Transcript Sending a multicast packet to the rendezvous router 68

Chapter 12
Multicasting
과
Multicast
라우팅
프로토콜
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
1
▣ 학습목표(OBJECTIVES):
 유니캐스팅, 멀티캐스팅 및 브로트캐스팅 통신을 비교하고
대조해 본다.
 IPv4 멀티캐스트 주소 공간에 대해 정의하고 이를 몇 개의
블록으로 나누는 구분 방법에 대해 알아본다.
 망에 있는 그룹 멤버십 정보를 수집하는 일을 수행하는 IGMP
프로토콜에 관해 알아본다.
 멀티캐스트 라우팅 프로토콜과 최단 경로 트리의 생성에
근거하여 이를 두 가지 범주로 나누는 것에 대한 일반적
아이디어를 살펴본다.
 일반적인 멀티캐스트 링크 상태 라우팅에 대해 알아보고 이를
인터넷에 구현한 MOSPF라는 프로토콜을 살펴본다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
2
▣ 학습목표(OBJECTIVES) (continued) :
 일반적인 멀티캐스트 거리 벡터 라우팅에 대해 알아보고
이를 인터넷에 구현한 DVMRP 프로토콜을 알아본다.
 코어-기반 프로토콜인 CBT에 대해 살펴보고 두 개의
독립적인 멀티캐스트 라우팅 프로토콜 즉, PIM-DM과
PIM-SM에 대해 간단히 알아본다.
 멀티캐스트 메시지가 멀티캐스트 라우터가 없는 지역을
지나가는 것이 필요할 때 터널을 생성하기 위한 방법을
보여주는 멀티캐스트 백본(MBONE)에 관해 살펴본다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
3
Chapter
Outline
12.1 Introduction
12.2 Multicast Addresses
12.3 IGMP
12.4 Multicast Routing
12.5 Routing Protocols
12.6 MBONE
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
4
12-1 개요
이전 장들에서 라우터에 의한 데이터그램 전달은 주로
데이터그램 목적지 주소의 프리픽스 즉, 목적지 호스트가
연결된 망을 정의하는 값에 의존한다는 것을 배웠다. 물론 망
집적화 방안은 ISP(몇 개의 망을 함께 가지고 있는 큰 망으로
간주될 수 있음)에 전달할 몇몇의 데이터그램을 결합하고
최종 목적 망들에 전달하기 위해 나중에 분리하기도 하지만
기본 정책은 변하지 않는다.
위의 전달 방안을 이해한다면 유니캐스팅, 멀티캐스팅 및
브로드캐스팅을 정의할 수 있다. 인터넷에 관련된 이러한
용어들을 명확히 분류해 보도록 한다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
5
Topics Discussed in the Section
 Unicasting
 Multicasting
 Broadcasting
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
6
유니캐스팅(Unicasting)
하나의 송신지와 하나의 목적지간 통신
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
7
Note
유니캐스팅에서, 라우터는 수신한 패킷을
단지 하나의 인터페이스를 통해 전달하게
된다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
8
멀티캐스팅(Multicasting)
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
9
Note
멀티캐스팅에서, 라우터는 수신한 패킷을
여러 인터페이스를 통해 전달할 수 있다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
10
멀티캐스팅과 다중 유니캐스팅 비교
Legend
S1
Di
Gi
G1
G1
G1
a. Multicasting
Http://netwk.hannam.ac.kr
G1
Multicast router
Unicast router
Unicast destination
Group member
D1
S1
D2
D3
D4
b. Multiple unicasting
HANNAM UNIVERSITY
11
Note
다수의 유니캐스팅을 사용하여
멀티캐스팅을 에뮬레이션 하는 것은, 특히
다수의 멤버를 가지는 큰 그룹의 경우,
비효율적이며 큰 지연 시간을 생성할 수
있다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
12
멀티캐스트 응용
분산 데이터베이스 엑세스
정보 발송
뉴스 발송
원격 컨퍼런스
원격 강의
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
13
12-2 멀티캐스트 주소
멀티캐스트 주소는 멀티캐스트 그룹에 가입한
호스트의 그룹에 대한 목적지 주소이다. 멀티캐스트
주소를 목적지로 사용한 패킷은 수신자의 필터링
제약에 의한 경우를 제외하고는 모든 그룹 멤버에
전달될 수 있다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
14
Topics Discussed in the Section
 Multicast Addresses in IPv4
 Selecting Multicast Addresses
 Delivery of Multicast Packets at Data Link Layer
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
15
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
16
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
17
Example 12.1
netstat 유틸리티를 -n, -r, -a의 세 옵션과 함께 사용한다. -n
옵션은 IP 주소를 숫자로 보여주고, -r 옵션은 라우팅 테이블을
보여주며, -a 옵션은 유니캐스트와 멀티캐스트를 포함한 모든
주소를 보여준다. 본 예제에서는 본 장의 내용과 관련된 필드만을
보여준다. 멀티캐스트 주소는 빨간색으로 보여진다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
18
Figure 12.4
Mapping class D to Ethernet physical address
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
19
Note
이더넷 멀티캐스트 물리 주소의 범위는
다음과 같다.
01:00:5E:00:00:00에서
01:00:5E:7F:FF:FF 까지
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
20
Example 12.2
멀티캐스트 IP 주소 232.43.14.7을 이더넷 멀티캐스트 물리
주소로 변환하라.
solution
다음의 두 과정으로 변환된다.
a. IP 주소의 오른쪽 23비트를 16진법으로 작성한다. 이것은
오른쪽 3바이트를 16진법으로 변환한 후 가장 왼쪽 숫자가
8보다 크거나 같으면 이 숫자에서 8을 뺌으로써 할 수 있다.
예에서 결과는 2B:0E:07이다.
b. 앞부분의 결과를 이더넷 멀티캐스트 처음 주소인
01:00:5E:00:00:00에 더한다. 결과는 다음과 같다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
21
Example 12.3
멀티캐스트 IP 주소 238.212.24.9를 이더넷 멀티캐스트
주소로 변환하라.
Solution
다음 두 단계에서 할 수 있다.
a. 오른쪽 세 바이트를 16진법으로 쓰면 D4:18:09가 된다.
가장 오른쪽 숫자에서 8을 빼야하므로 결과는 54:18:09가
된다.
b. 이 결과를 이더넷 멀티캐스트 처음 주소에 더하면 다음의
결과가 나온다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
22
터널링(Tunneling)
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
23
12-3 IGMP
멀티캐스트 통신이란 송신자가 동일한 그룹의 멤버들인
수신자 그룹에게 메시지를 전송하는 것을 의미한다. 메시지의
한 복사본만이 송신자에 의해 전송되나 라우터들에 의해
복사되고 전달되어야 하므로 각 멀티캐스트 라우터들은 각
인터페이스에 관련된 적어도 하나의 멤버를 가지는 그룹의
목록을 알 필요가 있다. 이러한 유형의 정보 수집은 두 가지
레벨로 일어나는데 하나는 지역적이고 다른 하나는
전역적이다. 첫 번째 업무는 IGMP 프로토콜에서 수행되고 두
번째 업무는 멀티캐스트 라우팅 프로토콜에서 수행된다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
24
Topics Discussed in the Section
 Group Management
 IGMP Messages
 IGMP Protocol Applied to host
 IGMP Protocol Applied to Router
 Role of IGMP in Forwarding
 Variables and Timers
 Encapsulation
 Compatibility with other Versions
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
25
네트워크 계층에서 IGMP 위치
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
26
Note
IGMP는 그룹관리 프로토콜이다. 이것은
멀티캐스트 라우터가 인터페이스에 관련된
멤버의 리스트를 생성하고 갱신하는 것을
돕는다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
27
IGMP 메시지
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
28
멤버쉽 질의(Membership query) 메시지 형식
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
29
질의(query) 메시지 형식
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
30
멥버쉽 보고(Membership report) 메시지 형식
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
31
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
32
Example 12.4
그림 12.11은 3개의 프로세스인 S1, S2와 S3을 가지는
호스트를 보여준다. 첫 번째 프로세스는 오직 하나의 레코드만을
가진다. 두 번째와 세 번째는 각각 두 개의 레코드를 가진다.
송신자 주소를 보여주기 위해 소문자를 사용했다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
33
소켓 상태(Socket state)
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
34
Note
소켓 레코드에 변화가 있을 때마다
인터페이스 상태는 위에서 언급한 법칙에
따라 변화된다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
35
Example 12.5
예제 12.4에 있는 호스트에 대해 인터페이스 상태를 만들기 위해
앞서 이야기한 두 가지 법칙을 사용한다. 먼저 각 멀티캐스트
그룹에 대한 송신자 주소 목록을 찾았다.
a. 멀티캐스트 그룹 226.14.5.2는 두 개의 exclude 목록과 하나의 include
목록을 가진다. 이 경우 결과는 밑에서 계산하는 바와 같이 exclude 목록이
된다. 교집합 연산을 위해 점(.) 표시를 사용하고 차 연산을 위해 마이너스(−)
표시를 사용한다.
b. 멀티캐스트 그룹 228.24.21.4는 두 가지 include 목록을 가진다. 결과는
아래에서 계산하는 바와 같이 include 목록이다. 합 연산을 위해
플러스(+) 표시를 사용한다.
그림 12.12는 인터페이스 상태를 보여준다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
36
인터페이스 상태(Interface state)
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
37
변경 상태 보고 보내기
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
38
라우터 상태
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
39
일반 질의 보고와 관련된 상태의 변화
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
40
일반 그룹 지정과 그룹과 송신자 지정보고와 관
련됨 상태의 변화
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
41
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
42
최대 응답 시간 계산
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
43
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
44
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
45
12-4 멀티캐스트 라우팅
IGMP에 의해 모아진 정보들이 멀티캐스트 라우팅
프로토콜에 의해 다른 라우터들에게 어떻게
전달되는지를 볼 것이다. 그러나 그 전에 먼저 모든
멀티캐스트 프로토콜에 공통인 최적 라우팅의
개념을 살펴볼 것이다. 그리고 그 후 멀티캐스트
라우팅 규약의 개요에 대해서도 알아볼 것이다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
46
Topics Discussed in the Section
 Optimal Routing: Shortest Path Trees
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
47
Note
유니캐스트 라우팅에서 도메인의 각
라우터는 가능한 목적지로의 최단 경로
트리를 정의하는 테이블을 가지고 있다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
48
유니캐스트 라우팅에서 최단 경로 트리
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
49
Note
In multicast routing, each involved
router needs to construct a shortest
path tree for each group.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
50
Note
멀티캐스트 라우팅에서 각 관련된 라우터
들은 각각의 그룹에 대해 하나의 최단 경로
트리를 구성할 필요가 있다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
51
송신자-기반 트리 접근 방법
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
52
Note
그룹 공유 트리 방법에서는 오로지 코어
라우터만이 각 그룹에 해당하는 최단 경로
트리를 가지게 되며 멀티캐스트 라우팅에
참여하게 된다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
53
그룹-공유(Group-shared) 트리 접근방법
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
54
12-4 라우팅 프로토콜
지난 몇 년간 몇 가지 멀티캐스트 라우팅 프로토콜이
나타났다. 이 프로토콜 중 일부는 유니캐스트
라우팅의 확장이고 몇 몇은 완전히 새로운 것이다.
이번 장의 나머지 부분에서는 이러한 프로토콜을
살 펴 볼 것 이 다 . 그 림 12.21 은 이 프 로 토 콜 의
분류법을 보여준다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
55
Topics Discussed in the Section
 Multicast Link State Routing: MOSPF
 Multicast Distance Vector: DVMRP
 Core-Based Tree: CBT
 Protocol Independent Multicast: PIM
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
56
멀티캐스트 라우팅 분류
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
57
Note
멀티캐스트 링크 상태 라우팅은 송신자
기반의 트리 방법을 사용한다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
58
Note
플러딩은 패킷을 브로드캐스트하나
시스템에 루프를 발생할 수 있다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
59
RPF(reverse path forwarding)
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
60
Note
RPF는 플러딩 절차에서 루프를 제거한다.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
61
RPF 문제점
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
62
Figure 12.24
Http://netwk.hannam.ac.kr
RPM versus RPB
HANNAM UNIVERSITY
63
Note
RPB creates a shortest path broadcast
tree from the source to each destination.
It guarantees that each destination
receives one and only one copy
of the packet.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
64
Figure 12.25
Http://netwk.hannam.ac.kr
RPF, RPB, and RPM
HANNAM UNIVERSITY
65
Note
RPM adds pruning and grafting to RPB
to create a multicast shortest path tree
that supports dynamic membership
changes.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
66
Figure 12.26 Group-shared tree with ren
dezvous router
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
67
Figure 12.27 Sending a multicast packet
to the rendezvous router
TCP/IP Protocol Suite
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
68
Note
In CBT, the source sends the multicast
packet (encapsulated in a unicast
packet) to the core router. The core
router decapsulates the packet and
forwards it to all interested
interfaces.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
69
Note
PIM-DM is used in a dense multicast
environment, such as a LAN.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
70
Note
PIM-DM uses RPF and pruning/grafting
strategies to handle multicasting.
However, it is independent from the
underlying unicast protocol.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
71
Note
PIM-SM is used in a sparse multicast
environment such as a WAN.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
72
Note
PIM-SM is similar to CBT but uses a
simpler procedure.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
73
12-6 MBONE
Multimedia and real-time communication have increased
the need for multicasting in the Internet. However, only a
small fraction of Internet routers are multicast routers.
Although this problem may be solved in the next few years
by adding more and more multicast routers, there is another
solution for this problem. The solution is tunneling. The
multicast routers are seen as a group of routers on top of
unicast routers. The multicast routers may not be connected
directly, but they are connected logically.
Http://netwk.hannam.ac.kr
HANNAM UNIVERSITY
74
Figure 12.28
Http://netwk.hannam.ac.kr
Logical tunneling
HANNAM UNIVERSITY
75
Figure 12.29
Http://netwk.hannam.ac.kr
MBONE
HANNAM UNIVERSITY
76