad para trabajar con tráfico IP Multicast
– La mayoría de los routers en Internet son IP de unidifusión
– Migración de los túneles (en su mayoría DVMRP) a túneles PIM/DM
– Actualmente, se está dividiendo toda la red multicast en
Autonomous Systems (AS)
– Entre los distintos AS’s que formen la red se realizará enrutamiento
BGP4+ o MBGP
– Sin embargo, con el paso de los años (primera transmisión multicast
de audio y vídeo en 1992) se ha convertido en un servicio que todavía
no ha alcanzado la madurez y popularidad necesaria para cubrir las
expectativas que se tenían
• Red 6bone experimental mediante túneles del IETF para la
evolución y transición a IPv6
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73
Soluciones Prácticas para un
Envío Multicast en Internet
 Trayecto conocido y controlado de RMs en
Internet
 Túneles
 Redes WAN IP Multicast de los operadores
entre los extremos multicast
 Servicios de streaming (punto a punto)
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74
RM
Túnel: Encapsulación de Datagramas IP de
Multidifusión sobre IP de Unidifusión
C
B
IP de
multidifusión
D
IP de undifusión IP de unidifusión
Origen: …
Destino: …
multicast
datos
A a B: IPv6
(La entidad B
conoce a la par D)
IP de unidifusión
Los extremos del túnel
deben conocerse previamente
Origen: B
Destino: D
unicast
Origen: B
Destino:D
unicast
Origen: …
Origen: …
Destino: …
Destino: …
multicast
multicast
datos
datos
B a C: IPv4
Encapsulado
RM
C a D: IPv4
(La entidad D
conoce a la par B)
IP de
multidifusión
Origen: …
Destino: …
multicast
datos
D a E: IPv6
Encapsulado
TÚNEL IP de multidifusión sobre IP de unidifusión = 2 o más entidades intermedias de unidifusión entre las 2 entidades de multidifusión
Las dos entidades de unidifusión más extremas y contiguas a las dos entidades de multidifusión forman el túnel
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Emisión de 1 Grupo Multicast por la WAN IPMulticast de un Operador
Receptor
Vídeo
Rosa
Juan
Receptor
Audio
Ana
Receptor
Vídeo
Paquetes de vídeo
Luis
Paquetes de audio
Pedro
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Receptor
Audio/Video
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