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Routage multipointinter-domaine
Jean-Jacques PANSIOT & Abdelghani ALLOUILSIIT - Université Louis Pasteur
Strasbourg{pansiot, alloui}@dpt-info.u-strasbg.fr
Ecole d’Eté RHDM’99, Pointe du Diable, 6-10 septembre 1999
J-J Pansiot & A. Alloui - RHDM ’99 2
Plan
Introduction modèle de Deering routage intra-domaine en mode dense routage intra-domaine en mode épars routage inter-domaine architecture LAR
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Hypothèses
Réseau de type IP
Envoyer le même paquet àplusieurs destinations enminimisant le trafic et lesdélais
Le paquet IP parcourt (aumoins) un arbre dont laracine est la source et lesfeuilles les récepteurs C
D
B
E
A
source
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Multicast de niveau 2
Dans un réseau à diffusion comme ethernet tout le monde reçoit (diffusion) puis sélection
par les récepteurs
Interconnexion de réseaux à diffusion auniveau 2 (pont, switch ethernet) construction d’un arbre de recouvrement
(spanning tree) pour supprimer les boucles diffusion comme dans un réseau unique problème du filtrage (802.1 GARP)
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Modèle de Deering (1991)
Paquets IP multicast même format queunicast
Adresse multicast représente un ensemblede récepteurs (classe D IPv4)
Les récepteurs se déclarent au routeur voisin(IGMP)
Les sources ne se déclarent pas Multipoint à multipoint si les sources sont
aussi réceptrices
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Routage multicast
Permettre l’acheminement d’un paquet multicastde la source vers les récepteurs
Arbre construit par signalisation entre les routeurs semi-explicite (inondation/élagage) explicite (adhésion/retrait)
Distinction entre mode dense ou épars intra ou inter domaine
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Routage en mode dense
Inondation du réseau (flood) et élimination desbranches inutiles (prune) DVMRP (sur routage unicast spécifique à la RIP) PIM-DM (sur routage unicast quelconque)
Un arbre par source (pas scalable) O(S*G) entrées par routeur
une entrée par couple S,G même si hors arbre
Repose sur le RPF check utilise le chemin vers la source « chemin inverse »
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RPF Check
B accepte un paquet multicast venant de As’il arrive par la route unicast (interface) de Bvers A permet d’éviter les boucles la route unicast de B vers A est connue de B problème en cas de routes asymétriques
Inondation/Elagage périodique (soft state)
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Source
Inondation/Elagage
IGMP DONNEES PRUNE
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MOSPF
Extension de OSPF spécifique à OSPF
chaque routeur connaît les liens du réseau(routage par état desliens)
nécessite de connaître l’existence des membres dechaque groupe sur chaque lien
calcul des arbres multicast à la volée (coûteux) calcul de l ’arbre de S vers tous les membres (Dijkstra) suis-je sur cet arbre et avec quels successeurs ? Résultat mis en cache
chemins calculés dans le « bon sens »
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Mode dense: conclusion
Adapté dans un petit domaine si la majoritédes réseaux contiennent des membres
coûteux en signalisation (PRUNE) si groupeépars
coûteux en états dans TOUS les routeurs dudomaine :proportionnel au nombre decouples sources*groupes (DVMRP)
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Protocoles en mode épars
Un arbre partagé par toutes les sources Construit autour d’un point central (Core, RP) Signalisation explicite (join) des récepteurs vers le
centre Arbre en général construit à l’envers « chemin
inverse » Localisation du centre ? Panne du centre ? CBT (SIGCOMM 93), PIM (SIGCOMM 94)
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Construction de l’arbre PIM-SM
Le routeur d’attachement du nouveau récepteur à réception d’un join IGMP calcule l’adresse du RP transmet le join au routeur voisin vers le RP
Le join remonte vers le RP jusqu’à rencontrer unrouteur sur l’arbre
acquittements dans l’autre sens messages de retrait (prune) analogues
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Emission de données PIM-SM
La source envoie son paquet Le routeur d’attachement désigné détermine le RP associé encapsule le paquet et l’envoie au RP
Le RP décapsule et achemine le paquet dansl ’arbre (unidirectionnel)
Possibilité de passer à un arbre par source(pour certaines sources très actives)
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RP
Source non-membredu groupe
Source membredu groupe
PIM : Arbres unidirectionnels
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CBT
Assez semblable à PIM-SM mais arbre bidirectionnel données encapsulées vers le centre (Core) dans le cas
des sources non membres du groupe.
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Core
Source non-membredu groupe
Source membredu groupe
CBT : Arbres bidirectionnels
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PIM-SM: choix du centre
Algorithme du bootstrap bootstrap router (BSR) élu parmi les candidats
BSR le BSR diffuse une liste de points de rendez-vous
(RP) valides (parmi les candidats RP) une fonction de hachage associe une adresse de
groupe à un RP parmi la liste tout routeur peut calculer le RP associé à un
groupe (une adresse)
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Commentaires
Nombre d ’entrées en O(g) où g est le nombre degroupes « On tree » (plus si arbres PIM par source)
Le mécanisme de sélection du Core /RP n’est passcalable: la liste de tous les RP doit être connue de tous les
routeurs (diffusion de cette liste) placement non optimal dans un grand réseau
a priori devrait dépendre de la topologie (variable) des membres
panne du Core/RP = reconstruction de tout l’arbre
limités à l’intra-domaine
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Déploiement actuel
Implémentations de DVMRP, MOSPF, PIM,CBT...
Les routeurs inter-domaines ne routent pasle multicast (pas de solution viable à grande échelle)
Réseau expérimental Mbone (FMBone) tunnels entre routeurs multicast à travers des
routeurs non multicast allocation d ’adresse manuelle
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Problèmes de l’Inter-domaine
Extensibilité en nombre de groupes
potentiels, existants, existants à un endroit
taille des groupes état à mémoriser, signalisation
Allocation des adresses unicité à l’échelle d’Internet dynamicité
si nombreux groupes transitoires espace d ’adressage limité (en IPv4)
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Problèmes inter-domaine (suite)
Interaction protocoles de routage intra/inter Respect des politiques de routage contrôle des flux multicast en transit minimiser la « third party dependency »
Accounting essentiel si applications multicast commerciales
diffusion vidéo, diffusion d’infos,...
Fiabilité du routage liée à la taille importance si applications commerciales
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Interaction entre domaines : exemple
MBR Domaine 2PIM-SM
Domaine 1DVMRP
Relayer les données de 2 vers 1 MBR doit être sur tous les arbres
du domaine 2 non optimal
ou MBR doit connaître l'état des
adhésions dans le domaine 1 Domain Wide Reports
Relayer les données de 1 vers 2 MBR encapsule les données
reçues depuis 1 vers le RPcorrespondant dans 2
ou MBR est le RP des groupesde 2
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Passage à l ’inter-domaine
Problème du centre: hiérarchisation (HPIM, HDVMRP, OCBT, HIP,
BGMP)
adressage du centre (SIMPLE, EXPRESS)
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L’architecture BGMP/MASC (Thaler et al, ietf)
Un protocole d’allocation d’adresses multicast inter-domaine (MASC), + protocoles intra domaine (AAP,MDHCP)
Un protocole d’annonce des blocs d ’adressesmulticast et des politiques multicast (BGP4+)
Un protocole de construction d’arbre multicastinter-domaine (BGMP)
Un modèle d’interaction aux frontières Des protocoles de routage multicast intra-domaine
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MASC (Multicast Address Set Claim)
Domaines organisés en une hiérarchie Allocation unique, dynamique et temporaire Chaque domaine demande une (ou plusieurs) plages d’adresses dans une
plage affectée à son domaine père résolution de conflit
Les plages d’adresses utilisées par un domaine sontannoncées à l ’extérieur via BGP association plage d ’adresse Root Domain
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BGMP Border Gateway Multicast Protocol
Utilisé en inter-domaine un protocole intra-domaine (MIGP) dans chaque
domaine (PIM, CBT, MOSPF, ...) l’arbre BGMP relie des domaines
arbre enraciné dans le domaine possédant l’adressedu groupe (alloué par MASC et publié par BGP) bi-directionnel
fait transiter données et join d’un domaine à unautre
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Construction
Join du membre vers un routeur multicast frontièredu domaine via protocole intra-domaine (nécessiteque les BR appartiennent à tous les groupes:modification des protocoles épars)
le BR détermine le root domain associé à l’adresse multicast
grâce à la M-RIB construite par BGP4+
propage le join soit vers le routage intra du domaine suivant soit vers un voisin BGMP externe
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Problèmes
Complexité (MASC, AAP ,BGMP , BGP, PIM,...) Scalabilité (annonce des adresses Multicast) vulnérabilité du root domaine pas de contrôle d’accès routes inverses modification des protocoles intra-domaines
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Simple Multicast (RAMA: Crowcroft, Perlman et al)
Groupe identifié par un couple (@Core, ID) plus besoin de déterminer le Core pas de problème d ’allocation d ’adresse multicast arbre bidirectionnel à la CBT mais inter-domaine nécessite un niveau d’adressage en plus
nouveau protocole au dessus de IP
modification soit de IGMP (et join traités dans les routeurs) soit dans les hôtes qui génèrent les join
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Simple Multicast (suite)
Problèmes dépendance à la racine (fiabilité) chemins inverses contrôle overhead changement des interfaces hôtes
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EXPRESS (Holbrook et Cheriton)
Notion de canal (channel) uni-directionnel une source vers n récepteurs adressé par couple (@source, ID) pas de problème d’allocation d’adresse
prévu pour des applications de type canaltélé
join envoyé du récepteur vers la source pas de problème de localisation du centre
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EXPRESS
Contrôle d’accès possibilité de clé d’authentification
par canal stockée dans les routeurs de l’arbre du canal
Arbre uni-directionnel facilite l’accounting (la source paye)
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EXPRESS : Commentaires
Assez simple (pas de MASC, IGMP, BSR) Possibilité de contrôle d’accès Mécanismes d’accounting Pas extensible aux grands groupes multipoint
à multipoint (pas de feedback) Chemins dans le mauvais sens Vulnérable à la panne de la source
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QoSMIC (Faloutsos et al, SIGCOMM 98)
QoS de l ’arbre obtenue par calcul de plusieurs chemins arbre <-> membre évaluation du meilleur chemin les chemins peuvent être calculés de la racine
vers le membre « bonne direction » en envoyantles requêtes à un routeur racine
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Architecture LAR
Logical Addressing and Routing: un niveau d ’adresses logiques au dessus des
adresses de routage (2 niveaux comme dansSimple)
adresse logique d ’un groupe dérivée del ’adresse logique de son gestionnaire
Déport de certaines fonctions hors des routeursvers des gestionnaires de groupe (en général laracine)
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LAR (suite)
adhésions envoyées du membre vers legestionnaire puis à travers l’arbre vers lemembre (calcul du chemin dans le bon sens)
Les sources adhèrent à l’arbre arbres bi-directionnels par défaut arbres réduits (tunneling à travers les
routeurs de degré 2 ou n ’implantant pas leprotocole)
unification avec les mécanismes de mobilité
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LAR (fin)
Avantages: moins d ’états (arbres réduits) indépendance de la racine (indirection) chemins calculés dans le bon sens insertion des mobiles
Inconvénients overhead des 2 niveaux concentration des joins à la racine diverge du modèle de Deering ?
J-J Pansiot & A. Alloui - RHDM ’99 39
Conclusions (1)
Problèmes avec le modèle de Deering l’existence d ’un groupe n’est pas définie
manque de contrôle les émetteurs ne sont pas membres
protocole plus complexe (mécanismessupplémentaires) pas très réaliste (contrôle applicatif des émetteurs)
problèmes déportés dans les routeurs
J-J Pansiot & A. Alloui - RHDM ’99 40
Conclusions (2)
les arbres sont construits en utilisant lesroutes unicast récepteur vers arbre problème avec routes asymétriques (satellite) perte de ressources
branche « morte » vers un groupe inexistant ouinterdit
contrôle plus difficile (branche composée derouteurs non encore authentifiés dans l ’arbre)
Vulnérabilité de la racine
J-J Pansiot & A. Alloui - RHDM ’99 41
Références
Modèle de Deering:Multicast Routing in Datagram Internetwork, Ph.D thesis, Stanford University, 1991.
Groupes de l ’IETFIDMR : http://www.ietf.org/html.charters/idmr-charter.htmlPIM : http://www.ietf.org/html.charters/pim-charter.htmlMALLOC : http://www.ietf.org/html.charters/malloc-charter.htmlMOSPF : http://www.ietf.org/html.charters/mospf-charter.html
Simple Multicast et EXPRESShttp://www.cs.ucl.ac.uk/research/rama