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1 Sobre el tr’afico multicast

• La capa de red provee de un modelo de transmisi’on multicast basado en la replicaci’on de paquetes a nivel de router.
• El emisor no conoce, al menos gracias a los protocolos de la capa de red, ni cu’antos receptores existen, ni por supuesto, qui’enes son dichos receptores.
• Un receptor s’i puede saber qu’e proceso envi’o un datagrama multicast puesto que la direcci’on IP del emisor figura en el paquete recibido.
• El consumo de ancho de banda que puede generar un “paquete multicast” es impredecible porque depende del n’umero de receptores.
• Desgraciadamente, este las transmisiones multicast no encajan en el modelo de negocio planteado por la mayor’ia de los ISP’s. En consecuencia, el tr’afico multicast no est’a generalmente permitido excepto en redes propietarias, como ocurre por ejemplo en Imagenio de Telef’onica.

2 Arbol de expansi’on m’inimo

• La mayor parte de los algoritmos de routing que soportan multicasting se basan en que los nodos s’olo env’ian los datos a trav’es del minimum spanning tree. El ’arbol de expansi’on m’inimo es un ’arbol (y por tanto un grafo sin ciclos) que contiene a todos los nodos del grafo y que posee un coste m’inimo.

3 Algoritmo del punto de encuentro

• Para determinar el minimum spanning tree se puede utilizar el algoritmo de Steiner [4], pero ’este es muy costoso en t’erminos de tiempo (es un problema de complejidad exponencial $\mathcal{𝒪}\left(x^N\right)$, donde $N$ es el n’umero de nodos del grafo y $x$ es una costante) y por este motivo se utilizan otros algoritmos menos costosos, generalmente basados en heur’isticas.
• Uno de los algoritmos m’as usados es el “Algoritmo del punto de encuentro (rendezvous point) para el c’alculo del spanning tree”¹ :

1. Definir un rendezvous router y hac’erselo saber al resto de routers (en el ejemplo E es el punto de encuentro).
2. Estos routers env’ian un mensaje tree-join hacia el rendezvous router usando el camino m’inimo (que s’i es determinado por los algoritmos de routing unicast).
3. Cada router que recibe un mensaje tree-join añade al spanning tree el enlace por el que ha llegado el mensaje.
4. El mensaje se retransmite hacia el rendezvous router si el router todav’ia no pertenece al spanning tree.

4 Los grupos multicast

• La clase D de dirs IP fueron reservadas para grupos multicast. La red multicast es la 224.0.0.0/4 [4]. V’ease la Secci’on ??.
• Todos los hosts que escuchan una dir IP multicast forman un grupo multicast. En IPv4 existen $2^{32-4}$ grupos multicast diferentes.
• Cada dir IP multicast se comporta como un canal de tipo broadcast (como los canales de radio) donde todos los hosts pertenecientes a un grupo multicast puede enviar y recibir datagramas.
• El env’io de datagramas a un grupo multicast puede hacerse en cualquier instante, independientemende de que en ese momento exista otro emisor en el grupo.
• En un datagrama dirigido a un grupo multicast figura, como dir IP destino, la dir IP del grupo multicast.
• Los miembros de un grupo multicast no tienen por qu’e conocer al resto de miembros para comunicarse entre ellos.
• Nadie controla qui’en pertenece a un grupo multicast (a nivel de la capa de red). La limitaci’on la imponen los routers multicast (filtrando) y los TTL’s de los paquetes.
• Tampoco se controla a nivel de la capa de red qu’e grupos multicast se crean o destruyen (esto deber’ia hacerse a nivel de la capa de aplicaci’on).
• Cuando un host escribe a una dir multicast, el datagrama llega a todos los miembros del grupo. En el siguiente ejemplo se supone que el grupo multicast 226.17.30.197 est’a formado por los 3 receptores 128.59.16.20, 128.34.108.63 y 128.34.108.60, y por el emisor 128.119.40.186.

5 IGMP

• RFC 2236.
• Controla c’omo se crean y destruyen los grupos multicast.
• El IGMP se utiliza entre un host y su router (que debe ser multicast).

  

• Funcionamiento:

  

  1. El router multicast env’ia peri’odicamente un mensaje del tipo membership_query a la(s) red(es) conectada(s) para preguntar si existe al menos un host suscrito a un grupo multicast.
  2. Todos los hosts suscritos a alg’un grupo multicast contestan (esperando un tiempo aleatorio, con m’aximo establecido en el mensaje membership_query) con mensajes del tipo membership_report, indicando en cada uno de ellos las dirs IP multicast correspondientes. Esperan un tiempo aleatorio antes de contestar porque si durante la espera escuchan un membership_report de otro host de la sub-red indicando que est’a suscrito a ese grupo multicast, se ahorran la contestaci’on.
• Si el router no recibe ning’un membership_report en un cierto tiempo despu’es de un membership_query, deja de participar en las transmisiones multicast (pruning del ’arbol multicast).
• El anterior estado tambi’en puede conseguirse enviando al router un mensaje opcional llamado leave_group.

6 MBone (multicasting en Internet)

• Para poder enviar o recibir tr’afico multicast, nuestro router debe ser multicast.
• A principos de los 90 se hizo un intento de constuir una red multicast llamada MBone [6, 1, 2].
• El MBone es una red virtual, formada por routers multicast conectados entre s’i mediante tunneling (para distribuir tr’afico multicast sobre los routers unicast de Internet).

• RedIRIS (la red de investigaci’on española) pertenece actualmente al MBone [3].
• The Roling Stones fueron los primeros en utilizar comercialmente el MBone en 1994. Emitieron 25 minutos de un concierto dado en Dallas, USA [5].

References