Difference between revisions of "IP Multicast Design"

From Teknologisk videncenter
Jump to: navigation, search
m (→‎Ulemper ved Multicast)
m (→‎PIM Routing Protocol)
 
(13 intermediate revisions by 2 users not shown)
Line 28: Line 28:
 
*Fleste applikationer er UDP baserede. (Pakketab mulige)
 
*Fleste applikationer er UDP baserede. (Pakketab mulige)
 
*UDP har ikke Congestion-Control (Windows-Size,Slow-start) så UDP baserede flows som ikke er real-time men bursts kan skabe Congestion i nettet.
 
*UDP har ikke Congestion-Control (Windows-Size,Slow-start) så UDP baserede flows som ikke er real-time men bursts kan skabe Congestion i nettet.
 +
== Multicast Address Assignment ==
 +
=== Reserved Link Local Addresses ===
 +
I området  224.0.0.0/24
 +
* Routers do not forward packets in this address range, because these packets are typically sent with a Time-To-Live (TTL) value of 1
 +
=== Globally Scoped Addresses ===
 +
I området 224.0.1.0 to 238.255.255.255
 +
*Companies use these addresses to multicast data between organizations and across the Internet.
 +
=== Source-Specific Multicast Addresses ===
 +
I området 232.0.0.0/8
 +
*Reserved for Source-Specific Multicast(SSM)
 +
*In SSM, forwarding decisions are based on both group and source addresses, which is referred to as(S,G)
 +
=== Multicast internal group Address Assignment ===
 +
I området 239.0.0.0/8
 +
*Statisk
 +
*MADCAP - Multicast Address Dynamic Client Allocation Protocol (Lease en multicast adresse)
 +
=== GLOP Addresses ===
 +
Beskrevet i RFC 3180 og ligger i området 233.0.0.0/8.
 +
* The autonomous system number of the domain is embedded into the second and third octets of the Address.
 +
*Second and Third octed i the AS number of an AS. fx. AS 62010 has the Address Range of  233.242.58.0/24
  
 +
== Layer 2 Multicast addressing ==
 +
=== IP Multicast MAC address mapping on Ethernet ===
 +
On Ethernet the IP multicast address is converted to a Ethernet Multicast address.
 +
*IPv4 addresses are 32 bits wide.
 +
*Ethernet MAC Addresses are 48 bits wide.
 +
Because the IP address are shorter than the MAC address a direct conversion is not possible.
 +
{|
 +
|[[Image:Multicast_to_Macaddress.png|thumb|450px|none|Conversion from multicast IPv4 to MAC Address(Binary)]]
 +
|[[Image:MulticastMAC.png|thumb|300px|none|Conversion from multicast IPv4 to MAC Address(As IP and MAC)]]
 +
|}
 +
= Cisco multicast Architecture =
 +
For the Campus
 +
*IGMP Host til Router kommunikation
 +
*[[IP Multicast#IGMP Snooping|IGMP Snooping]] på Switche eller [[IP Multicast#CGMP|CGMP]] mellem Switche og Routere.
 +
*Protocol Independent Multicast - PIM sparse mode (SM) eller (PIM-SM) eller bidirektionel PIM (bidir-PIM) for Routere
 +
Ved Interdomain multicast kan anvendes
 +
*Multiprotokol Border Gateway Protocol (MBGP) for Multicast Routing mellem Domæner
 +
*Multicast Source Discovery Protocol (MSDP) for Multicast Source discovery.
 +
*PIM Source Specific Multicast (SSM) for Multicast fra specifikke Sources.
 +
*Multicast Virtual Private network (MVPN) for sikker forbindelse.
 +
{|
 +
|[[Image:Multicast 6.png|600px|left|thumb| WHAT ??????]]
 +
|-
 +
|[[Image:Multicast 7.png|1000px|left|thumb|Cisco Multicast Architecture.<br/>'''BENÆRK:''' DR notationen i tegningen  indikerer en designated router, som er valgt af PIM routerne og brugt til at undgå at duplikeret Multicast trafik til forbundne Hosts. PIM Routeren vælger Routeren med den højeste IP adresse som DR]]
 +
|}
 +
== IGMP og CGMP ==
 
[[Category:CCDP]]
 
[[Category:CCDP]]
 +
*[[IP Multicast#IGMP|IGMP]]
 +
*[[IP Multicast#CGMP|CGMP]]
 +
 +
{|
 +
|[[Image:Multicast 8.png|700px|left|thumb|IGMP og CGMP informerer netværksenheder hvilke enheder der ønsker at modtage Multicast strømmen]]
 +
|}
 +
== PIM Routing Protocol ==
 +
*Protocol Independent Multicasting
 +
"Protocol Independent" delen betyder at PIM er uafhængig af Unicast Routing Protocol (OSPF,EIGRP..)
 +
 +
=== PIM Terminologier ===
 +
Multicast Routning er forbindelses-orienteret: Trafikken sendes ikke før en modtager har sendt en ''Join'' forbindelse op af strømmen mod afsenderen.
 +
 +
Multicast enablede Routere anvender PIM til at bygge distributions træer. Distributions træer er dynamiske alt efter hvem der ønsker at modtage Multicast data strømmen. Hvis der sker netværks ændringer tilpasser distributions træet sig den nye topologi.
 +
=== Reverse Path Forwarding ===
 +
RPF eller Reverse Path Forwarding, fungerer ved at modtageren af en Multicast datastrøm sender en ''Join'' besked ''upstream'' indtil den møder datastrømmen, som så sender datastrømmen ''downstream'' imod den nye modtager.
 +
{|
 +
|[[Image:Multicast 10.png|400px|left|thumb|Multicast Distribution Tree laves af Routere]]
 +
|}
 +
 +
== Distributions træer ==
 +
=== Source Tree ===
 +
Et Source Tree er opbygget for hver Multicast Source som sender til en Multicast Groups. Hvis Sourcen sender til flere Multicast Groups, opbygges et træ pr. group, med roden ved Multicast Sourcen.
 +
*Fordele
 +
**Shortest Path mellem Multicast afsender og Modtagere
 +
*Ulemper
 +
**Skalerer ikke så godt. Hvis der er mange tusinde Multicast Groups skal Routerne have store Multicast Group Path tabeller.
 +
Source Trees kaldes også ''Source-Routed'' eller ''Shortest-Path Trees'' (SPT) fordi træet tager den korteste vej mellem afsender og modtagere.
 +
{|
 +
|[[Image:Multicast 11.png|600px|thumb|left|Source Distribution Tree - Source 1]]
 +
|-
 +
|[[Image:Multicast 12.png|600px|thumb|left|Source Distribution Tree - Source 2]]
 +
|}
 +
 +
=== Shared Distribution Tree ===
 +
Et ''Shared Tree'' bruger det samme træ til alle Multicast Groups. Et ''Shared Tree'' har en rod som kaldes ''Rendezvous Point'' ('''RP'''). Multicast Source sender Multicast Data strømmen til RP som videresender det gennem det fælles træ.
 +
*Fordele
 +
**Mange tusinde Multicast strømme kan passere Routerne uden de skal holde check på path-information.
 +
*Ulemper
 +
**Ikke altid Shortest Path mellem afsender og modtager
 +
{|
 +
|[[Image:Multicast 13.png|600px|thumb|left|Rendezvous Point (RP) er roden for ''Shared Distribution Tree'']]
 +
|-
 +
|[[Image:Multicast 14.png|600px|thumb|left|Multicast Sources sender trafikken til RP som videredistribuerer det til modtagerne]]
 +
|}
 +
=== Multicast Distribution Tree notation ===
 +
*(S,G) - (Source,Group). Denne notation fortæller at der anvendes Shortest Path mellem afsender og modtager og betyder normalt at der anvendes et Source Tree. (Kan dog ses i et Shared Tree)
 +
*(*,G) -(Enhver source der sender til , Group). Denne notation fortæller at trafikken sendes gennem et RP. Der anvendes et Shared Tree, men oprettes i Cisco Routere også for ethvert (S,G).
 +
== PIM Deployment ==
 +
===Any Source Multicast (ASM) ===
 +
ASM anvender en kombination at Shared og Source Trees og RP's (Rendezvous Points). ASM er også kendt som PIM-SM (Protocol Independent Multicasting - Sparse Mode) Beskrevet i RFC 4601.
 +
 +
De fleste Multicast installationer anvender denne metode.
 +
 +
{|
 +
|[[Image:Multicast 15.png|600px|thumb|left|PIM-SM Shared Tree Join]]
 +
|}
 +
{|
 +
|valign='top'|
 +
'''1:''' En aktiv Multicast source for Group G sender en pakke til First-hop Router B.<br/><br/>
 +
'''2:''' Router B er ansvarlig for at registrere Sourcen ved RP (Router A) og beder om at få lavet et træ tilbage til Router B.<br/><br/>
 +
'''3:''' Router B sender besked om Group G ned at træet <br/><br/>
 +
'''4:''' RP sender også en (S,G) Join tilbage mod Source for at få bygget et Source træ fra Router B til RP (Router A)<br/>
 +
'''5:''' Source træet er på plads mellem Router B og RP (Router A)<br/><br/>
 +
'''6:''' Multicast trafik sendes mellem Source og RP (Router A)<br/><br/>
 +
'''7:''' Når RP begynder at modtage data strømen fra Source sender RP en Register-Stop besked til Router B således Router B ved at registreringen er OK, og den ikke behøver sende flere Register pakker til RP.<br/><br/>
 +
|[[Image:Multicast 16.png|600px|thumb|left|PIM-SM Sender Registrerings process]]
 +
|}
 +
==== PIM-SM SPT Switchover ====
 +
For at udnytte Multicast Source Trees fordele (Shortest Path Tree) er det muligt for Last-Hop Routeren at sende en (S,G) Join besked til First-Hop Routeren. PIM-SM fungerer som default som PIM-SM SPT Switchover. Kan konfigureres med global kommandoen '''ip pim spt-threshold {''kbps''|infinity} [group-list ''access-list'']'''. Default sat til 0 Kbps. Hvis infinity anvendes vil Shared Tree altid anvendes.
 +
===Bidir-PIM===
 +
Bidirectional Protocol Independent Multicasting anvender udelukkende Shared Trees og er anbefalet til Many-to-Many applikationer. Bidir-PIM reducerer antallet af (S,G) i Routernes Multicast tabeller.
 +
{|
 +
|[[Image:Multicast 18.png|600px|thumb|left|Bidir-PIM er effektiv ved Many-to-Many applikationer. Anvender en DF (Designated Forwarder) på links hvor der er sources. DF'en har ansvaret for at Sourcen kan få fat i RP]]
 +
|}
 +
 +
===Source Specific Multicast (SSM)===
 +
SSM anvender udelukkende Source Trees og er anbefalet til One-to_MAny applikationer. SSM simplificerer netværket og fjerner behovet for Rendezvous Points.

Latest revision as of 05:26, 23 May 2018

Kapitel 10 fra CCDP ARCH bogen.

Kate.png This article is under development....

IP Multicast grundlæggende

Unicast versus Multicast

IP Multicast Group Membership

En enhed skal være medlem af en gruppe for at modtage trafik til gruppen. En enhed behøver ikke være medlem af gruppen for at sende til gruppen.

IP Multicast groups definerer hvem der modtager trafikken

Multicast Applications and Multicast adoption trends

IP multicast anvendes til samtidig leverance af data til gruppen af modtagere, hvorfor Multicast også kaldes simulcast.

Der er forskellige typer af Multicast Applikationer. To af de mest almindelige er One-to-Many og Many-to-Many.

One-to-Many

Eksempler på One-to-Many er audio eller video distribution (IPTV) monitoring. Hvis modtagerne af datastrømmen skal melde tilbage til afsenderen kan den blive til en Many-to-Many applikation.

Many-to-Many applikationer bliver nemt meget komplekse. Kan anvendes til samarbejde mellem computere/mennesker....

Fordele ved Multicast

  • Effektivitet. Båndbredden udnyttes bedre.
  • Performance. Ikke så store krav til senderen (en session).
  • Support for distribuerede applikationer. Mange nye applikationer vil se dagens lys der udnytter Multicast.

Ulemper ved Multicast

  • Fleste applikationer er UDP baserede. (Pakketab mulige)
  • UDP har ikke Congestion-Control (Windows-Size,Slow-start) så UDP baserede flows som ikke er real-time men bursts kan skabe Congestion i nettet.

Multicast Address Assignment

Reserved Link Local Addresses

I området 224.0.0.0/24

  • Routers do not forward packets in this address range, because these packets are typically sent with a Time-To-Live (TTL) value of 1

Globally Scoped Addresses

I området 224.0.1.0 to 238.255.255.255

  • Companies use these addresses to multicast data between organizations and across the Internet.

Source-Specific Multicast Addresses

I området 232.0.0.0/8

  • Reserved for Source-Specific Multicast(SSM)
  • In SSM, forwarding decisions are based on both group and source addresses, which is referred to as(S,G)

Multicast internal group Address Assignment

I området 239.0.0.0/8

  • Statisk
  • MADCAP - Multicast Address Dynamic Client Allocation Protocol (Lease en multicast adresse)

GLOP Addresses

Beskrevet i RFC 3180 og ligger i området 233.0.0.0/8.

  • The autonomous system number of the domain is embedded into the second and third octets of the Address.
  • Second and Third octed i the AS number of an AS. fx. AS 62010 has the Address Range of 233.242.58.0/24

Layer 2 Multicast addressing

IP Multicast MAC address mapping on Ethernet

On Ethernet the IP multicast address is converted to a Ethernet Multicast address.

  • IPv4 addresses are 32 bits wide.
  • Ethernet MAC Addresses are 48 bits wide.

Because the IP address are shorter than the MAC address a direct conversion is not possible.

Conversion from multicast IPv4 to MAC Address(Binary)
Conversion from multicast IPv4 to MAC Address(As IP and MAC)

Cisco multicast Architecture

For the Campus

  • IGMP Host til Router kommunikation
  • IGMP Snooping på Switche eller CGMP mellem Switche og Routere.
  • Protocol Independent Multicast - PIM sparse mode (SM) eller (PIM-SM) eller bidirektionel PIM (bidir-PIM) for Routere

Ved Interdomain multicast kan anvendes

  • Multiprotokol Border Gateway Protocol (MBGP) for Multicast Routing mellem Domæner
  • Multicast Source Discovery Protocol (MSDP) for Multicast Source discovery.
  • PIM Source Specific Multicast (SSM) for Multicast fra specifikke Sources.
  • Multicast Virtual Private network (MVPN) for sikker forbindelse.
WHAT ??????
Cisco Multicast Architecture.
BENÆRK: DR notationen i tegningen indikerer en designated router, som er valgt af PIM routerne og brugt til at undgå at duplikeret Multicast trafik til forbundne Hosts. PIM Routeren vælger Routeren med den højeste IP adresse som DR

IGMP og CGMP

IGMP og CGMP informerer netværksenheder hvilke enheder der ønsker at modtage Multicast strømmen

PIM Routing Protocol

  • Protocol Independent Multicasting

"Protocol Independent" delen betyder at PIM er uafhængig af Unicast Routing Protocol (OSPF,EIGRP..)

PIM Terminologier

Multicast Routning er forbindelses-orienteret: Trafikken sendes ikke før en modtager har sendt en Join forbindelse op af strømmen mod afsenderen.

Multicast enablede Routere anvender PIM til at bygge distributions træer. Distributions træer er dynamiske alt efter hvem der ønsker at modtage Multicast data strømmen. Hvis der sker netværks ændringer tilpasser distributions træet sig den nye topologi.

Reverse Path Forwarding

RPF eller Reverse Path Forwarding, fungerer ved at modtageren af en Multicast datastrøm sender en Join besked upstream indtil den møder datastrømmen, som så sender datastrømmen downstream imod den nye modtager.

Multicast Distribution Tree laves af Routere

Distributions træer

Source Tree

Et Source Tree er opbygget for hver Multicast Source som sender til en Multicast Groups. Hvis Sourcen sender til flere Multicast Groups, opbygges et træ pr. group, med roden ved Multicast Sourcen.

  • Fordele
    • Shortest Path mellem Multicast afsender og Modtagere
  • Ulemper
    • Skalerer ikke så godt. Hvis der er mange tusinde Multicast Groups skal Routerne have store Multicast Group Path tabeller.

Source Trees kaldes også Source-Routed eller Shortest-Path Trees (SPT) fordi træet tager den korteste vej mellem afsender og modtagere.

Source Distribution Tree - Source 1
Source Distribution Tree - Source 2

Shared Distribution Tree

Et Shared Tree bruger det samme træ til alle Multicast Groups. Et Shared Tree har en rod som kaldes Rendezvous Point (RP). Multicast Source sender Multicast Data strømmen til RP som videresender det gennem det fælles træ.

  • Fordele
    • Mange tusinde Multicast strømme kan passere Routerne uden de skal holde check på path-information.
  • Ulemper
    • Ikke altid Shortest Path mellem afsender og modtager
Rendezvous Point (RP) er roden for Shared Distribution Tree
Multicast Sources sender trafikken til RP som videredistribuerer det til modtagerne

Multicast Distribution Tree notation

  • (S,G) - (Source,Group). Denne notation fortæller at der anvendes Shortest Path mellem afsender og modtager og betyder normalt at der anvendes et Source Tree. (Kan dog ses i et Shared Tree)
  • (*,G) -(Enhver source der sender til , Group). Denne notation fortæller at trafikken sendes gennem et RP. Der anvendes et Shared Tree, men oprettes i Cisco Routere også for ethvert (S,G).

PIM Deployment

Any Source Multicast (ASM)

ASM anvender en kombination at Shared og Source Trees og RP's (Rendezvous Points). ASM er også kendt som PIM-SM (Protocol Independent Multicasting - Sparse Mode) Beskrevet i RFC 4601.

De fleste Multicast installationer anvender denne metode.

PIM-SM Shared Tree Join

1: En aktiv Multicast source for Group G sender en pakke til First-hop Router B.

2: Router B er ansvarlig for at registrere Sourcen ved RP (Router A) og beder om at få lavet et træ tilbage til Router B.

3: Router B sender besked om Group G ned at træet

4: RP sender også en (S,G) Join tilbage mod Source for at få bygget et Source træ fra Router B til RP (Router A)
5: Source træet er på plads mellem Router B og RP (Router A)

6: Multicast trafik sendes mellem Source og RP (Router A)

7: Når RP begynder at modtage data strømen fra Source sender RP en Register-Stop besked til Router B således Router B ved at registreringen er OK, og den ikke behøver sende flere Register pakker til RP.
PIM-SM Sender Registrerings process

PIM-SM SPT Switchover

For at udnytte Multicast Source Trees fordele (Shortest Path Tree) er det muligt for Last-Hop Routeren at sende en (S,G) Join besked til First-Hop Routeren. PIM-SM fungerer som default som PIM-SM SPT Switchover. Kan konfigureres med global kommandoen ip pim spt-threshold {kbps|infinity} [group-list access-list]. Default sat til 0 Kbps. Hvis infinity anvendes vil Shared Tree altid anvendes.

Bidir-PIM

Bidirectional Protocol Independent Multicasting anvender udelukkende Shared Trees og er anbefalet til Many-to-Many applikationer. Bidir-PIM reducerer antallet af (S,G) i Routernes Multicast tabeller.

Bidir-PIM er effektiv ved Many-to-Many applikationer. Anvender en DF (Designated Forwarder) på links hvor der er sources. DF'en har ansvaret for at Sourcen kan få fat i RP

Source Specific Multicast (SSM)

SSM anvender udelukkende Source Trees og er anbefalet til One-to_MAny applikationer. SSM simplificerer netværket og fjerner behovet for Rendezvous Points.

Retrieved from "http://mars.merhot.dk/w/index.php?title=IP_Multicast_Design&oldid=39866"