6 Citovaná literatura ..................................................................................... 13
19. dubna 2014 3/13
1 Úvod
S příchodem gigabitových sítí a rostoucím provozem na sítí a služeb je nutné data efektivně směrovat od
zdroje k cíli. Pro tyto účely se nám nabízí tři způsoby směrování podle toho, komu jsou určena.
Prvním způsobem je UNICAST, jehož principem je směrovat data od jednoho zdroje k jednomu cíli. Další
možnosti je BROADCAST, který funguje na principu jeden zdroj – všechny cíle v dané sítí. Na řadu přichází
jako třetí typ MULTICAST, který posílá data od zdroje ke skupině, která má zájem přijímat data. Typickým
použitím jsou rozhlasová vysílání videa a hlasu, videokonference a vyhledávání určitých služeb.
2 Multicast
Základní vlastností této technologie je efektivní odlehčení zátěže tak, že zdroj posílá datový provoz jedné
cílové adrese (skupině) a uživatelé, kteří mají zájem přijímat toto vysílání, se připojí na adresu, na kterou zdroj
vysílá. Výsledkem je vysílání jen na jednu adresu oproti UNICASTu, který vysílá na všechny cíle (adresy),
které chtějí tyto data přijímat. Je třeba zdůraznit, že tok dat od zdroje k cíli je zahajován příjemcem. Výsledkem
je značné odlehčení sítě, zejména snížení režií směrovačů. Rozdíly mezi technologiemi zachycuje Obrázek 1.
K rozesílání provozu od zdroje se používá adresní rozsah 224.0.0.0 – 239.255.255.255 (třída D).
Obrázek 1: Rozdíl mezi UNICASTem a MULTICASTem
2.1 Multicastové třídy Jak už bylo řečeno výše, multicast se dělí do několika skupin. Každá z těchto skupin má rezervovaný určitý
rozsah IP adres.
Název Rozsah Popis
Lokálně linkové adresy 224.0.0.0 – 224.0.0.255 Reservováno pro sítové protokoly na
lokální sítí
Globální adresy 224.0.1.0 – 238.255.255.255 Pro posílání multicastových napříč in-
ternetem
Source specific Multicast 232.0.0.0 – 232.255.255.255 Reservováno pro SSM rámcový model
GLOP adresy 233.0.0.0 – 233.255.255.255 Rezervováno pro statické adresy pro or-
ganizace, které mají přiřazeno domé-
nové číslo autonomního systému.
Limited scope adresy 239.0.0.0 – 239.255.255.255 Pro privátní multicastové domény
19. dubna 2014 4/13
2.2 IGMP - Internet Group Management Protocol
používá se mezi klientem a aktivním prvkem (směrovače, přepínače)
IGMP slouží k registraci jednotlivých hostů do multicast skupin
multicast router odesílá membership query message (host query message), aby objevil, jaké multi-
cast skupiny mají členy na připojené síti, to se odesílá všem pomocí IP 224.0.0.1 s TTL = 1
hosté odpovídají pomocí IGMP report message, která značí, že chtějí přijímat multicast pakety pro
danou skupinu
designated router (designated querier) se používá u multiaccess, pro podsíť je jediný, kdo posílá
host query message, pro IGMP verze 1 se volí pomocí multicast směrovacího protokolu, pro verzi
2 a 3 je to multicast router s nejvyšší IP adresou, Point-to-point linky nezobrazují informace o DR
IGMP verze 3 umožňuje filtrování zdrojů, tedy aby si host řekl směrovači, které zdroje chce přijí-
mat
IGMP odhlašovací (leave) zprávy jsou IP datagramy s cílovou adresou 224.0.0.2, TTL 1 [1]
2.3 Multicastové distribuční režimy Distribuční režimy se dělí podle toho, jakým způsobem chce cíl data přijímat. Při vysílání zašle stanice
multicastový paket, pro zdrojovou adresu paketu se nastaví IP adresa stanice a pro cílovou adresu se nastaví
skupinová adresa. [2]
2.3.1 Anysource multicast V tomto režimu může příjemce využít libovolnou verzi IGMP protokolu pro připojení do multicastové
skupiny. V routovací tabulce je skupina označována jako G. Síť pak doručí všem uživatelům ze skupiny G data
z libovolného zdroje, jehož cílová adresa je G. Je náchylný na DoS útoky. [2]
ASM vyžaduje alokaci skupinových adres v sítí. Každá skupina může být využitá právě jednou aplikací.
Když se použijí stejné ASM pro dvě aplikace, příjemci v této skupině budou přijímat data z obou aplikací.
Tento způsob může způsobit v krajních situacích problémy s příjmem správných dat. [2]
2.3.2 Source specific Mutlicast SSM je základní technologie multicastových sítí a nejlépe podporuje audio a video vysílání. Pro zapsání
příjemce do skupiny je nutné využit protokol IGMPv3. Identifikace skupiny se zapisuje jako (S, G), kde S je
zdroj a G skupina. [2]
SSM nevyžaduje adresní skupinovou alokaci v síti, kromě zdroje v každé skupině. Různé aplikace běžící
ve skupině musí mít odlišné SSM skupiny, nebo mohou využít dočasných SSM skupin, aniž by došlo k chybám
v sítí. [2]
2.4 Multicast Stub sítě Jsou takové segmenty v sítí, jejichž uživatelé jsou přímo připojení v libovolné multicastové skupině, a to i
přes to, že jsou připojení za uživateli, kteří v muticastové skupině nejsou. [3]
2.5 Multicast Stub směrování Multicastové směrování můžeme využít na dvou částech sítě, upstream a downstream:
Upstream mezi stub a DR - stub router má plnou PIM funkcionalitu, distribuční router pracuje
v pasivním režimu
Downstream mezi stub routerem a uživatelem – downstream rozhraní je připojeno na L2 sítě, nebo
L3 rozhraní, pracuje v pasivním režimu [3]
2.5.1 Směrování mezi Stub a Distribučním směrovačem (DR) Vhodnou konfiguraci v této sítí je PIM dense režim, kde dochází k periodickému hlcení a občasnému pro-
řezávání segmentů. Implementování PIM sparse režimu a PIM zamezí potřebě uchovávat RP záznamy ve stub
směrovači a periodickému obnovování stavu sítě. [3]
2.5.2 Směrování mezi Stub a uživateli Implementováním se redukuje proces pro celkové řízení provozu pro PIM, pokud se zvyšuje počet stub sítí
a také pro ochranu před Dos útoky, cílené na DR. [3]
19. dubna 2014 5/13
3 PIM - Protocol Independed Multicast
Protokol je nezávislý na ostatních směrovacích unicastových protokolech, jako je OSPF, RIP, EIGRP, BGP
a statických cestách. PIM využívá unicastovou směrovací techniku k forwardování multicastu za pomocí RPF
funkce.
3.1 RPF - Reverse Path Forwarding Reverse Path Forwarding je metoda šíření multicast paketů od zdroje vysílání dolů po distribučním stromu.
K určení rozhraní, kterými se má příchozí multicast paket dále šířit, slouží běžná (unicast) směrovací tabulka.
Aby bylo zajištěno šíření každého multicast paketu od kořeni k listům distribučního stromu, nezpůsobení
zacyklení multicast paketů ve smyčce a pokud možno vyloučení vícenásobného vysílání téhož multicast paketu
na segment, postupuje směrovač při přijetí multicast paketu podle následujícího pravidla (tzv. RPF Check) [4]
3.1.1 RPF Check Pokud paket přišel z rozhraní, které se podle směrovací tabulky používá pro směrování paketů ke zdrojové
adrese multicastového paketu, paket se rozešle na downstream rozhraní. V opačném případě se paket zahodí.
[4]
3.2 Rendezvous Point (RP) Setkávací místo pro zdroje a příjemce multicastového provozu (obecně známé místo pro obě strany), jedná
se společný o kořen pro sdílené stromy, zdroje multicastu posílají provoz na tento bod a ten je přeposílá přes
sdílené stromy všem členům skupin, díky RP se lépe využijí síťové zdroje, ale nezaručuje optimální cestu. [1]
19. dubna 2014 6/13
3.3 PIM režimy
3.3.1 Sparse Mode - PIM-SM Vychází z představy, že klienti, kteří chtějí přijímat multicast, se v síti nachází velmi řídce. Takže Sparse
mode posílá provoz pouze směrovačům, kteří si o něj požádají.
Používá jednosměrné sdílené stromy s kořenem v RP a může vytvářet stromy nejkratších cest pro zdroje,
vyžaduje na síti Rendezvous Point (RP). Zdroje posílají multicast přímo připojeným směrovačům (DR), DR
(směrovač s nejvyšší IP) je zabalí a jako unicast pošle na RP, ten je posílá členům multicast skupiny. RP ozna-
muje zdroje a vytváří cestu od zdroje ke členům skupiny, teprve potom posílá multicast datagramy.
Rozšířený směrovací protokol pro multicast. Použijeme, pokud ostatní směrovače jsou různé. Je dobře šká-
lovatelný. Směrovač se musí přihlásit do skupiny, aby přijímal provoz. [1]
Obrázek 1: Zapojení v režimu PIM-SM
19. dubna 2014 7/13
3.3.2 Dense Mode - PIM-DM Dense mode vychází z představy, že téměř všichni chtějí provoz přijmout, takže jej odesílá do všech směrů
(na všechny směrovače mimo toho, od kterého přišel). Pokud některý sousední směrovač provoz nechce, tak
to musí oznámit.
Vytváří strom nejkratších cest, používá flood and prune metodu (nejprve zaplaví doménu multicastem a
pak ořezává větve, kde nejsou příjemci). Rozhraní se přidávají do multicast směrovací tabulky na směrovači.
Špatně škálovatelný, je ideální pro LAN, kde jsou členové hustě umístěni v síti. [1]
Obrázek 2: Příklad zapojení PIM-DM
3.3.3 Sparse-Dense Mode - PIM-SDM Pokud máme Rendezvous Point (RP), tak funguje jako PIM-SM, pokud ne, tak funguje jako PIM-DM. [1]
19. dubna 2014 8/13
3.3.4 Bidirectional Mode - PIM-BDM Vytváří obousměrné sdílené stromy, ale nikdy ne strom nejkratších cest, takže může mít delší end-end vzdá-
lenost, ale dobře škáluje. [1]
Obrázek 3: Příklad zapojení PIM-BDM
19. dubna 2014 9/13
3.3.5 Source Specific Multicast - PIM-SSM Vytváří stromy, které mají kořen pouze v jednom zdroji. Adresa vysílače je známá a příjemci se registrují přímo
ke zdroji vysílání. [1]
Obrázek 4: Příklad zapojení PIM-SSM
19. dubna 2014 10/13
4 Praktická část
4.1 Testovací topologie Pro ověření čtyř variant PIM popsaných výše jsem zvolil následující topologii. Jako směrovací protokol
jsem použil OSPF. Pro otestování multicastového provozu jsem použil program iperf a wireshark.
4.2 Základní konfigurace směrovačů Nastavení směrovacího protokolu OSPF a adresace rozhraní včetně výchozího nastavení pro všechny smě-
rovače
4.2.1 Společně pro směrovač R1 a R2
(config) # ip multicast-routing
(config) # router ospf 1
(config-router) # network 10.1.1.0 0.0.0.3 area 0
(config-router) # network 172.16.32.0 0.0.0.3 area 0
(config-router) # network 192.168.1.0 0.0.0.255 area 0
4.2.2 Směrovač R1
(config) # hostname R1
(config) # interface FastEthernet0/0
(config-if) # ip address 10.1.1.1 255.255.255.252
(config-if) # ip ospf 1 area 0
(config-if) # no shutdown
(config) # interface Serial0/1/0
(config-if) # ip address 172.16.32.1 255.255.255.252
(config-if) # ip ospf 1 area 0
(config-if) # clock rate 128000
(config-if) # no shutdown
4.2.3 Směrovač R2
(config) # hostname R2
(config) # interface FastEthernet0/0
(config-if) # ip address 192.168.1.1 255.255.255.0
(config-if) # ip ospf 1 area 0
(config-if) # no shutdown
(config) # interface Serial0/1/0
(config-if) # ip address 172.16.32.2 255.255.255.252
(config-if) # ip ospf 1 area 0
(config-if) # clock rate 128000
(config-if) # no shutdown
4.2.4 Příkazy pro ladění
# show ip pim int
# show ip pim neighbor
# show ip igmp groups
# show ip mroute
19. dubna 2014 12/13
4.3 PIM - SM s RP – konfigurace na R1 a R2
(config) # interface FastEthernet0/0
(config-if) # ip pim sparse-mode
(config) # interface Serial0/1/0
(config-if) # ip pim sparse-mode
(config) # ip pim rp-address 10.1.1.1
4.4 PIM – DM – konfigurace na R1 a R2
(config) # interface FastEthernet0/0
(config-if) # ip pim dense-mode
(config) # interface Serial0/1/0
(config-if) # ip pim dense-mode
4.5 PIM – BDM – konfigurace na R1 a R2
(config)# interface FastEthernet0/0
(config-if) # ip pim sparse-mode
(config) # interface Serial0/1/0
(config-if) # ip pim sparse-mode
(config) # ip pim bidir-enable
(config) # ip pim rp-address 10.1.1.1 bidir
4.6 PIM – SSM – konfigurace na R1 a R2
(config) # interface FastEthernet0/0
(config-if) # ip pim sparse-mode
(config) # interface Serial0/1/0
(config-if) # ip pim sparse-mode
(config) # ip pim ssm default
4.6.1 Směrovač R2
(config) # interface FastEthernet0/0
(config) # ip igmp join-group 232.0.0.1 source 10.1.1.2
19. dubna 2014 13/13
4.7 Kontrola spojení Pro ověření komunikace spojení jsem využil sítový program wireshark, který jsem spustil na straně klienta
a očekával datový tok UDP na transportní vrstvě. Současně začal IGMP protokol posílat reporty. Ověřit spojení
pomohl také program iperf. Takto jsem ověřil všechny čtyři varianty PIM.
Obrázek 8: Wireshark – příjem multicastového toku na UDP
Obrázek 9: Wireshark – IGMP protokol reporting u příjemce
5 Závěr
Ve všech režimech PIM se podařilo přijímat generovaný multicastový provoz ze zdroje. Tímto jsem otes-
toval a ověřil metody skupinového vysílání.
6 Citovaná literatura
1. BOUŠKA, P. TCP/IP - skupinové vysílání IP Multicast a Cisco. In: http://www.samuraj-cz.com/ [online]. Dostupné také z: http://www.samuraj-cz.com/clanek/tcpip-skupinove-vysilani-ip-multicast-a-cisco/
2. CISCO. IP Multicast Technology Overview. Cisco [online]. verze 10. Prosince 2009. Dostupné také z: http://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/ios-xml/ios/ipmulti_pim/configuration/15-s/imc-pim-15-s-book/imc_tech_oview.pdf
3. CISCO. Implementing Multicast Stub Routing. Cisco [online]. verze 1. Ledna 2012. Dostupné také z: http://www.cisco.com/c/en/us/td/docs/ios-xml/ios/ipmulti_pim/configuration/15-s/imc-pim-15-s-book/imc_stub_routing.pdf
4. GRYGÁREK, P. IP Multicast. In: Směrované a přepínané sítě [online]. Dostupné také z: http://www.cs.vsb.cz/grygarek/SPS/lect/multicast/multicast.html
![Splitting Payments Locally While Routing Interdimensionally · 2020-05-12 · routing protocol SpeedyMurmurs [27], that combines the infor-mation from multiple spanning trees. Based](https://static.dokumenty.site/doc/80x56/5f5b5cfacdfd50671e43e723/splitting-payments-locally-while-routing-interdimensionally-2020-05-12-routing.jpg)
