multicast 컴퓨터 비젼 연구실 발표자 : 안 재 철. introduction multidestination delivery...
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MulticastMulticast
컴퓨터 비젼 연구실 발표자 : 안 재 철
IntroductionIntroduction
Multidestination delivery techniquesIP Addressing OverviewIGMP(Internet Group Management Protocol)MulticastMulticast Routing AlgorithmsMBONE, the Multicast Backbone.
Multidestination delivery techniquesMultidestination delivery techniques
Broadcast The simplest “solution” for multidestination delivery Every station on a LAN receives and processes a packet whic
h has been broadcast. This solution is in adequate for all but the smallest intranetwo
rks Broadcasts are limited in scope to the LAN on which they wer
e originally transmitted, but in some case broadcasts can be forwarded across routers
Multidestination delivery techniquesMultidestination delivery techniques
IBM 호환
IBM 호환
IBM 호환
IBM 호환
라우터
157.2.255.255
157.3.0.0157.2.0.0
157.3.255.255
Multidestination delivery techniquesMultidestination delivery techniques
Replicated unicast A source sends a copy of the data to each receiver in turn For solution ,all receivers must preregister with the sender, Or the sender must be preconfigured with the receivers’ addres
s This solution may work for small number of recivers LANs have only finite capacity to carry a number of some given
size packets per second. I.e. require more packets, increase delays
Multidestination delivery techniquesMultidestination delivery techniques
A
IB M 호 환
IB M 호 환IB M 호 환
IB M 호 환IB M 호 환
IB M 호 환IB M 호 환
IB M 호 환 IB M 호 환IB M 호 환
IB M 호 환 IB M 호 환IB M 호 환
IB M 호 환 IB M 호 환IB M 호 환IB M 호 환IB M 호 환
라 우 터
라 우 터라 우 터라 우 터라 우 터
B
C
D E
F G
Multidestination delivery techniquesMultidestination delivery techniques
Network-layer multicast This service enables a source to send a packet to a special mul
ticast IP destination “group address” To deliver packets only to “interested” group members, the end
stations must communicate their group membership interest to their local routers
No more than one copy of any given packet appears on any subnetwork in the intranet
Multicast has clear advantage by using one multicast scenario, when groups are increased.
Multidestination delivery techniquesMultidestination delivery techniques
A
IB M 호 환
IB M 호 환IB M 호 환
IB M 호 환IB M 호 환
IB M 호 환IB M 호 환
IB M 호 환 IB M 호 환IB M 호 환
IB M 호 환 IB M 호 환IB M 호 환
IB M 호 환 IB M 호 환IB M 호 환IB M 호 환IB M 호 환
라 우 터
라 우 터라 우 터라 우 터라 우 터
B
C
D E
F G
IP Addressing OverviewIP Addressing Overview
The IP address space Class A 0.0.0.0 to 127.255.255.255 Class B 128.0.0.0 to 191.255.255.255 Class C 192.0.0.0 to 223.255.255.255 Class D 224.0.0.0 to 239.255.255.255
DC
B
A
0 255240
224
192191
U nic ast
Multic ast
U nspec ified
IP Addressing OverviewIP Addressing Overview
Modes of IP Packet Delivery Unicast (one-to-one) Boradcast(one-to-all)
Limited broadcast Subnet-specific broadcast All-subnets broadcast
Anycast(one-to-nearest) Multicast
One-to-many Many-to-many
IP Addressing OverviewIP Addressing OverviewReserved Multicast AddressesClass D address starting with 224.0.0.x and 224.0.1.x224.0.0.0 Base Address224.0.0.1 All System on this subnet224.0.0.2 All Routers on this subnet224.0.0.3 Unassigned224.0.0.4 DVMRP Router224.0.0.5 OSPF All Routers224.0.0.6 OSPF Designate Routers224.0.0.7 ST Routers
224.0.0.8 ST Hosts224.0.0.9 RIP2 Routers224.0.0.11 Mobile Agents224.0.0.12 DHCP Server/Relay Agent224.0.0.13 All PIM Routers224.0.0.14 RSVP, ENCAPSULATION224.0.0.15 All CBT Routers224.0.0.16-224.0.0.255 Unsigned
224.0.1.8 NTP(Network Time Protocol) 224.0.1.20 any private experiment224.0.1.2 SGI-Dogfight 224.0.1.21 DVMRP on MOSPF 224.0.1.3 rwhod 224.0.1.22 SVRLOC224.0.1.5 artificial horizons-aviator 224.0.1.23 XINGTV 224.0.1.32 mtrace
IP Addressing OverviewIP Addressing Overview
Multicast Ethernet Address Internet address(223.0.0.0-224.255.255.255) + 48bit
Ethernet address The mapping is not unique. ex)e0.80.40.20(224.128.64.32),e0.00.40.20(224.0.64.3
2) 01:00:5e:00:40:20 Multicast Ethernet Address
1 1 1 0 Class D
0 7 8 15 16 23 24 31
0 0 0 0 0 0 0 00 0 0 0 0 0 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0
23bits of multicast
group ID copied to Ethernet address
not used to form the Ethernet address
IP Addressing OverviewIP Addressing Overview
인터페이스 카드
devicedriver
IP
UDPdeliver
deliver
deliver
deliver
discard
discard
discard
discard
The mapping is not unique
So, the interface card may receive multicast frames in which the host is really not interested
It, implies that the device driver or the IP module must peform filtering.
MulticastMulticastMulticasting on a single physical network. The sending process specifies a destination IP address that is
a multicast address, and send it The receiving processes must notify their IP layers that they wa
nt to receive datagrams destined for a given multicast address, and the device driver must somehow enable reception of these multicast frames.
This is called”joining a multicast group” When we pass multicast packets through routers, complications
arise. I.e. extend multicasting beyond a single physical network. A protocol is needed for multicast routers to know if any hosts o
n a given physical network belong to a given multicast group This protocol is called the Internet Group Management Protocol
(IGMP).
MulticastMulticast
MRouter
MRouter
MRouter
MRouter
MRouter
MRouter
Senders
Reveiver ReveiverReveiver
join join
Multicast Routing Protocol
Group Membersip
Protocol
Delivery Tree Pruned Branch Multicast Packet
Dense Mode Routing protocols
DVMRP(Distance-Vector Multicast Routing Protocol)
MOSPF(Multicast Extensions to Open Shortest Path First)
Sparse Mode Routing protocols
PIM-SM(Protocol Independent Multicast-sparse Mode)
CBT(Core-Based Trees)
IGMP(Internet Group Management Protocol)IGMP(Internet Group Management Protocol)
Which is used by hosts and routers that support multicasting. It lets all the systems on a physical network know which hosts currently belong to which multicast groupsThis information is required by multicast routers, so they know which multicast datagrams to forward onto which interfaces.
IP IGMP header message
IP datagram
20bytes 8bytes
Encapsulation of an IGMP message within an IP datagram
IGMP is considered part of the IP layer
IGMP has a fixed-size message, with no optional data
IGMP(Internet Group Management Protocol)IGMP(Internet Group Management Protocol)
IGMP Message
4-bitIGMP
Version(1)
4-bitIGMP
type(1-2)(unused) 16-bit checksum
32-bit group address(class D IP address)
0 3 4 7 8 15 16 31
8byte
Format of fields in IGMP message
4-bit IGMP version : The IGMP version is 1
4-bit IGMP type(1-2) : 1 is a query sent by a multicast router
2 is a response sent by a host
Checksum : the same manner as the ICMP checksum
Group address : Class D IP address
IGMP(Internet Group Management Protocol)IGMP(Internet Group Management Protocol)
A호스트 B호스트
R
1.Query
2.Report 2.Report
Group address Interface224. 1.2.2 Ethernet 0224.22.3.1 Ethernet 0
Join to224.1.2.2
Join to224.22.3.1
IGMP_QueryIGMP_Report
Multicast Routing AlgorithmsMulticast Routing Algorithms
FloodingSpanning TreeReverse-Path ForwardingRPF and PrunesSteiner TreesCore-Based Trees
Multicast Routing AlgorithmsMulticast Routing Algorithms
Flooding This technique may work only in small networks. Deliver multicast datagrams to all routers. Each router checks the packets to determine whether or not it
has seen this particular packet before. Looping is prevented by discarding packets the router has seen
before. Each router doesn’t have to maintain a routing table Inefficient use of router memory resources.(packet 정보 )
Spanning Tree Indicate Main center Main center 를 제외한 모든 노드들은 Main Center 에서
자신까지의 최적 경로를 계산 . 그 경로만이 multicast 에 사용된다 . Make loopless graph.
Multicast Routing AlgorithmsMulticast Routing Algorithms
Reverse-Path Forwarding Multicast packet 을 수신한 Router 는 이 packet 의 근원지
노드 인터넷 어드레스를 라우팅 테이블에서 검색 If (Packet 수신 경로가 최적 ) then
이 경로를 제외한 다른 모든 인접 경로에 Multicast packet 을 전송
RPF 는 그룹의 목적지에 대한 정보가 전혀 없다 . RPF 는 그룹의 멤버 이외에도 packet 가 전달되는 문제 .
Spanning Tree 의 링크 설정
Multicast Routing AlgorithmsMulticast Routing Algorithms
RPF and Prunes RPF 에 그룹의 관리를 위한 초기 설정 절차를 추가 즉 , 근원지 노드의 packet 을 전송하기 이전에 네트워크 전체에
packet 을 Flooding 한다 . 마지막 노드인 Router 가 자신의 네트워크에 멤버가 하나도
존재하지 않으면 Prune 메시지를 전송 일정한 시간이 지나면 위의 두 단계를 다시 반복하게 된다 . Packet 전송은 RPF 를 와 동일
단점 초기화 메시지가 네트워크 전체에 전달되는 단점 .
Multicast Routing AlgorithmsMulticast Routing Algorithms
Steiner Tree 최적 경로와 빠른 전송보다는 네트워크의 자원 최소화를 전제로
둔 알고리즘 즉 , 그룹이 많아질 경우 네트워크의 최적화가 더 큰 관건이
될것이라는 점에 착안한 알고리즘으로 최소의 링크사용으로 혼잡의 위험을 최소화하는 것이 목적
링크의 사용을 최소화하기 위해 C 에서 D 로가는 경로를 C에서 A 로 가도록 구성
Steiner Tree 의 경로 배정
Multicast Routing AlgorithmsMulticast Routing Algorithms
Core-Based Trees RPF 의 단점인 전체 네트워크로의 초기화 패킷 전송과 그룹과
근원지 당 하나의 Prune 정보를 유지해야 하는 단점을 보환하기 위한 경로 배정
RPF and Prune 은 각 라우터가 모든 그룹과 근원지당 하나의 정보를 유지해야 하는 반면 , CBT 는 근원지가 Core 로 일정하므로 그룹당 정보만 유지하면 된다 .
Request A host wants to join a multicast group issues an IGMP Host Me
mbership Report. This message informs its local CBT-aware router(s). Upon receipt of an IGMP Host Membership Report for a new group, the local CBT router issues a JOIN-REQUEST hop by hop toward the group’s core
Multicast Routing AlgorithmsMulticast Routing Algorithms
Ack If the JOIN_REQUEST encounters a router which is already on th
e group’s shared tree before it reaches the core router, that router issues a JOIN_ACK hop by hop backtoward the sending router
Multicast Routing AlgorithmsMulticast Routing Algorithms
Multicast Routing AlgorithmsMulticast Routing Algorithms
MBONEMBONE
MBONE 이란 ? D class 를 이용하고 있는 IP Multicast Packet 의 Routing 을
지원하도록 하는 실제적인 Internet 의 기능적이자 구조적인 부분
현 Router 의 문제점 현재 Internet 을 구성하고 있는 대부분의 Router 들이 Multica
st Packet 을 Routing 하는 능력이 없다 . Tunnel
Ethernet 과 같은 Multicast LAN 들의 고립된 망들이 'tunel’이라 부르는 virtual point to point link 에 의해 연결되어 있는 구조를 이용 .
tunnel 의 끝점은 IP Multicast 를 지원하고 ‘ mrouted’ 라는 routing daemon 을 가지고 있는 workstation 급의 기계들이 처리하고 있다 .
현재 13 개국 400 여곳에서 Multicast application 을 사용하거나 연구중에 있음 ( 서울대 , 카이스트 , 포항공대 )
MBONEMBONE
IGMP 즉 IP Multicast 를 지원하는 workstation 들은 자신들에게
유일하게 지정된 주소 이외의 Multicast 그룹주소를 이용하여 정보를 주고 받는다
이러한 과정에서 하나의 host 가 어떤 group 을 새로 형성하거나 이에 속하고자 할때 주고 받아야 하는방식을 규정한 protocol 이 IGMP 이다 .
이렇게 구성된 Multicast groups 을 표시해주는 도구가 SD(session display)
Mrouter(multicast router) Session 정보를 주기적으로 주고 받는 역할 Group 및 group membership 의 정보
MBONEMBONE
Multicast stream 전송 Unicast packet 으로 감싸 목적지 LAN 까지 mrouter 들끼리
형성한 virtual network 을 따라 정상적인 IP packet 처럼 전송하는 방식을 사용 (unique 한 IP address 로 감싸 전송 )
목적지 mrouter 에 이르게 되면 IP header 가 제거되고 local LAN 상의 host 에 multicast 정보가 전달 .
문제점 Tunnel 의 설정은 수동적이다 . 망 확장에 따른 관리 부담이
크다 . 유연성 있는 망의 구성을 위해 routing 을 고려하자 .
MBONEMBONE
MROUTER(multicast router) 대부분의 mrouter 은 DVMRP 라는 routing protocol 을 지원 /
구현하고 있다 . DVMRP 는 RIP 와 같은 DVRP 을 통해 MBONE의 구성 정보를 교환 /유지하고 , TRPB(Truncated Reverse Path Broadcasting) 이라는 Multicast Forwarding algorithm 을 사용한다 .
MBONE 의 형태는 기존의 망 형태와 유사하게 유연성을 가진다
문제점 망의 변화를 빠르게 포착하여 반영하지 못한다 . 불필요한 구성 정보의 교환으로 대역폭을 낭비한다 . 망의 확장에 따른 관리나 성능의 문제점 .
Multicast Routing ProtocolsMulticast Routing Protocols
문제점 해결방안 하드웨어 기반의 라우팅 방법이 제시
Multicast 에 관련된 2 개의 IETF Working Group Multicast OSPF Working Group
OSPF Protocol 의 Multicast 버젼인 MOSPF 의 제안 제안된 크기의 Network 에서 Multicast packet 의 Routing
능력을 제공하고자 함 Inter-Domain Multicast Routing Working Group
PIM(Protocol-Independent Multicast) Protocol 의 제안
장점 전용 통신 장비인 라우터에서 구현함 . workstation 기반의 복잡한 tunnel 을 형성하지 않아도 됨 빠른 응답 시간 .
Multicast Routing ProtocolsMulticast Routing Protocols
두 규정의 현실적 한계 전체 Internet 의 모든 라우터가 multicast routing 능력을
가지고 있지 않는다 . 이로 인해 DVMRP 와의 호환성을 보장한다 .
참고 서적참고 서적
Internetworking with tcp/ip, Douglase, ComerTcp/Ip illustrated, volume 1, W.Richard StevensDeploying IP Multicast In the Enterprise, Thomas A. Maufer마스터링 TCP/IP, 이도희 번역