Diffusion : une analogie avec une annonce publicitaire

éseaux avancés ulticast (ultidiffusion) Tuyêt Trâm DAG GC <dntt@u-cergy.fr> basé sur le support de cours de Pierre David, maître de conférences à l université de trasbourg. Université de Cergy-Pontoise 2012 2013 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 1 / 62 Diffusion : une analogie avec une annonce publicitaire ciblée Plan Adressage ulticast Groupes Diffusion 4 5 outage ulticast Protocoles Protocoles en mode clairsemé (dense mode) Protocoles en mode clairsemé (sparse mode) Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 2 / 62 Diffusion : une analogie avec une annonce publicitaire ciblée 4 5 outage ulticast Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 3 / 62 Diffusion : une analogie avec une annonce publicitaire ciblée Publicité dans un prospectus distribué à chaque personne n messages diffusés à n personnes. (unicast) Publicité sur une grand panneau implanté dans le quartier Publicité sur une chaine de télévision $ $ $ - coût de n envois (par la poste) - maintenir la base des inscrits + message vu que par les personnes intéressées. Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 4 / 62 odes de transmission Publicité dans un prospectus distribué à chaque personne Publicité sur une grand panneau implanté dans le quartier 1 seul message diffusé. Toutes les n personnes du quartier et elles seulement verront le message. (broadcast) Publicité sur une chaine de télévision = ( = ( + coût d un seul envoi (sur le panneau) - limité par quartier : ( : ( - message vu par des personnes non intéressés. Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 4 / 62 odes de transmission = ( = ( Publicité dans un prospectus distribué à chaque personne Publicité sur une grand panneau implanté dans le quartier Publicité sur une chaine de télévision 1 seul message diffusé. eules les m personnes regardant cette chaine (abonnées) verront le message. ( + coût d un seul envoi (sur les ondes) + pas de limite, peut éventuellement être circonscrite (chaine régionale, nationale, internationale) + message vu que par les personnes intéressés. Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 4 / 62 odes de transmission Transmission unicast : vers un seul destinataire Transmission broadcast : vers tous les équipements du LA (le broadcast ne franchit pas les routeurs!!! ) Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 5 / 62 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 5 / 62 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 5 / 62

odes de transmission Transmission multicast : vers tous ceux qui appartiennent au même groupe multicast (qui se sont abonnés à ce groupe) ulticast émettre un datagramme vers plusieurs destinations en une seule opération. Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 5 / 62 Problématiques posées par le multicast Applications du ulticast support de nouveaux types d applications : xemples : visio-conférence diffusion d informations en continu (streams, ex : webradios, télévisions...) travail collaboratif (tableau blanc, édition de texte partagée, etc.) jeux en réseau rationaliser des trafics lourds xemple : diffusion des news redondance et simplicité de configuration xemple : désigner tous les routeurs situés sur un réseau sans connaître leur adresse précise (utilisé dans PF). Dans tous les cas : communication 1 n, ou n n Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 6 / 62 tations terminales et routeurs Adressage ulticast Groupes Diffusion 4 5 outage ulticast Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 7 / 62 Protocole utilisés par le multicast 1 comment nommer les destinataires? notion d adresse de groupe multicast 2 comment diffuser sur un réseau thernet? encapsulation dans une trame thernet 3 comment connaître les destinataires? appartenance dynamique aux groupes 4 comment effectuer une propagation sans cycle? protocoles de routage tation terminale : adhésion, résiliation et maintenance au groupe Infrastructure des routeurs routage multicast IP algorithme (flood, spanning tree, everse Path First, etc.) Protocole : PF, BGP, DVP, PI-, PI-D, etc. Comme pour les applications utilisant le broadcast, les applications multicast utilisent UDP en effet, TCP demande une connexion Les messages de contrôle ICP n est pas utilisé dans le multicast à la place un protocole spécifique est défini. ICP (proto 1) TCP (proto 6) UDP (proto 17) PF (proto 89) IP (proto 2) Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 8 / 62 Classes IP A 1.x.y.z à 127.x.y.z B 128.0.x.y.z à 191.255.y.z C 192.0.0.z à 223.255.255.z 0rrrrrrr hhhhhhhh hhhhhhhh hhhhhhhh 127 réseaux, 16777216 machines 10rrrrrr rrrrrrrr hhhhhhhh hhhhhhhh 16384 réseaux, 65536 machines 110rrrrr rrrrrrrr rrrrrrrr hhhhhhhh 2097152 réseaux, 256 machines D 224 à 247 1110hhhh hhhhhhhh hhhhhhhh hhhhhhhh Adresses multicast 248 à 255 1111rrrr rrrrrrrr rrrrrrrr rrrrrrrr éservé pour usage expérimental Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 11 / 62 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 9 / 62 Adressage ulticast Adresses multicast D 224 à 247 1110hhhh hhhhhhhh hhhhhhhh hhhhhhhh Adresses multicast = adresses IP de classe D (224.0.0.0 à 239.255.255.255) oit l adresse réseau 224.0.0.0 de masque 240.0.0.0. n notation CID : 224.0.0.0/4 Une adresse multicast désigne un groupe de machines. Une machine appartient à un groupe elle reçoit tous les datagrammes émis à destination de l adresse de ce groupe Il existe des groupes prédéfinis. Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 12 / 62 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 10 / 62 Adressage ulticast Adresses ulticast (FC 3171) Plage Attribution 224.0.0.0 à 224.0.0.255 (224.0.0/24) Local etwork Control Block 224.0.1.0 à 224.0.1.255 (224.0.1/24) Internetwork Control Block 224.0.2.0 à 224.0.255.0 AD-HC Block 224.1.0.0 à 224.1.255.255 (224.1/16) T ulticast Groups 224.2.0.0 à 224.2.255.255 (224.2/16) DP/AP Block (alloués dynamiquement) 224.252.0.0 à 224.255.255.255 DI Transient Block 225.0.0.0 à 231.255.255.255 VD 232.0.0.0 à 232.255.255.255 (232/8) ource pecific ulticast Block 233.0.0.0 à 233.255.255.255 (233/8) GLP Block 234.0.0.0 à 238.255.255.255 VD 239.0.0.0 à 239.255.255.255 (239/8) Administratively coped Block (pour usage privé à l intérieur d un site) (239.128.0.0 à 239.191.255.255 à l intérieur d une organisation et 239.192.0.0 à 239.255.255.255 à l intérieur d un site ) Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 13 / 62

1 2 Adressage ulticast Adresses de groupe prédéfinies : Local Adressage ulticast Adresses de groupe prédéfinies : organisation Adressage ulticast Adresses de groupe prédéfinies : globale sur l Internet 224.0.0.0-224.0.0.255 éservées pour la diffusion sur le LA Détails : 224.0.0.0 éservé 224.0.0.1 tous les systèmes multicast 224.0.0.2 tous les routeurs multicast 224.0.0.3 Inutilisé 224.0.0.4 tous les routeurs DVP 224.0.0.5 tous les routeurs PF 224.0.0.6 tous les systèmes D et BD PF 224.0.0.9 tous les systèmes IPv2 224.0.0.11 tous les agents mobiles (obile IP) 224.0.0.12 tous les serveurs DHCP 224.0.0.13 tous les routeurs PI 224.0.0.25 tous les routeurs 239.0.0.0-239.255.255.255 éservées pour la diffusion dans l organisation 224.0.1.0 - éservées pour la diffusion globale 238.255.255.255 xemple : conférences ITF : groupes 224.0.1.11 (pour le son) et 224.0.1.12 (pour les images) Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 14 / 62 Adressage ulticast Portée d une émission multicast : TTL TTL (Time To Live) dans l en-tête du paquet IP. euils (Threshold) fixés sur les interfaces des routeur permettent de limiter l étendu de la diffusion : propagation seulement si TTL > seuil TTL Portée 0 metteur 1 éseau local 16 ite 32 égion 48 Pays 64 Continent 128 onde entier Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 15 / 62 Groupes Groupe multicast un datagramme adressé à un groupe multicast est reçu par tous ses membres il faut être membre du groupe pour recevoir les datagrammes qui sont adressés au groupe on peut envoyer un datagramme à un groupe multicast sans en être membre. 1 5 6 7 8 3 I J K L 9 4 10 2 F G H 11 X Y Z AA 12 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 16 / 62 Groupes L appartenance d une machine à un groupe est dynamique. Le système d exploitation d une machine offre aux processus deux opérations de base : ajouter un nouveau groupe à la liste des groupes reconnus par cette machine retirer un groupe existant de la liste des groupes reconnus par cette machine xemple : pour recevoir une conférence ITF, il faut ajouter les groupes 224.0.1.11 (pour le son) et 224.0.1.12 (pour les images) à la liste des groupes reconnus. P Q BB CC DD Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 17 / 62 Diffusion Arbre de diffusion multicast Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 18 / 62 Diffusion Arbre de diffusion multicast Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 19 / 62 Diffusion Arbre de diffusion multicast vu d un émetteur, le multicast correspond à un arbre dont il est la racine vu d un émetteur, le multicast correspond à un arbre dont il est la racine vu d un émetteur, le multicast correspond à un arbre dont il est la racine 1 2 1 2 1 2 3 4 F G H 3 4 F G H 3 4 F G H I J K L I J K L 5 I J K L 5 5 6 7 11 X Y Z 10 AA 5 6 7 11 X Y Z 10 AA 6 11 3 4 10 I J K L 7 X Y Z AA 12 9 F G H 8 BB CC DD P Q 5 6 7 11 X Y Z 10 AA 11 3 12 DD I 6 7 8 Q 8 9 12 8 9 12 8 9 12 P Q BB CC DD P Q BB CC DD P Q BB CC DD Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 20 / 62 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 20 / 62 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 20 / 62

Principes Diffusion Diffusion sur un réseau thernet À quels destinataires envoyer un datagramme? éparation du problème en deux sous-problèmes : protocole machine/routeur pour que le routeur apprenne quels groupes le réseau local doit recevoir Protocole (partie machine/routeur ) protocole routeur/routeur pour que les datagrammes circulent dans l Internet depuis la source jusqu au routeur Plusieurs protocoles de routage possibles pas encore de meilleur protocole 4 5 outage ulticast thernet permet la diffusion multipoint bit 8 dans l adresse thernet (0x010000000000) ur équipement de niveau 1 (hub, câbles) : diffusion (broadcast) ur équipement de niveau 2 (switch de niveau 2) : si reconnaissance des adresses multicast supportée alors transmission sur les ports matériels concernés Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 21 / 62 Diffusion sur un réseau thernet thernet permet la diffusion multipoint bit 8 dans l adresse thernet (0x010000000000) Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 22 / 62 Diffusion sur un réseau thernet thernet permet la diffusion multipoint bit 8 dans l adresse thernet (0x010000000000) Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 23 / 62 Diffusion sur un réseau thernet Codage d une adresse de groupe multicast (adresse IP) dans une adresse thernet : 23 derniers bits de l adresse IP multicast dans les 23 derniers bits de l adresse spéciale éthernet : 01:00:5:00:00:00. numéro de groupe (28 bits) ur équipement de niveau 1 (hub, câbles) : diffusion (broadcast) ur équipement de niveau 2 (switch de niveau 2) : si reconnaissance des adresses multicast supportée alors transmission sur les ports matériels concernés HUB ur équipement de niveau 1 (hub, câbles) : diffusion (broadcast) ur équipement de niveau 2 (switch de niveau 2) : si reconnaissance des adresses multicast supportée alors transmission sur les ports matériels concernés WITCH Bit multicast 1 1 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 1 1 1 1 0 : : 0 1 0 0 5 e G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G G : 0 G G G G G G G Adresse thernet Adresse IP 23 bits G G G G G G G G G G G G G G G G Par exemple : l adresse IP multicast : 224.1.2.3 (11100000.00000001.00000010.00000011) mise dans l adresse éthernet : 01:00:5:01:02:03 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 23 / 62 Diffusion sur un réseau thernet Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 23 / 62 Diffusion sur un réseau thernet Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 24 / 62 Diffusion sur un réseau thernet Trame à destination de 00:11:90:00:3C:23 Trame à destination de 01:00:5:01:02:03 Trame à destination de 01:00:5:8G:11:23 00:40:D:32:11:AC 00:11:90:00:3C:23 00:00:5a:9f:24:c8 01:00:5:01:02:03 01:00:5:8G:11:23 01:00:5:01:02:04 00:16:76:04:F2:4A 00:19:C:A3:BB:A2 01:00:5:01:02:03 00:56:17:23:9A:CF 01:00:5:8G:11:23 01:00:5:01:02:03 00:40:D:32:11:AC 00:11:90:00:3C:23 00:00:5a:9f:24:c8 01:00:5:01:02:03 01:00:5:8G:11:23 01:00:5:01:02:04 00:16:76:04:F2:4A 00:19:C:A3:BB:A2 01:00:5:01:02:03 00:56:17:23:9A:CF 01:00:5:8G:11:23 01:00:5:01:02:03 00:40:D:32:11:AC 00:11:90:00:3C:23 00:00:5a:9f:24:c8 01:00:5:01:02:03 01:00:5:8G:11:23 01:00:5:01:02:04 00:16:76:04:F2:4A 00:19:C:A3:BB:A2 01:00:5:01:02:03 00:56:17:23:9A:CF 01:00:5:8G:11:23 01:00:5:01:02:03 Par exemple : l adresse IP multicast : 224.1.2.3 (11100000.00000001.00000010.00000011) mise dans l adresse éthernet : 01:00:5:01:02:03 Par exemple : l adresse IP multicast : 224.1.2.3 (11100000.00000001.00000010.00000011) mise dans l adresse éthernet : 01:00:5:01:02:03 Par exemple : l adresse IP multicast : 224.1.2.3 (11100000.00000001.00000010.00000011) mise dans l adresse éthernet : 01:00:5:01:02:03 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 24 / 62 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 24 / 62 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 24 / 62

Diffusion sur un réseau thernet : ambiguïté Par exemple : l adresse IP multicast : 224.1.2.3 (11100000.00000001.00000010.00000011) mise dans l adresse éthernet : 01:00:5:01:02:03 l adresse IP multicast : 226.221.9.56 (11100010.11011101.00001001.00111000) mise dans l adresse éthernet : 01:00:5:5D:09:38 l adresse IP multicast : 239.129.2.3 (11101111.10000001.00000010.00000011) mise dans l adresse éthernet : 01:00:5:01:02:03! Codage non bijectif (5 bits non représentés) les récepteurs doivent vérifier l adresse figurant dans l en-tête du datagramme IP. Pas besoin de AP pour la classe D! 4 5 outage ulticast = Internet Group anagement Protocol Protocole utilisé pour : obtenir ou annoncer l appartenance à un groupe protocole routeur/feuilles propager les informations de certains protocoles de routage (i.e. DVP) protocole routeur/routeur Les paquets sont encapsulés dans des datagrammes IP. Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 25 / 62 Partie protocole routeur/feuilles de Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 26 / 62 Interrogation périodique par le routeur : Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 27 / 62 Interrogation périodique par le routeur : type signification 0x11 embership Query 0x12 v1 embership eport 0x13 DVP 0x14 PI version 1 0x15 Cisco Trace essages 0x16 v2 embership eport 0x17 v2 Leave Group 0x1e ulticast Traceroute esponse 0x1f ulticast Traceroute 0x22 v3 embership eport 0x30 ulticast outer Advertisement 0x31 ulticast outer olicitation 0x32 ulticast outer Termination 0xf0-0xff eserved for experimentation 0 4 8 16 24 31 TYP CD CHCKU AD ULTICAT embership Query interrogation périodique par le routeur embership eport annonce d appartenance par une machine Leave Group annonce de retrait d un groupe par une machine Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 28 / 62 Interrogation périodique par le routeur : (1) >224.0.0.1 Query 0.0.0.0 225.1.1.1 225.1.1.1 ptimisations : réponses envoyées après un délai aléatoire borné pas de réponse si une autre machine réagit avant Tuyêt TTL Trâm= DAG 1 GC éseaux avancés 29 / 62 Interrogation périodique par le routeur : ptimisations : (2) A >225.1.1.1 eport 225.1.1.1 225.1.1.1 225.1.1.1 réponses envoyées après un délai aléatoire borné pas de réponse si une autre machine réagit avant TTL = 1 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 29 / 62 Ajout d un groupe : A ajoute le groupe 227.3.3.3 (3) B > eport (4) rien! A >227.3.3.3 eport 227.3.3.3 225.1.1.1/227.3.3.3 225.1.1.1/ etrait d un groupe : B retire le groupe 225.1.1.1 225.1.1.1 225.1.1.1 225.1.1.1 225.1.1.1 (2) >225.1.1.1 Query 225.1.1.1 ptimisations : réponses envoyées après un délai aléatoire borné pas de réponse si une autre machine réagit avant TTL = 1 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 29 / 62 ptimisations : réponses envoyées après un délai aléatoire borné pas de réponse si une autre machine réagit avant TTL = 1 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 29 / 62 (3) A >225.1.1.1 (1) B >224.0.0.2 eport 225.1.1.1 Leave 225.1.1.1 225.1.1.1/227.3.3.3 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 30 / 62

1 2 outage ulticast outage ulticast Problématiques de l acheminement multicast Problème : plusieurs routeurs sur un même réseau olution : élection d un routeur interrogateur éthode : c est le routeur qui a l adresse IP la plus basse tous les routeurs commencent à émettre des interrogations (Query) si un routeur reçoit un message Query en provenance d une adresse plus petite, il arrête d émettre mais il continue à écouter si un routeur n a reçu aucun message Query au bout d un certain délai, il recommence à émettre des interrogations 4 5 outage ulticast Protocoles Protocoles en mode clairsemé (dense mode) Protocoles en mode clairsemé (sparse mode) nécessité d un acheminement dynamique : acheminement unicast : les routes ne changent que si la topologie se modifie ou un équipement tombe en panne. acheminement multicast : les routes évoluent simplement parce qu une application décide de rejoindre ou quitter un groupe multicast. insuffisance de l acheminement en fonction de la destination : expéditeurs quelconques : Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 31 / 62 outage ulticast Problématiques de l acheminement multicast Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 32 / 62 outage ulticast Problématiques de l acheminement multicast Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 33 / 62 outage ulticast Algorithmes de propagation nécessité d un acheminement dynamique : insuffisance de l acheminement en fonction de la destination : L acheminement multicast exige que le routeur étudie plus que la seule adresse de destination expéditeurs quelconques : nécessité d un acheminement dynamique : insuffisance de l acheminement en fonction de la destination : expéditeurs quelconques : Un hôte ne faisant pas partie d un groupe multicast peut envoyer un qui peut devoir traverser des réseaux auxquels aucun membre n est connecté. Comment propager les datagrammes dans le réseau? Plusieurs grandes familles algorithmes : 1 inondation (flooding) 2 arbres couvrants 3 arbres enracinés à la source simples avec élagage 4 arbres partagés par un groupe Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 33 / 62 outage ulticast Algorithme de l inondation (flooding) Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 33 / 62 outage ulticast Algorithme de l arbre couvrant (spanning tree) Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 34 / 62 outage ulticast Algorithme de l arbre couvrant (spanning tree) Principe : un routeur envoie le datagramme sur toutes les interfaces, sauf sur celle qui a reçu le datagramme. Avantage : simple Inconvénients : >G il faut conserver trace des derniers datagrammes reçus (car il peut y avoir des cycles dans le graphe) mémoire sur les routeurs! pas viable! le datagramme est envoyé systématiquement pas d élagage (pruning) de l arbre Principe : former un arbre couvrant à partir du graphe de tous les routeurs Avantages : simple peu de ressources sur les routeurs Inconvénients : un seul arbre couvrant pour tout l Internet pas de routage en fonction de la source surcharge des liaisons de l arbre centralisation sur l arbre pas très efficace ne choisit pas toujours le chemin le plus court le datagramme est envoyé systématiquement pas d élagage (pruning) de l arbre P 1 Q 5 6 7 8 3 I J K L 9 4 10 2 F G H 11 X Y Z AA 12 BB CC DD Principe : former un arbre couvrant à partir du graphe de tous les routeurs Avantages : simple peu de ressources sur les routeurs Inconvénients : un seul arbre couvrant pour tout l Internet pas de routage en fonction de la source surcharge des liaisons de l arbre centralisation sur l arbre pas très efficace ne choisit pas toujours le chemin le plus court le datagramme est envoyé systématiquement pas d élagage (pruning) de l arbre X Y Z AA BB CC DD 11 12 A B C 3 D 10 5 I J K L 9 F 4 G H P Q 6 7 8 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 35 / 62 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 36 / 62 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 36 / 62

outage ulticast Algorithme everse Path Forwarding (PF) outage ulticast Algorithme Truncated everse Path Forwarding (TPF) outage ulticast Arbre de diffusion multicast Principe : chaque routeur a une table de routage unicast le routeur connaît le meilleur chemin pour si un datagramme G arrive par l interface correspondant au meilleur chemin il est transmis à toutes les autres interfaces si un datagramme G arrive par une autre interface il est ignoré Avantage : pas de boucles de routage Inconvénient : transmission de datagrammes sur les réseaux ne comptant aucun membre de groupes ou ne conduisant à aucun mebre de groupes. gaspillage de bande passante Algorithme PF en évitant les chemins ne conduisant pas à des membres du groupe. Utilisation : de la table de routage unicast une liste de groupes de diffusion accessible via chaque interface réseau Le routeur tronque la transmission lorsqu aucun membre du groupe ne se situe au bout du chemin concerné 1 application de PF 2 controle supplémentaire pour vérifier que des membres du groupe sont accessibles via l interface avant de transmettre Inconvénient : duplication possible de datagramme vu d un émetteur, le multicast correspond à un arbre dont il est la racine Arbre qui décrit comment atteindre les membres des différents groupes de diffusion répartis sur tout un domaine. Arbre basé sur la source (, G). Dans l exemple : (193.51.24.1, 224.1.1.1) metteur (, G) ecepteur ecepteur ecepteur Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 37 / 62 outage ulticast Arbre de diffusion multicast Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 38 / 62 outage ulticast Protocoles Protocoles Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 39 / 62 outage ulticast Protocoles Aperçu des protocoles de routage vu d un émetteur, le multicast correspond à un arbre dont il est la racine Arbre qui décrit comment atteindre les membres des différents groupes de diffusion répartis sur tout un domaine. Arbre partagé (*, G). Dans l exemple : (*, 224.1.1.1) metteur (*, G) ecepteur ecepteur P ecepteur Comment ces différents algorithmes sont-ils utilisés? protocole de routage Un protocole de routage : implémente un ou plusieurs algorithmes de diffusion maintient des informations spécifiques au multicast utilise une table de routage unicast définit un format de paquets pécialisation des protocoles en deux catégories : mode dense (dense mode) mode clairsemé (sparse mode) 2 familles de protocoles de routages multicast Protocoles intradomaine (PI, DVP,...) Protocoles inter-domaines multicast (DP et BGP) 2 modes de fonctionnement pour les protocoles intra-domaine Protocoles en mode dense (Dense ode) : on diffuse tant qu on nous demande pas d arrêter (flooding+pruning) création d un état pour chaque source sur tous les routeurs utilise les arbres de distribution source optimisé pour les groupes à forte densité de membre Protocoles en mode clairsemé (parse ode) : on diffuse quand on nous le demande explicitement utilise des arbres de distribution source et partagés optimisé pour les groupes à faible densité de membre Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 39 / 62 outage ulticast Protocoles en mode clairsemé (dense mode) Protocoles en mode dense Utilisation du mode dense : beaucoup de bande passante, ou grande densité de destinataires Idée : on part du principe que tous les nœuds sont intéressés par tous les groupes on propage vers tous les nœuds par défaut si un nœud ne veut pas d un groupe, il réagit envoi d un message d élagage ode dense adapté aux réseaux de sites PF (ulticast pen hortest Path First) FC 1584 PI-D (Protocol Independent ulticasting - Dense ode) FC 3973 obsolète et quasiment plus utilisé DVP (FC 1075) basé sur IP Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 42 / 62 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 40 / 62 outage ulticast Protocoles en mode clairsemé (dense mode) Protocole PI-D Protocol Independent ulticast Dense ode PI-D utilise : un algorithme proche du everse Path ulticast des messages d élagage (prune) ou de greffe (graft) utilise son propre format de messages (et pas comme DVP) utilise la table de routage unicastdu le routeur et construit sa table de routage multicast envoie les datagrammes sur toutes les interfaces(et pas seulement aux interfaces meilleur chemin ) raison : indépendant du routage unicast Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 43 / 62 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 41 / 62 outage ulticast Protocoles en mode clairsemé (dense mode) Protocole PI-D écessite deux tables : La table de routage unicast du routeur ource asque outeur Distance Temps précédent 128.1.0.0 255.255.0.0 193.51.24.1 5 200 128.2.0.0 255.255.0.0 193.51.24.1 2 100 128.3.0.0 255.255.0.0 193.51.24.5 4 150 donne le meilleur chemin pour chaque source La table de diffusion multicast : ource Groupe Temps Parent Fils 128.1.0.0 224.1.1.1 200 i1 prune i2p i3p 224.2.2.2 100 i1 i2p i3 224.3.3.3 150 i1 i2 128.2.0.0 224.1.1.1 150 i2 i1p i3 donne la structure de l arbre Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 44 / 62

outage ulticast Protocoles en mode clairsemé Utilisation du mode clairsemé : Idée : peu de bande passante, et Protocoles en mode clairsemé (sparse mode) destinataires éventuellement nombreux, mais très dispersés on part du principe qu aucun nœud n est intéressé par un groupe on n envoie rien par défaut si un nœud veut appartenir à un groupe, il envoie explicitement un message d adhésion ode clairsemé adapté aux réseaux à longue distance PI-v2 (Protocol Independent ulticasting - parse ode) FC 2362 protocole indépendant du routage unicast large échelle : extensible au routage multicast inter-domaines obsolète ou peu utilisés : CBT, CBT, QIC, outage ulticast Protocoles en mode clairsemé (sparse mode) Protocole PI- Protocol Independent ulticast parse ode appel : PI- est adapté aux réseaux à longue distance : bande passante rare membres de groupes éventuellement nombreux mais très disséminés PI- est un protocole différent de PI-D, mais qui en reprend certaines caractéristiques : il est indépendant du protocole de routage unicast il utilise le même format de messages PI- utilise l encapsulation, l algorithme d arbre enraciné à la source, ou l algorithme d arbre partagé. outage ulticast Protocoles en mode clairsemé (sparse mode) Protocole PI- - Point de rendez-vous otion de point de rendez-vous (P) : routeur qui recueille les demandes de réception et d émission pour un groupe donné. il y a un seul et un seul P par groupe un P peut être le point de rendez-vous de plusieurs groupes Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 45 / 62 outage ulticast Protocoles en mode clairsemé (sparse mode) Protocole PI- Adhésion d un récepteur à un groupe G : Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 46 / 62 outage ulticast Protocoles en mode clairsemé (sparse mode) Protocole PI- Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 47 / 62 outage ulticast Protocoles en mode clairsemé (sparse mode) Protocole PI- (1) >224.0.0.1 eport G A (2) A >B PI Join G C B (3) B >P PI Join G D P Émission vers G par une nouvelle source : (2) >P PI egister (,G) Datagramme >G encapsulé A (1) >G C B (3) P >D PI Join (,G) (4) D > PI Join (,G) D P P décapsule le datagramme G et le propage. Tant que n a pas reçu le message Join, encapsule les datagrammes G dans des messages egister. Lorsque l émetteur est enregistré, il y a un chemin de vers (,,D,P,B,A,) Une fois l émetteur enregistré : soit continue à utiliser le chemin passant par P algorithme de l arbre partagé par un groupe ais problèmes : route non optimale congestion près de P soit un routeur de récepteur décide de demander une diffusion par le meilleur chemin algorithme de l arbre enraciné à la source Le changement est décidé si le trafic le justifie Chaque routeur intermédiaire ajoute le groupe G à sa liste de groupes. Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 48 / 62 outage ulticast Protocoles en mode clairsemé (sparse mode) Protocole PI- Changement du routage G pour : Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 49 / 62 outage ulticast Protocoles en mode clairsemé (sparse mode) Protocole PI- Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 50 / 62 Les tunnels (3) B >C PI Join (,G) (1) A >B PI Join (,G) A (4) C > PI Join (,G) C B (2) B >P PI Prune (,G) D P Il y a un ensemble de P pour tous les groupes. Un routeur élu est chargé de : surveiller les P constituer l ensemble de P distribuer périodiquement les adresses des P 4 5 outage ulticast Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 51 / 62 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 52 / 62 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 53 / 62

Tunnel multicast Les tunnels Tunnel multicast Les tunnels Tunnels multicast Les tunnels Le multicast requiert des extensions dans les couches IP déploiement lent Utilisation de tunnel multicast permettant de relier deux ilôts multicast au travers d un réseau ne supportant pas le multicast. éseau 1 Internet (ne supportant pas le 2 3 éseau éseau Le multicast requiert des extensions dans les couches IP déploiement lent Utilisation de tunnel multicast permettant de relier deux ilôts multicast au travers d un réseau ne supportant pas le multicast. éseau 1 > 2 1 1 > 3 datagramme unicast Internet (ne supportant pas le datagramme unicast 2 3 éseau éseau Les tunnels sont configurés explicitement par les administrateurs des deux nœuds (IP-dans-IP). Quatre paramètres pour chaque tunnel : adresse IP de l autre extrémité du tunnel coût de la liaison utilisé pour le calcul des chemins intéressant pour avoir des tunnels de secours TTL seuil tout paquet entrant avec un TTL < seuil est rejeté permet de mettre des barrières à la sortie d un campus, d une région, d un pays, etc. bande passante utilisable pour limiter les dégats! Bone ensemble de tunnels mondiaux multicast. Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 54 / 62 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 54 / 62 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 55 / 62 4 5 outage ulticast xtension de l interface de programmation : rejoindre un groupe multicast quitter un groupe multicast spécifier le TTL des datagrammes multicast en émission bouclage automatique des datagrammes multicast (réception des datagrammes émis localement) Ajouter ou quitter un groupe multicast : setsockopt (s, IPPT_IP, IP_ADD_BHIP, &imr, sizeof imr) setsockopt (s, IPPT_IP, IP_DP_BHIP, &imr, sizeof imr) Avec : struct ip_mreq { struct in_addr imr_multiaddr ; struct in_addr imr_interface ; } ; Initialisation de la structure : struct ip_mreq imr ; imr.imr_multiaddr.s_addr = htonl (inet_addr ("239.1.2.7")) ; imr.imr_interface.s_addr = htonl (IADD_AY) ; Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 56 / 62 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 57 / 62 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 58 / 62 Crédits pécifier le TTL des datagrammes multicast : unsigned char ttl = 1 ; setsockopt (s, IPPT_IP, IP_ULTICAT_TTL, &ttl, sizeof ttl) Bouclage automatique des datagrammes multicast : pour recevoir les datagrammes envoyés localement : unsigned char o = 1 ; setsockopt (s, IPPT_IP, IP_ULTICAT_LP, &o, sizeof o) L envoi et la réception des messages se fait ensuite comme n importe quelle application utilisant UDP Émission des datagrammes multicast : sendto éception des datagrammes multicast : recvfrom 4 5 outage ulticast Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 59 / 62 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 60 / 62 Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 61 / 62

Crédits I Crédits Certains des transparents ont été largement inspirés du cours de Pierre David, maitre de conférences à l université de trasbourg. Tuyêt Trâm DAG GC éseaux avancés 62 / 62