Servicios de transmisin

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Servicios de transmisión

• Transmisión punto a punto (unicast)
• Un emisor, un receptor.
• Tipo de transmisión tradicional en la Internet.
• Transmisión punto a multipunto
• Un emisor, varios receptores.
• Los receptores pertenecen a un grupo.
• Aún no provista, en el futuro join específico de
  IGMPv3.
• Ej. aplicación emisión de radio broadcast,
  distribución de software.
• Multipunto a punto
• Varios emisores, un receptor.
• No provista por la Internet.
• Soportado por varias punto a punto.
• Ej. aplicación telemetría, monitoreo remoto de
  la red.
• Multipunto a multipunto (multicast)
• Varios emisores, varios receptores.
• Los receptores pertenecen a un grupo.
• Los emisores pueden o no pertenecer al grupo.
• Multicast provisto en la Internet.
• Ej. aplicación Conferencias multimedia,
  Whiteboard.

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Alternativas para proveer un servicio multicast

• Varias transmisiones punto a punto
• Datagrams enviados por E 3.
• Cantidad de paquetes transmitidos 8.
• Memoria en E 3 direcciones individuales.
• Carga por cambio en grupo sí.
• Transmisión broadcast
• Datagrams enviados por E 1.
• Cantidad de paquetes transmitidos gt13.
• Memoria en E ninguna dirección.
• Carga por cambio en grupo no.
• Soporte multicast en la red
• Datagrams enviados por E 1.
• Cantidad de paquetes transmitidos 6.
• Memoria en E 1 dirección de grupo.
• Carga por cambio en grupo no.

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Direcciones multicast

• Identifican a un grupo de 0, 1 ó más interfaces a
  la red (direcciones individuales).
• Los integrates de un grupo no tienen
  necesariamente relación topológica entre sí.
• Los integrantes de un grupo pueden variar
  dinámicamente.
• Una interfaz puede estar asociada a un número
  variable de grupos multicast.
• Extensión del modelo de ruteo IP
• Unicast en base a dirección de destino, enviar
  hacia él.
• Multicast en base a las direcciones origen y
  destino, alejarse del origen.
• Información de estado en los routers
• Unicast tablas de ruteo.
• Multicast árboles de distribución (MFC).

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Direcciones multicast en IP

• IPv4 prevé 2 28 direcciones de grupo.
• IPv6 prevé 2 112 direcciones de grupo

Clase
Formato
Rango
0.0.0.0 a 127.255.255.255
0 RED
HOST
HOST
HOST
128.0.0.0 a 191.255.255.255
HOST
HOST
RED
10
RED
192.0.0.0 a 223.255.255.255
HOST
RED
RED
110
RED
224.0.0.0 a 239.255.255.255
ID GRUPO MULTICAST
1110
E X P E R I M E N T A L
240.0.0.0 a 247.255.255.255
11110
IPv6
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Multicast mapeo a la subred

• Mapeo dependiente de la capacidad de la subred
• varios frames punto a punto
• un frame broadcast
• un frame multicast
• Correspondencia multicast IP- multicast Ethernet
• Reserva (IANA) de direcciones Ethernet para
  direcciones multicast IP
• 01-00-5E-00-00-00 a 01-00-5E-FF-FF-FF (23
  últimos bits)
• Conversión sencilla (sin ARP o similar)
• 32 direcciones multicast IP asignadas a una única
  dirección multicast Ethernet
• Filtrado no completo en el nivel Ethernet (placa)

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Características de los grupos multicast

• Tiempo de vida de un grupo
• Grupos permanentes
• Direcciones asignadas (IANA), fijas, conocidas
  (well-known) en toda la red.
• Existen aunque no tengan hosts miembros.
• Un router NO reenvía un datagram con dirección
  permanente, independientemente de su TTL.
• Ejemplo (IPv4) 224.0.0.1 Todos los hosts en la
  red local que participan en multicast.
• Grupos transitorios
• No tienen direcciones fijas asignadas.
• Requieren mecanismos de asignación de grupos a
  las aplicaciones.
• Existen mientras tengan hosts miembros.
• Reconocimiento de direcciones permanentes y
  temporarias
• IPv4
• reserva direcciones de 224.0.0.0 a 224.0.0.255.
• grupos 239.0.0.0 a 239.255.255.255 aplicaciones
  administrativas en redes privadas
• IPv6
• bit T (1) de campo de flags de la dirección.

000T
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Características de los grupos multicast

• Alcance de un grupo
• Los datagrams para un grupo deben ser difundidos
  en el ámbito del grupo.
• IPV6
• Campo scope de la dirección
• IPv4
• Valor de TTL
• Thresholds en interfaces de los routers
• Un datagram con TTL lt threshold de la interfaz NO
  es reenviado
• Problema (en MBONE)
• Mecanismo usado para limitar alcance
• Mecanismo usado para limitar alcance de tipo de
  aplicación
• Tráfico para el site enviado con TTL 16
• Tráfico global enviado con TTL 127

8
Multicast envío de datagrams

• Envío de datagrams multicast
• No confiable, best effort
• Los errores no generan mensajes ICMP
• Envío multicast en la red local
• un host envía (local), los demás reciben
• Envío multicast más allá de la red local
• un host envía (local)
• un router multicast, reenvía el dg en las demás
  redes dependiendo de
• la red debe tener miembros del grupo
• el TTL del dg debe ser mayor que cero (threshold)

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Transmisión multicast

• Características
• Mejor utilización del ancho de banda
• Menor procesamiento en routers y hosts
• No es necesario conocer las direcciones de los
  receptores
• Posibilita la escalabilidad de las aplicaciones
  multipunto
• Utiliza UDP
• Control de la aplicación sobre los datos enviados
• Mecanismos propios para recuperación
• Carece de mecanismos para control de congestión
• Envío best effort

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Multicast requerimientos

• Modificaciones en los hosts para soporte de
  multicast.
• Routers con capacidad multicast.
• Protocolo para comunicar host c/routers y routers
  entre sí IGMP (Internet Group Managment
  Protocol).
• Soporte para protocolos de ruteo multicast.

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Soporte multicast

• En la red local (hosts - routers)
• Mecanismos para anunciar vinculación/desvinculació
  n de hosts a los grupos
• IGMPv1, v2, v3
• Entre los routers
• Mecanismos para la propagación de información de
  ruteo y mantenimiento de árboles de distribución
• Protocolos de ruteo multicast (DVMRP, PIM-DM,
  PIM-SM, MOSPF, CBT, . . .)

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Grupos densos y dispersos

• Grupo denso
• Ambito restringido (intranet)
• Gran porcentaje de los hosts es miembro
• Vínculos homogéneos con considerable ancho de
  banda
• Estrategia para construir el árbol de
  distribución
• asumir que todos los hosts desean ser miembros
• los hosts que no lo desean lo comunican
  explícitamente
• Grupo disperso
• Ambito interredes (p.ej. Internet)
• Un pequeño porcentaje de los hosts es miembro
• Vínculos heterogéneos
• Estrategia para construir el árbol de
  distribución
• los hosts que desean ser miembros lo comunican
  explícitamente

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Protocolos de ruteo multicast

• Requerimientos
• Relativos a las aplicaciones Calidades de
  servicio variadas
• Demora máxima punta a punta
• Tiempo de establecimiento
• Relativos a la red Utilización de recursos
• Memoria en los routers
• Overhead en los vínculos debido a intercambio de
  información de control
• Concentración de táfico (datos)
• Escalabilidad
• Factores que afectan el comportamiento de los
  protocolos
• Grupos densos o dispersos
• Porcentaje de emisores en el grupo (uno, varios,
  todos)

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Arboles de distribución

• Conjunto de vínculos y nodos que cubre a todos
  los receptores de un grupo
• Construidos y mantenidos por el protocolo de
  ruteo multicast
• Información distribuida en los nodos
• Tipos de árboles
• Por emisor (source based tree)
• Por grupo (shared tree) unidireccional
• Por grupo, bidireccional
• Pertenencia
• Implícita
• Difusión periódica de datos multicast en toda la
  red
• No escalable
• Explícita
• Mecanismos explícitos de agregado de los routers
  al grupo
• Escalabilidad

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Arboles por emisor

• Arboles por emisor (Source based trees)
• Caminos de longitud mínima
• Buenas demoras
• Balanceo de carga en los vínculos
• Significativo consumo de memoria y overhead en
  los routers (O (SxG) )

a
b
d
c
Demoras E1 a R12 (2) E1 a R24 (4) E1 a R32
(2) E2 a R14 (4) E2 a R24 (4) E2 a R31
(1) Vínculos utilizados 9
16
Arboles compartidos unidireccionales

• Arboles compartidos (Shared trees)
  unidireccionales
• Caminos no óptimos
• Considerable carga en los vínculos, dependiendo
  de la simultaneidad de las emisiones (varios
  emisores)
• No aptos para aplicaciones de búsqueda de
  recursos (expanding ring search)
• Buena escalabilidad fundamentalmente en el caso
  de grupos con varios emisores (memoria en
  routers)
• Sensibles a fallas
• Performance dependiente de la ubicación del core
  o centro
• Carga del core (desencapsulación)

Entradas en el router y reenvío
Demoras E1 a R16 (2) E1 a R24 (4) E1 a R34
(2) E2 a R16 (4) E2 a R24 (4) E2 a R34
(1) Vínculos utilizados 7
17
Arboles compartidos bidireccionales

• Arboles compartidos (Shared trees)
  bidireccionales
• No es necesaria la encapsulación
• No hay chequeo de arribo por la interfaz camino
  al core
• Aptos para aplicaciones de búsqueda de recursos
  (expanding ring search) si la subred del emisor
  pertenece al grupo
• Caminos mejores que los unidireccionales, pero
  no óptimos

Entradas en el router y reenvío
Demoras E1 a R12 (2) E1 a R24 (4) E1 a R32
(2) E2 a R16 (4) E2 a R24 (4) E2 a R34
(1) Vínculos utilizados 7
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Técnicas para construcción y reenvío, árboles por
emisor

• Reverse path broadcasting (RPB)
• Si el paquete arriba por la mejor interfaz al
  emisor, reenviarlo por las demás interfaces
• Si el paquete arriba por otra interfaz,
  descartarlo
• Mejora
• Si el paquete arriba por la mejor interfaz al
  emisor, reenviarlo por las interfaces a los nodos
  que consideren (a este nodo) como el mejor camino
  al emisor
• Mejor performance
• Más información de control
• Truncated reverse path broadcasting (TRPB)
• Los routers leaf no envían a la red local si no
  tienen miembros
• Reverse Path Multicasting (RPM)
• Capacidad de los routers no leaf para enviar
  podas hacia los emisores

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Protocolos multicast

• DVMRP
• Modo denso
• Árboles por emisor
• Pertenecia implícita
• Emplea RPM (con envío selectivo a downstreams)
• Ruteo propio
• No escalable
• Utilizado en el MBONE
• PIM-DM
• Modo denso
• Árboles por emisor
• Pertenencia implícita
• Emplea RPM (sin envío selectivo)
• Independiente del ruteo unicast
• Simple
• No escalable
• Estado de borrador

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Protocolos multicast

• MOSPF
• Modo denso
• Árboles por emisor
• Pertenencia explícita
• Construcción de árboles en cada nodo (Dijkstra)
• No escalable
• Ruteo propio (OSPF)
• CBT
• Modo sparse
• Árboles compartidos, bidireccionales
• Pertenencia explícita
• Independiente del ruteo unicast
• Simple
• Escalable
• Estado de draft (v3) y RFC (v2)

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Protocolos multicast

• PIM-DM
• Modo sparse
• Árboles compartidos unidireccionales
• Conmutación a árboles por emisor
• Pertenencia explícita
• Escalable ??
• Independiente del ruteo unicast
• Estado de RFC
• Implementaciones (CISCO)

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Resumen protocolos multicast

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Tipos de aplicaciones multicast

• 1 a M Las más simples.
• Eventos planificados (conferencias, audio, TV).
  AB considerable. Sincronización de streams.
• Actualización de info dinámica, no esencial
  (p.ej. datos meteorológicos). Bajo AB.
• Monitoreo (lectura de sensores, seguridad). AB
  variado, tráfico en ráfagas o regular.
• M a 1Aplicaciones request/reply
• Descubrimiento de recursos
• Data collection
• Polling
• M a M Problemas complejos de sincronización
  entre participantes
• Conferencias multimedia (audio video
  whiteboard). AB considerable. Sensibles y no
  sensibles a errores. Coordinación de streams. Muy
  sensibles a demoras y variación de demoras.
• DIS Grandes anchos de banda. Demoras bajas para
  incorporarse o dejar de pertenecer a un grupo.

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Requerimientos de las aplicaciones multicast

• Manejo de receptores heterogéneos
• Receptores en subredes con diferentes capacidades
  (AB, demora, congestión).
• Saturación del emisor con información de
  feedback.
• Mecanismos en las aplicaciones para adaptar
  envío.
• Envío confiable de datos
• Grados de confiabilidad dependiendo de la
  aplicación
• Receptor solicita paquetes erróneos (NACK).
• Emisor necesita confirmación de paquetes
  recibidos (ACK).
• Saturación de la red con feedback (implosión)
• Recuperación local
• Limite en el alcance del feedback

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Requerimientos de las aplicaciones multicast

• Seguridad
• Control de emisores.
• Control de receptores.
• Autenticación de contenidos.
• Protección de identidad de los receptores.
• Aspectos de performance ante cambios en la
  composición de un grupo.
• Administración de sesiones
• Mapeo de direcciones y ports multicast a
  diferentes sesiones (SDP).
• Distribución de información relativa a sesiones
  (SAP).
• Demoras acotadas para integración y salida de un
  grupo
• IGMPv2.