IP MULTICAST e IP MULTICAST SEGURO:

PROTOCOLOS DE ROUTING
MULTICAST & PROTOCOLO
MULTICAST SEGURO ó MTP
AMBOS SOBRE IP.
1. INTRODUCCIÓN
2. MUTLICAST BACKBONE
3. ROUTING MULTICAST SOBRE REDES IP
4. PROTOCOLO DE TRANSPORTE MULTICAST ó MTP
Realizado por:
Asignatura:
Mª Amparo Plasedncia Carbó
REDES. 4º Ingeniería Informática.
1. INTRODUCCIÓN:
Cuando –utilizando un servicio unicast- la misma información es necesaria
enviarla a varios destinatarios, es necesaria realizar envíos unicast replicados y enviar
N copias de los datos a cada destinatarios.
Por el contrario, si utilizamos un servicio multicast, un nodo simple puede enviar
datos a varios destinatarios con solo realizar una simple llamada en el servicio de
transporte.
Unicast
Multicast
Sin embargo, los beneficios de multicast, son algo más que tan solo lógicos.
Muchos medios de transmisión básicos (como Ethernet) dan apoyo al multicast y al
broadcast como nivel de acceso al medio y al HW. Cuando un servicio multicast se
implementa sobre la red de trabajo, hay una gran mejora en el funcionamiento.
Las aplicaciones distribuidas utilizan en gran medida aplicaciones multicast, ya
que ofrece mayores optimizaciones que el uso de transmisiones unicast.
2. MUTLICAST BACKBONE:
La mayor experiencia en routing multicast ha sido “MULTICAST
BACKBONE” o Mbone (Backbone de multidifusión). Utiliza el protocolo IP multicast
RFC 1112 desde Marzo de 1992.
En cuanto a la estructura de Mbone se basa en el el protocolo multicast IP
junto con el uso de túneles. Así pues, consiste en islas capaces de realizar
multitransmisiones conectandose mediante túneles (implementados sobre la capa
física de internet).
Ejemplo: Conexión de 6 islas conectadas mediante 7 túneles.
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Cada una de las islas posee uno o más enrutadores especiales denominados
“enrutadores m” o mrouters. El protocolo de routing que utilizan estos enrutadores
(los daemon del router) es el “protocolo de enrutamiento multitransmisiónpor
vector distancia o DVMRP ” contemplado en el RFC 1075.
Los enrutadores m son los que se conectan lógicamente mediante túneles
(configurados manualmente).
Hoy en día los paquetes multicast se empaquetan en paquetes IP ordinarios y
son transmitidos punto a punto entre los routers multicast o mrouters. Una vez el
mrouter recibe el paquete multicast, elimina este encapsulado y lo vuelve a
encapsular adecuadamente.
Sin embargo, si todos los enrutadores que intervienen apoyan la multitransmisión, no
se necesita el proceso de túnel.
TCP dejó de utilizarse para transmitir datos (ya que las aplicaciones actuales
de Mbone no necesitaban poseer seguridad en la entrega o control a bajo nivel) para
dar lugar a la utilización del “protocolo de transporte en Tiempo-real o RTP”
que da libertad en la secuencia de los datagramas pero no provee de control a bajo
nivel ni garantiza que los paquetes sean entregados con seguridad.
Las multitransmisiones se propagan utilizando el algoritmo de “reenvío
por trayectoria invertida” lo cual evita que se inunde internet.
Una multitransmisión se propaga desde el generador (fuente de video o audio) hasta
su isla local utilizando el recurso de multitransmisión del hardware. Posteriormente,
este paquete lo recoge el mrouter local y este, a su vez, lo copia en todos los túneles
a los que está conectado.
Cuando un mrouter recibe un paquete comprueba si este ha llegado por el mejor
camino (comprueba su tabla). Si no ha llegado por su ruta óptima se descarta.
Además, también se utiliza el campo tiempo de vida del IP para limitar el alcance de
la multitransmisión. Cada vez que pasa por un túnel, se le resta 1 a este campo.
Se han propuesto tanto mejoras (cono el enrutamiento por vector distancia
pero haciendo jerárquico el algoritmo) como otros algoritmos (enrutamiento por
estado del enlace) que ofrecen variaciones en el algoritmo de entrutamiento.
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Cuando no conectarnos a Mbone: Si tenemos una linea de capacidad 128Kbps o
menor ya que tan solo para servicios de audio multicast requiere tener 16Kbps de
capacidad libre mientras que para transmisiones de video aceptables requiere –como
mínimo- 150 Kbps.
Requisitos de Mbone:





Leer la información disponible detenidamente.
Unirse a una de las listas de correo de Mbone.
Realizar copias del SW que se espera utilizar.
Asegurar que el proveedor de servicio de internet o ISP puede soportar
Mbone.
Instalar un mrouter y un túnel hasta el link Mbone más cercano.
Existen una gran cantidad de herramientas tanto de audio, vídeo, control de
aplicación, ... que resultan de gran utilidad.
3. ROUTING MULTICAST SOBRE IP:
IP Multicast es un protocolo que permite transmitir datagramas IP multicast
en redes tanto locales como de área extensa.
Básicamente, el protocolo IP es un servicio de transmisión unicast y por lo
tanto, provee de un servicio no seguro; esto es, no se garantiza que los datagramas
lleguen a su destino cuando conectamos dos hosts simples (origen y destino).
Por ello, se realizaron a este protocolo una modificaciones dando lugar al protoclo
de routing multicast sobre IP.
1. ROUTING MEDIANTE SPANNING TREE o “ST”:
Ha sido adoptado como el protocolo de routing estandar para todos los tipos
de LAN´s de la IEEE.
Soporta routing multicast a través de múltiples subredes usando reparto broadcast.
El algoritmo ‘spaning tree’ distribuido es ejecutado por todos los routers que
trabajan en internet. Un router se elige para ser el “raíz” del spaning tree. Para cada
subred, uno de los routers es elegido como el “designado”.
Los routers escuchan todos los paquetes que pasan por las redes parientes y por sus
subredes hijas. Esperan tuplas del estilo:
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Host
Host destino
Branch
Indica el siguiente salto hacia el directorio donde se
encuentra el host destino.
Indica cuanto tiempo máximo puede transcurrir hasta que el
el paquete sea enviado a su destinatario
Time-left
Poseen una caché que se actualiza con el paso de los paquetes enviados a las
subredes hijas o parientes.
Si un router recibe un mensaje y no posee una entrada en la caché correspondiente
al destino, reenviará el mensaje por todas las ramas excepto por la que vino.
2. ROUNTIG MULTICAST ó MR:
Para realizar correctamente el rounting multicast los routers necesitan además
más información. Por ejemplo necesitan conocer qué ramas del árbol conducen a la
subredes con miembros del grupo de destino. Algunos mecanismos explícitos son
necesarios para los grupos de forma que puedan registrarse a través de la red de
trabajo.
Subredes con miembros presentes del grupo, pueden identificar –ellos mismos- a los
otros enrutadores. Para ello, si un miembro difunde el mensaje del tipo “grupo-demiembros-aquí”, todos los routers podrán ver esta información además de
almacenarla.
El Multicast se puede conseguir teniendo cada router adelantados paquetes multicast
solamente en ramas que se dirijan al grupo de destino.
Para saber esto se utilizaban los registros de presencia en el grupo (parte del
“protocolo de miembros del grupo”).
4. PROTOCOLO DE TRANSPORTE MULTICAST ó
MTP:
El servicio básico que se ofrece en el protocolo multicast IP es un servicio no
seguro, y por lo tanto, no existe garantía de el paquete tomado alcance todos los
recipientes con los cuales pueda llegar al grupo multicast.
Por ello, se ha desarrollado un protocolo multicast para IP que es seguro y
garantiza atomicidad. Es el protocolo llamado MTP o Protocolo de transporte
multicast. Se utiliza pues en aplicaciones multicast donde es necesario que los
grupos estén de acuerdo en los paquetes que han recibido .
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MTP realiza la entrega segura de los datos del cliente entre uno o mas
procesos de comunicación, como bien ha sido predefinido en el proceso principal. La
colección de procesos es llamado un “web”.
Además, MTP provee de la sincronización necesaria para que todos los miembros del
“web” estén de acuerdo en el orden de recepción de todos los mensajes y puedan
estar de acuerdo en la deliberación de los mensajes para que se acepten en el
mismo orden de recepción de todos los mensajes.
Un miembro del web debe ser el master. Se encargará de instanciar y
controlar el comportamiento del web. Los masters no pueden ser al mismo tiempo
productores (a los cuales se les permite transmitir datos del cliente así como
consumir datos transmitidos por otros productores) & consumidores (capaces solo
de recibir datos de usuario, transmitir paquetes de control, como reconocimientos
negativos) ni consumidores puros.
MTP en protocolo de internet usa le mecanismos multicast del protocolo de
internet definidos en el RFC 1112 (Host Extensions for IP Multicasting). MTP es
requerido por hosts que necesitan tanto enviar como recibir paquetes multicast,
tango en redes locales como en internet.
IP multicast no provee de un mecanismo de puertos, y por ello es necesario utilizar
un protocolo de puertos simples para encapsular los paquetes MTP en paquetes IP.
 Parametos:
Heartbeat
Window
Retention
Periodo de tiempo medido en milisegundos. Se ajusta a las
condiciones de la red y a la calidad del servicio.
Número de paquetes producidos durante un heartbeat simple.
Número de heartbeats que deben esperar los paquetes cuando
necesitan ser reenviados.
Formato de los paquetes:
http://ganges.cs.tcd.ie/4ba2/multicast/magnus/packtypes.html
 Tipo de los paquetes:
http://ganges.cs.tcd.ie/4ba2/multicast/magnus/packform.html
Todos los paquetes transmitidos poseen información del estado de los
últimos 12 mensajes (recordar que un mensaje queda definido como la
concatenación de porciones de los datos de usuario de una serie de paquetes de
datos con el último paquete de la serie llevando un indicador de final de mensaje)
almacenada en el vector de aceptación de mensajes.
Este estado puede ser de 3 tipos: pendiente, aceptado o rechazado. Solo el master
actualiza este estado.
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Todos los miembros de la web pueden ver el estado de los mensajes y pueden
desatender mensajes que ellos reciben pero que el master rechazó. También pueden
informar de un fallo si ellos no han podido tomar un mensaje que fue aceptado por
el master.
Par establecer un web, lo primero que se debe hacer es establecer un
“NSAP” (punto de acceso al servicio de la red de trabajo) particular que será el
master de el web y asegurarse de que no este en servicio ya.
Los NSAP´s ofrecen 3 puertos lógicos denominados TSAP´s, y están formados
concatenando el NSAP con un identificador de transporte.
Los TSAP´s son no conocidos, individuales y multicast.
Si un productor quiere enviar un mensaje debe –en primer lugar- enviar
un mensaje de petición al master.
El master envía un mensaje de confirmación al productor (esto es el número de
mensajes que el productor desea enviar). La parte de datos del paquete contienen
una lista de “TSAP´s” (puntos de acceso al servicio de transporte también
denominados puertos lógicos) multicast los cuales son representados en la web.
El productor puede entonces enviar los paquetes de datos que constituyen el
mensaje, añadiendo a cada mensaje una secuencia de números e incrementando
esta secuencia.
El productor envía un paquete por heartbeat (ms).
Si un consumidor ve fuera de secuencia un número de secuencia de mensaje ,
Packet Séquence Number pair, se dirige al productor enviando una lista de los
paquetes perdidos por medio de una mensaje de petición (nak o sin espera de
reconocimiento). De esta forma, el productor reenviará todos los paquetes perdidos,
reduciendo así el número de paquetes que debe reenviar.
Los consumidores deber poder con los paquetes duplicados. Si alguno de estos
paquetes han sido descartados el receptor debe responder con un mensaje ‘deny’
(nak). Si el consumidor recibe una mensaje ‘deny’ debe informar de la perdida al
cliente.
Para más información consultar página:
http://www.roads.lut.ac.uk/DS-Archive/MTP.html
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