Transcript IP Multicast

NADATOMO ですよ！
NADATOMO ですよ！
瀧田君
オランダ
ＶＶＶフェンロ
吉田君
NADATOMO ですよ！
瀧田君
NADATOMO ですよ！
瀧田君
ネットワークゼミのメンバー用の講義であり、
インターネットの基盤となっている技術の基礎知識を
身につけるために行う。





TCP/IP編
TCP/IP(アプリケーション)編
IPマルチキャスト編
ネットワークプログラミング編
IPルーティング編
特に断らない限り，本講義で扱うMulticastの意味は
IP Multicast のことを指す．




どのような時にIP Multicast を利用するかを認識する．
IP Multicastの基本的な概念を学習する．
IP Multicast ルーティングの違いを学習する．
ネットワークゼミでのMulticastの話を理解するための
基礎知識を習得する．




同じデータを複数の受信者に送ることができる．
転送速度(バンド幅)の向上を見込める．
ルータやホストの処理を低下させることができる．
受信者のアドレスを知らずとも通信ができる．
Unicastの転送は，1受信者に対し1つのデータのコピーを送信する．
Multicastの転送は，複数の受信者に対して1つのデータを送信する．
Unicast
Host
Service
Host-Router
Interface
Intra-domain
Routing
Inter-domain
Routing
DHCP
DNS
TCP
Multicast
Reliable MASC/AAP/
SDP RTP/
Multicast MADCAP,GLOP
RTCP
UDP
ICMP
IGMP
PIM-SM,PIM-DM MOSPF
OSPF,RIP,EIGRP,etc
DVMRP
RIP,EIGRP
OSPF
MSDP,BGMP
BGP
MBGP(BGP4+)

Enhanced Efficiency
 ネットワークのトラフィックをコントロールし，サーバやCPU
ロードの負荷の軽減を実現する．

Optimized Performance
 ネットワーク転送の無駄の排除を可能にする．
Distributed Applications
 マルチポイントアプリケーション 35
30
を実現することができる．
トラフィック

25
20
15
10
5
0
クライアント数
multicast
unicast

Best Effort Delivery
 パケットドロップなどの可能性がある．
 信頼性を実現するには上位層で対応する必要がある．

No Congestion Avoidance
 TCPのwindowやスロースタートのような制御ができないため
ネットワークの混雑を引き起こす可能性がある．

Duplicates
 マルチキャストのプロトコルによっては同一のデータが複製さ
れて届くことが起こりうる．
IP Multicastの動作は以下の2つから成り立つ．

Group Management

Multicasting (Multicast Routing)

RFC1112 Internet Group Management Protocol(IGMP)
 ホストにマルチキャストグループへの参加やデータ受信を許可
する．

Addressing
 Class D IP address(224-239)が動的に割り当てられる．
 マルチキャストのアドレスは受信グループを示すものであっ
て，

受信者を個別に識別するものではない．
Group Membership
 受信者はIGMPを使用していつでもグループ参加やグループ離
脱の通知をルータに送ることができる．
 送信者はグループのメンバーに所属している必要はない．
ホストが自分のネットワークに存在するルータへ参加要
求や
離脱要求を出すことができる．
マルチキャストルータ
マルチキャストグループのIGMP Queryを定期的に出す
一定時間Reportがなければ受信者不在と判断する
マルチキャストグループを指定したIGMP Reportを
出すことによって受信者存在を通知する
ホスト

Multicast Distribution Trees -マルチキャスト分散ツリー
 Shortest Path Tree (Source Distribution Tree) – 最短経路木
 Shared Distribution Tree (Shared Tree) – 共有木

Types of Multicast Protocols
 Dense Mode Protocols
 Sparse Mode Protocols
送信者
Sender
A
B
C
受信者1
Receiver1
D
F
E
受信者2
Receiver2
送信者1
Sender1
A
B
C
受信者1
Receiver1
D(Shared Root)
送信者2
Sender2
F
E
受信者2
Receiver2

Shortest Path Trees (Source Distribution Trees)
 ルータのメモリ使用量がO(S×G)になるが，送信者から受信者ま
でのすべての経路が最適化されている．

Shared Distribution Trees
 ルータのメモリ使用量はO(G)と少ないが，受信者までの経路に
無駄な経路が発生する．
グループメンバーがDense(密集)であると仮定する．
 Push Model型のトラフィック配送である．
 トラフィックは最初Flooded状態から始まる．
 メンバーがいない場合には枝狩り(Prune)を行う．
 参加の遅延を減少するこができる．
グループメンバーが広範囲にSparse(まばら)に
点在すると仮定する．
 Pull Model型のトラフィック配送である．
 トラフィックは最初何もない状態から始まる．
 誰かが要求しない限りトラフィックは流れない．
(Explicit Join)
 参加要求は送信者またはRendezvous Pointへ送られる．
1. DVMRP
2. PIM
Distance Vector Multicast Routing Protocol の略
Flooding & Pruning
 RPM(Reverse Path Multicast)アルゴリズムを使
用
 RIP(Routing Information Protocol)から派生した
マルチキャスト用プロトコル
 Dense Mode のルーティングプロトコル
 Source Distribution Treeを形成


データの流れ
Prune
Prune
送信者
Prune
IGMP Report
受信者

利点
 RIPに基づいているため，導入が容易である．
 求めるルータの処理能力が低い．（大規模なネットワーク
除く）

欠点
 マルチキャストの範囲を大きくできない．
 Floodを定期的に行うので，スケーラビリティの問題が発生
する．
Protocol Independent Multicast
ユニキャストのルーティングプロトコルに依存
しない．
 Dence mode
 狭い地域で受信者が多く，トラフィックも多い場合
 Flooding & Pruning (poison reverse なし)

Sparse mode
 広い地域で，受信者が少なく，トラフィックも少な
い場合
 Rendezvous Pointを設定した共有木を作成する．
 最短経路木への移行も可能
データの流れ
Prune
Prune
送信者
Prune
Prune
IGMP Report
受信者
データの流れ
RP
送信者S
(*,G)Join
(*.G)Join
IGMP Report
受信者R
データの流れ
RP
送信者S
(S,G)Join
(S.G)Join
IGMP Report
受信者R

利点
 効率的なshortest path treeを形成することが可能である．
 Joinの届いた枝にしか配送されないため、トラフィックの無駄
を軽減できる．

問題点等
 Rendezvous Pointが必要になる．
 RPは最適なトラフィックの量で最短木移行を決断する必要が
ある．
Dense
Sparse
Scalable
Protocol
Independent
Industry
Usage
DVMRP
○
RIP依存
○
MOSPF
○
OSPF依存
○
PIM-DM
○
○
○
○
○
PIM-SM
○
○
○
CBT
○
○
○




Explicit Multicast - 明示マルチキャスト
受信者のユニキャストアドレスすべてを指定する．
複数の宛先をまとめて宛先リストを作る
IP Multicast と異なり送信側駆動である．
データの流れ
RP
宛先R1,R2
宛先R2
送信者S
宛先R2
宛先R1
宛先R2
宛先R1
受信者R1
受信者R2

利点
 規模の小さなマルチキャストセッションを数多く作ることがで
きる．

欠点
 規模の大きなマルチキャストセッションでは効率が悪い．

IP マルチキャスト ネットワーク開発ガイド vol.1
 Beau Williamson, SOFTBANK Publishing.

IP Multicasting - Fundamentals of IP Multicasting
 Cisco Systems 1998.

インターネット技術のすべて
 ジェームズ・F・クロセ/キース・W・ロス, PEARSON Education
Japan