Unicast
Una comunicazione unicast avviene quando un pacchetto è inviato da un nodo sorgente ad un nodo destinazione.
Quindi abbiamo due informazioni:
- Indirizzo IP sorgente
- Indirizzo IP destinazione
Broadcast
Una comunicazione broadcast avviene quando un pacchetto è inviato da un nodo sorgente a tutti i nodi della rete.
Quindi abbiamo due informazioni:
- Indirizzo IP sorgente
- Indirizzo IP broadcast
Esistono due principali metodi per effettuare un broadcast: Uncontrolled Flooding e Controlled flooding.
Uncontrolled Flooding
Quando un nodo riceve un pacchetto broadcast, lo duplica e lo invia a tutti i nodi vicini (eccetto a quello da cui lo ha ricevuto).
Problema: Se il grafo ha cicli, una o più copie del pacchetto cicleranno all’infinito nella rete.
Controlled flooding
Sequence Number
Consente di non forwardare pacchetti già ricevuti e inoltrati.
Ogni nodo mantiene una lista dei pacchetti ricevuti e inoltrati, sotto forma di tuple
(indirizzo IP, #seq). Quando riceve un pacchetto controlla nella lista, se già inoltrato lo scarta, altrimenti lo forwarda.
Reverse path forwarding (RPF)
Il pacchetto in arrivo viene rispedito soltanto se è arrivato dal link che è sul suo shortest path (unicast) verso la sorgente.
- Elimina il problema di inondare la rete con troppi pacchetti.
- Non elimina completamente il problema dei pacchetti ridondanti:
- Ad esempio B, C, D, E, F ricevono più pacchetti ridondanti
- Ogni nodo dovrebbe ricevere soltanto una copia del pacchetto broadcast
Per risolvere questi problemi costruiamo lo spanning tree prima di inviare i pacchetti broadcast.
Spanning Tree (center - based)
Pre creare l’albero viene preso un nodo come centro, in questo caso
E, ed ogni nodo invia un messaggio di join in unicast verso il centro, i messaggi vengono inoltrati finché:
- Arrivano ad un nodo che già appartiene all’albero
- Arrivano al centro
Facendo il broadcast sullo spanning tree si elimina il problema dei pacchetti duplicati.
Multicast
Una comunicazione multicast avviene quando un pacchetto è inviato da una (o più) sorgente ad un gruppo di destinazioni.
Multicast != Unicast multiplo
Indirizzamento Multicast
L’obiettivo è comunicare con host che partecipano ad un gruppo (multicast) ma appartengono a reti diverse, però come sappiamo l’indirizzo di destinazione nell’IP può essere uno solo.
Soluzione: unico indirizzo per tutto il gruppo, ovvero l’indirizzo multicast.
Indirizzi Multicast
Gli indirizzi multicast sono un range di indirizzi IP riservati proprio per questo scopo.
In IPv4 si è riservato il range da
224.0.0.0a239.255.255.255infatti:224.0.0.0/4.In binario un indirizzo multicast ha questa struttura:
- i primi 4 bit sono
1110, che si ottengono prendendo i primi 4 bit di 11100000 (ovvero 224 in binario).- i restanti 28 bit sono “liberi” e vengono chiamati identificatore del gruppo
Quindi in totale esistono gruppi multicast possibili.
Gruppi Multicast
L’appartenenza ad un gruppo quindi non ha alcuna relazione con il prefisso associato alla rete. Ogni host che appartiene a un gruppo avrà infatti un indirizzo multicast separato e aggiunti rispetto a quello della rete.
Come fa un router a sapere quali host appartengono a un gruppo? Il router deve scoprire quali gruppi sono presenti nelle sue interfacce e propagare questa informazioni agli altri router, per fare ciò si utilizza l’Internet Group Management Protocol (IGMP).
Internet Group Management Protocol (IGMP)
Lavora tra un host e il router collegato ad esso, permette appunto all’host di informare il router del fatto che un’applicazione vuole partecipare ad un gruppo multicast.
Messaggi
Questo protocollo invia messaggi incapsulati in datagrammi IP (con IP protocol number 2), vengono spediti con TTL (time to live) a 1.
Ci sono diversi tipi di messaggi:
- Membership query - Messaggio che va dal router all’host e serve a determinare a quali gruppi hanno aderito gli host su ogni interfaccia.
- Membership report - Va da un host al router e serve ad informarlo sull’adesione ad un gruppo. Di solito vengono inviati in risposta ad una query ma non sempre
- Leave group - Va da un host al router e si manda quando si lascia un gruppo, questi messaggi sono opzionali, il router infatti può capire che non ci sono più adesioni quando non riceve report in risposta ad una query.
Membership Timer
Un router multicast tiene una lista per ciascuna sottorete dei gruppi multicast (multicast group membership) con un timer per membership:
- Questa membership deve essere aggiornata con dei report prima dello scadere del timer
- Può anche essere aggiornata tramite messaggi di leave espliciti
Routing Multicast
Fra la popolazione complessiva di router solo i collegati a host del gruppo multicast dovranno ricevere traffico multicast.
Quindi è necessario utilizzare un protocollo che coordini i router multicast in Internet (instradare pacchetti multicast dalla sorgente alla destinazione).
Ci sono due diversi approcci per identificare questo albero:
Albero condiviso dal gruppo
Dal gruppo multicast viene scelto un router, che diventerà la radice/centro, e da questo viene generato un albero d’instradamento che raggiunge tutti i router del gruppo.
Se il mittente del traffico multicast non è il centro dell’albero, allora esso invierà il traffico in unicast al centro, e il centro provvederà a inviarlo al gruppo, instrado seguendo l’albero.
Albero basato sull'origine
Viene creato un albero per ciascuna origine nel gruppo multicast, quindi ci saranno tanti alberi quanti sono i mittenti del gruppo.
Per la costruzione degli alberi si usa un algoritmo basato su reverse path forwarding con pruning (potatura).
Instradamento Multicast in Internet
Si utilizzano i seguenti protocolli:
Intra-dominio multicast per istradamento interno a un sistema autonomo:
- DVMRP: distance-vector multicast routing protocol
- MOSPF: multicast open shortest path first
- PIM: protocol independent multicast
Inter-dominio multicast per istradare tra sistemi autonomi:
- MBGP: multicast border gateway protocol