Tweet
MULTICAST
Tổng quan về multicast
Có ba kiểu truyền IP traffic trên router và switch:
Unicast: Các gói tin được gửi từ một địa chỉ nguồn đến một địa chỉ đích. Một router hoặc một thiết bị lớp 3 sẽ chuyển các gói tin bằng cách tìm địa chỉ đích trong bảng định tuyến. Nếu một thiết bị là L2, nó chỉ cần dựa vào địa chỉ MAC.
Broadcast: Các gói tin được gừi từ một máy nguồn đến một địa chỉ đích broadcast. Địa chỉ đích có thể là địa chỉ tất cả các hosts (255.255.255.255) hoặc là một phần của địa chỉ subnet. Một router hoặc một L3 switch sẽ không cho phép chuyển các dữ liệu broadcast này. Một thiết bị L2 sẽ cho phép phát tán broadcast traffic ra tất cả các cổng của nó.
Multicast: Các gói được gửi từ một địa chỉ nguồn đến một nhóm các máy tính. Địa chỉ đích tượng trưng bằng các hosts muốn nhận traffic này. Mặc định, một router hoặc một L3 switch sẽ không chuyển các gói tin này trừ khi phảI cấu hình multicast routing. Một thiết bị L2 switch không thể nhận biết được vị trí của địa chỉ multicast đích. Tất cả các gói sẽ được phát tán ra tất cả các port ở chế độ mặc định.
Có hai thái cực được mô tả ở đây. Cơ chế dùng unicast thì dữ liệu sẽ đi từ host đến host; broadcast thì traffic sẽ đi đến tất cả các host trên phân đoạn mạng đó. Cơ chế multicast sẽ nằm giữa hai thái cực này, trong đó máy nguồn chỉ gửi những gói tin từ một host đến các người dùng muốn nhận loại traffic đó. Nhóm này gọi là nhóm multicast. Các máy nhận multicast traffic có thể nằm ở bất cứ nơi nào chứ không chỉ trên phân đoạn mạng cục bộ. Các traffic dạng multicast thường là một chiều (unidirectional). Do có nhiều host nhận cùng một dữ liệu, nên thông thường các gói tin không được phép gửi ngược về máy nguồn trên cơ chế multicast. Một host đích sẽ trả traffic ngược về nguồn theo cơ chế unicast. Cơ chế multicast cũng sẽ được truyền theo kiểu phi-kết-nối (connectionless). Multicast dùng UDP chứ không dùng TCP. Các host muốn nhận dữ liệu từ một nguồn multicast có thể tham gia hoặc rời khỏi một nhóm multicast ở bất kỳ thời điểm nào. Hơn nữa, một host sẽ quyến định có trở thành thành viên của một hay nhiều nhóm multicast hay không . Nguyên tắc cần quan tâm là sẽ hoạch định làm thế nào để phân phối các multicast traffic đến các thành viên của nhóm mà không ảnh hưởng đến các thành viên ngoài nhóm.
Địa chỉ multicast:
Các router và switch phảI có phương thức để phân biệt traffic dạng multicast vớI dạng unicast hay broadcast. Điều này thực hiện thông qua việc gán địa chỉ IP, bằng cách dùng địa chỉ lớp D từ 224.0.0.0 đến 239.255.255.255 chỉ cho multicast. Các thiết bị mạng có thể nhanh chóng lọc ra các địa chỉ multicast bằng cách đọc 4 bit bên trái của một địa chỉ. Bốn bit này của một địa chỉ multicast luôn luôn bằng 1110. Làm thế nào mà một router và switch kết hợp một địa chỉ multicast của IP với một địa chỉ MAC. Do không có cơ chế tương đương với cơ chế ARP, một dạng giá trị đặc biệt dành riêng cho địa chỉ MAC của multicast sẽ được dùng. Các địa chỉ này bắt đầu bằng 0100.5e. Phần 28 bit sau của địa chỉ multicast Ip sẽ được ánh xạ vào 23 bit thấp của địa chỉ MAC bằng một giải thuật đơn giản.
Hình trên cho thấy cơ chế ánh xạ địa chỉ. Chỉ có 23 bit cuối của địa chỉ là được chép từ địa chỉ IP sang địa chỉ MAC. Tuy nhiên chú ý rằng có 5 bit của địa chỉ IP không được chuyển sang địa chỉ MAC. Khả năng này làm cho nảy sinh một vấn đề là có thể có 32 địa chỉ MAC khác nhau có thể ánh xạ vào cùng một địa chỉ MAC. Do sự nhập nhằng này, một host multicast có một vấn đề nhỏ khi nó nhận một Ethernet frame của một địa chỉ multicast. Một MAC có thể tương ứng với 32 địa chỉ multicast khác nhau. Vì vậy, khi một host phải nhận và kiểm tra tất cả các frame có MAC mà nó quan tâm. Sau đó host này phải kiểm tra phần địa chỉ IP bên trong mỗi frame để nhận ra phần địa chỉ của từng nhóm multicast.
Một vài không gian địa chỉ được dành riêng:
Toàn bộ không gian địa chỉ multicast:224.0.0.0-239.255.255.255
Địa chỉ link-local: 224.0.0.0-224.0.0.255 được dùng bởi các giao thức định tuyến. Router sẽ không chuyển các gói tin có địa chỉ này. Các địa chỉ bao gồm địa chỉ tất cả các host all-hosts 224.0.0.1, tất cả các router 224.0.0.2, tất cả các OSPF routers 224.0.0.5…Đây là địa chỉ các nhóm cố định vì các địa chỉ này được định nghĩa trước.
Tầm địa chỉ dành cho quản trị (239.0.0.0-239.255.255.255) được dùng trong các vùng multicast riêng, giống như dãy địa chỉ dành riêng trong RFC1918. Địa chỉ này không được route giữa các domain nên nó có thể được dùng lại nhiều lần.
Địa chỉ toàn cục (224.0.1.0-238.255.255.255) được dùng bởi bất cứ đối tượng nào. Các địa chỉ này có thể được route trên Internet, vì vậy địa chỉ này phải duy nhất.
Định tuyến cho traffic multicast
Các traffic IP phải được định tuyến giống như bất cứ một gói tin L3 nào. Sự khác nhau là ở điểm cần phải biết để chuyển gói tin về đâu. Các gói tin L3 dạng unicast chỉ có một cổng ra duy nhất trên router (ngay cả khi có quá trình load-balancing xảy ra), trong khi multicast traffic có thể được chuyển mạch ra nhiều cổng , tuỳ thuộc vào các máy nhận nằm ở đâu. Một vài giao thức định tuyến multicast hiện có. Bài viết này tập trung vào PIM. Đầu tiên, ta phải cho phép định tuyến multicast bằng lệnh
Switch(config)# ip multicast-routing
Cây Multicast
Các router hoặc các multilayer switch trong một mạng phải xác định một tuyến đường để phân phối các gói tin multicast từ máy nguồn đến từng máy nhận. Khi đó, toàn bộ mạng giống như một cấu trúc cây, trong đó gốc của cây là nguồn của luồng traffic đó. Mỗi router dọc theo đường đi sẽ là một nhánh rẽ của cây. Nếu một router biết tất cả các địa chỉ multicast, router cũng phải biết cần phải nhân bản luồng multicast đó ra những nhánh nào của cây. Một vài router không có các máy nhận trong các phân đoạn mạng của nó thì các router đó sẽ không chuyển traffic. Các router khác sẽ có thể có các máy nhận multicast traffic. Cấu trúc cây này tương tự như cấu trúc cây Spanning Tree vì nó có một root và các lá. Cấu trúc cây này cũng đảm bảo là không bị vòng lặp sao cho traffic multicast không bị chuyển ngược về cây.
Reverse Path Forwarding
Các router thường phải thực hiện một phép kiểm tra trên tất cả các gói multicast mà nó nhận. Reverse Path Forwarding (RPF) là một công cụ để đảm bảo rằng các gói tin không bị đưa ngược trở về cây multicast ở một vị trí bất kỳ nào đó. Khi một gói tin được nhận trên một cổng của router, ví dụ cổng E0 của router, địa chỉ nguồn của gói sẽ được kiểm tra. Sau đó router sẽ so sánh địa chỉ nguồn này với một entry trong bảng định tuyến unicast. Nếu cột out-going interface của bảng định tuyến cũng đúng bằng cổng nhận gói multicast (tức E0 trong ví dụ này), gói multicast sẽ được xử lý và chuyển ra các nhánh của cây. Nếu cổng là không so trùng, điều này có nghĩa là có một ai đó đã đưa gói vào một vị trí không mong đợi, chuyển gói tin ngược về root. Gói tin lúc này sẽ bị loại bỏ. Để thực hiện phép kiểm tra RPF này, router chạy giao thức PIM phải tìm kiếm địa chỉ nguồn trong bảng định tuyến unicast.
IGMP
Làm thế nào một router biết được các máy cần nghe multicast traffic? Để nhận multicast traffic từ một nguồn, cả nguồn và các máy nhận đầu tiên phải gia nhập (join) vào một nhóm multicast. Nhóm này được xác định thông qua địa chỉ multicast. Một host có thể tham gia vào một nhóm multicast bằng cách gửi các yêu cầu đến router gần nhất. Tác vụ này được thực hiện thông qua giao thức IGMP. IGMPv1 được định nghĩa trong RFC1112 và bản cải tiến của nó, IGMPv2 được định nghĩa trong RFC2236. Khi có vài host muốn tham gia vào nhóm, giao thức PIM sẽ thông báo cho nhau giữa các router và hình thành nên cây multicast giữa các routers.
IGMPv1
Để tham gia vào một nhóm multicast, một host sẽ gửi một thông điệp đăng ký tham gia vào nhóm đến router cục bộ của nó. Thông điệp này có tên là Membership Report IGMP. Thông điệp này sẽ thông báo cho router về địa chỉ multicast mà host muốn tham gia vào. Địa chỉ multicast 224.0.0.1 all-hosts được dùng như địa chỉ đích. Trong thông điệp này có chứa địa chỉ nhóm multicast. Cứ mỗi 60 giây, một router trên mỗi phân đoạn mạng sẽ gửi truy vấn đến tất cả các host để kiểm tra xem các host này có còn quan tâm nhận multicast traffic nữa không? Router này gọi là IGMPv1 Querier và chức năng của nó là mời các host tham gia vào nhóm. Nếu một host muốn tham gia vào một nhóm, hoặc nó muốn tiếp tục nhận traffic từ một nhóm mà nó đã tham gia, nó phải trả lời lại bằng thông điệp membership-report. Các host có thể tham gia vào các nhóm multicast ở bất kỳ thời điểm nào. Tuy nhiên IGMPv1 không có cơ chế để cho phép một host rời khỏi một nhóm nếu host đó không còn quan tâm đến nội dung của nhóm multicast đó. Thay vào đó, router sẽ kết luận là một cổng giao tiếp của bó không còn thuộc về một nhóm multicast nào nếu router không nhận được membership-report trong ba chu kỳ truy vấn liên tiếp. Điều này có nghĩa là, ở chế độ mặc định, các multicast traffic vẫn gửi vào một phân đoạn mạng trong ba chu kỳ truy vấn liên tiếp sau khi tất cả các thành viên của nhóm không còn lắng nghe multicast traffic nữa. Ngoài ra, router không có giữ một danh sách đầy đủ các host thành viên cho từng nhóm multicast. Thay vào đó, nó cần phải lưu những nhóm multicast nào là đang tồn tại trên những cổng nào của nó.
IGMPv2
Phiên bản IGMPv2 giới thiệu vài sự khác biệt so với phiên bản đầu tiên. Các gói tin truy vấn bây giờ được gọi là General Queries. Các gói này có thể gửi tới địa chỉ all-hosts hoặc tới từng nhóm cụ thể. Một cải tiến khác nữa là các host được phép rời khỏi nhóm. Khi một host quyết định rời khỏi một nhóm nó đã tham gia, nó sẽ gửi thông điệp LeaveGroup đến địa chỉ all-router 224.0.0.2. Tất cả các router trên một phân đoạn mạng nội bộ sẽ lưu ý thông điệp này và router truy vấn sẽ tiếp tục quá trình. Router sẽ trả lời thông điệp trên bằng thông điệp truy cập gửi theo nhóm. Thông điệp này sẽ hỏi rằng có còn host nào muốn nhận traffic cho nhóm đó nữa không? Bất cứ host nào cũng phải trả lời lại bằng thông điệp membership report. Nếu khác đi, router sẽ kết luận một cách an toàn là không cần thiết chuyển traffic cho nhóm đó trên phân đoạn mạng đó.
Giao thức PIM
Protocol Independent Multicast (PIM) là một giao thức định tuyến có thể được dùng để chuyển các multicast traffic. PIM hoạt động độc lập vớI các giao thức định tuyến IP vì vậy PIM sử dụng bảng định tuyến IIP và không giữ các bảng multicast routing. Cần chú ý là bảng unicast routing cũng không phụ thuộc vào các giao thức định tuyến vì nhiều giao thức định tuyến có thể đóng góp vào cùng một bảng định tuyến. PIM có thể hoạt động ở hai chế độ:
PIM Dense Mode
PIM Sparse Mode
PIM Sparse Dense Mode (do Cisco đưa ra)
PIM Dense Mode
Các PIM router có thể được cấu hình theo kiểu Dense Mode (còn gọi là PIM-DM) nếu các host tham gia vào multicast group nằm ở khắp nơi trên tất cả các subnet. Địa chỉ multicast nguồn trở thành gốc của cây và cây multicast được xây dựng từ nguốn đến đích. Cơ chế này còn được gọi bằng ký hiệu (S,G) trong đó đường đi từ nguồn đến các thành viên trong nhóm là duy nhất và được xác định.
Cây multicast được xây dựng bằng cách cho phép phát tán các traffic từ nguồn đến tất cả các router trong mạng. Cây sẽ phát triển từ trên xuống dưới. Trong một thờI gian ngắn, các traffic không cần thiết sẽ được lưu chuyển giống như trong broadcast traffic. Tuy nhiên khi các router nhận được traffic cho một nhóm, router sẽ quyết định nó có các máy nhận muốn nhận dữ liệu hay không? Nếu là muốn, router sẽ duy trì tình trạng im lăng và để dòng traffic tiếp tục. Nếu không có host nào đăng ký cho nhóm multicast đó (thông qua IGMP), router sẽ gửi thông điệp Prune đến các router láng giềng của nó (theo hướng về gốc của cây. Nhánh của cây sau đó sẽ bị loại bỏ (prune) sao cho các traffic không cần thiết sẽ không được phát tán về hướng đó.
Cây multicast sẽ được xây dựng theo một làn sóng của các yêu cầu tham gia vào nhóm. Sau đó các switch không có các host tham gia sẽ bị xóa ra khỏi cây. Cây kết quả sau cùng được hiển thị ở hình. kế tiếp.
PIM-DM sẽ nhận biết các thiết bị láng giềng bằng cách trao đổi các gói hello. Thông tin láng giềng này được dùng trước để xây dựng cây đến tất cả các láng giềng. Sau đó, các nhánh của cây sẽ lần lượt được loại bỏ. Nếu một dòng multicast bắt đầu, cây sẽ được xây dựng, cây sẽ chỉ tồn tại khi các thành viên tích cực còn tồn tại. Nếu một host mới đăng ký tham gia nhóm, nhánh của phân đoạn mạng đó sẽ được đính thêm vào cây. Để cấu hình PIM Dense Mode trên một cổng, dùng lệnh
Switch(config-if)# ip pim dense-mode
PIM Sparse Mode
PIM Sparse Mode (PIM-SM) dùng một giải pháp khác. Cây multicast không mở rộng đến router cho đến khi nào một host đã tham gia vào một nhóm. Cây multicast được xây dựng bằng các thành viên ở các node lá và mở rộng ngược về root. Cây được xây dựng từ dưới lên. SM cũng hoạt động dựa trên ý tưởng cấu trúc shared-tree, trong đó gốc của cây không nhất thiết là nguồn của multicast. Thay vào đó, root là router PIM-SM thường được đặt ở trung tâm của mạng. Router làm gốc này gọi là Rendezvous Point (RP). Cây từ điểm RP đến các thành viên thật ra là một cây con của cây từ nguồn đến các thành viên. Nếu một router ở bất kỳ đâu trong mạng có thể đăng ký với RP, cấu trúc cây này sẽ hoàn tất. Chế độ spare-mode còn được gọi là Shared tree. Các dòng multicast được mô tả như (*,G) bởi vì cây luôn cho phép bất cứ nguồn nào gửi đến một nhóm. Khi một host tham gia vào một nhóm multicast dùng IGMP, router cục bộ sẽ chuyển các thông điệp Membership report về gốc của cây multicast. Mỗi router dọc theo đường đi sẽ thêm nhánh đó vào cây dùng chung shared-tree. Quá trình loại bỏ nhanh chỉ thực hiện khi một thành viên của nhóm bị xóa ra khỏi một nhóm. Quá trình này được hiển thị ở hình dưới đây:
Chú ý là quá trình này chỉ bao gồm 1 bước. Các router không tham gia vào nhóm sẽ không bị loại bỏ vì nó không bao giờ là một thành phần của cây.
Cấu hình mulaticast Dense-mode.
Giới thiệu sơ về Multicas Dense-mode.
Đối với cấu hình dense mode thì router chạy multicast khi nhận được gói multicast của một group từ source tức từ upstream của của nó là một interface nào đó thì nó sẻ truyền ra tất cả các cổng downstream của nó đến dích. Một Router chạy multicast dense mode thì nó sẻ chỉ ra được interface nào là upstream tức chiều hướng về source, và các interface downstream của nó đến các client có dăng ký multicast, tức các interface có chấp nhận các gói Join/Prune message. Đối với các router trong cùng một sêgment thì tương tự như trong ospf thì nó sẻ chọn ra một router có RouterID cao nhất để làm DR. Và router có RouterID nhỏ nhất làm IGMP querier. Một Group được ký hiệu như sau (Source, Group)
Cấu hình cơ bản
Trước hết ta enable multicast-routing ở global mode
Router(config)#ip multicast-routing
Đối với multicast thì trước hết ta phải enable dense mode trên tất cả các interface của tất cả các router chạy multicast trong đồ hình
Router(config-if)#ip pim dense-mode
Cấu hình multicast Sparse-mode
Giới thệu về Multicast Sparse-mode
Đối với Sparse mode thì ta phải chọn ra một router làm core gọi là RP(Rendevous Point) nó sẻ tiếp nhận tất cả các gói multicast từ source và phân phối lại đến cho các client. Đối với mô hình này được ứng dụng cho các mạng diẹn rông, vì dense mode không còn thích hợp nữa, lý do là dense tạo ra số lượng entry quá lớn cho các router. Đối với sparse mode thì source được coi như là ở RP do dó một group được ký hiệu như sau (*,Group). Có hai cách cấu hình:
Thứ nhất là cấu hình tĩnh: ta phải định nghĩa RP trên tất cả các router chạy multicast.
Ta phải định nghĩa một map agent nó có nhiệm vụ nhận tất cả các gói từ các RPC(RP candidate) để chọn RPC nào làm RP của mạng.
Nguyên tắc chọn theo trình tự như sau
Router có priority nhỏ nhất
Hash function dựa vào Group prefix, hash mask, RPC address
Địa chỉ IP cao nhật
Quá trình chọn DR và IGMP querier tương tự như trưòng hợp ở dense mode. Tuy nhiên đối với các router cisco thì việc chạy multicast sparse mode sẻ gây quá tải cho RP do đó mà có một giải pháp đó là, RP sẻ tự động chuển qua SPT(shortest path tree) tức là group (Source, Group) chứ không còn là (*, Group) nữa default thì Các router của sẻ tự động chuyển qua SPT. Tuy nhiên ta có thể cấu hình để các router chuyển sang SPT theo tải hoặc không cho chuyển sang SPT , mà chạy (*, Group) luôn
Cấu hình
Tương tự như trên ta cũng phải enable multicast-routing trên global mode
Router(config)#ip multicast-routing
Sau đó enable multicacst trên tất cả các cổng gaio tiếp có chạy multicast của tất cả các router có chạy multicast.
Router(config-if)#ip pim sparse-mode
Đối với cấu hình tĩnh thì ta sẻ dụng lệnh sau định nghĩa RP
Router(config)#ip pim rp-address address
Đối với cấu hình động thì ta định nghĩa RPC và Map agent
Định nghĩa RPC
Router(config)#ip pim send-rp-announce interface scope number
Trong lệnh này thì ta interface ta có thể bất kỳ interace nào của router, scpe có ý nghĩa là số hop tối đa mà có thể đi được.
Định nghĩa map agent
Router(config)#ip pim send-rp-discovery interface scope number
Các yếu tố tương tự như ở lệnh trên
Để cấu hình PIM Sparse Mode trên một cổng, dùng lệnh sau:
Switch(config-if)# ip pim sparse-mode
PIM Sparse-Dense Mode
PIM có khả năng hỗ trợ cả hai chế độ Dense và Sparse Mode bởi vì cả hai tồn tại trên những nhóm multicast khác nhau trên một mạng. Cisco cho phép chế độ lai sparse-dense mode cho phép một PIM router dùng chế độ dense hay chế độ sparse tùy thuộc vào từng nhóm. Nếu một nhóm có RP được định nghĩa, Sparse-mode sẽ được dùng, nếu không có, dense-mode sẽ được dùng. Để cấu hình một router chạy sparse-dense mode trên một cổng giao tiếp, dùng lệnh:
Switch(config-if)# ip pim sparse-dense-mode
PIM Version 1
Đối với các router chạy PIMv1, các router RP có thể được cấu hình bằng tay hoặc theo cơ chế tự động. Để chỉ định một router là RP, dùng lệnh sau:
Switch(config)# ip pim rp-address ip-address [ access-list-number] [override]
Ta có thể giới hạn phạm vi các nhóm multicast được hỗ trợ bởi RP bằng cách dùng một access-list. Từ khóa overrise cho phép RP được ưu tiên hơn bất cứ một RP nào được bầu chọn bời quá trình tự động. RP phải được định nghĩa trên tất cả các vùng mạng chạy PIM, kể cả trên router RP. Cisco cũng cung cấp một phương thức để tự động thông báo về PIM-SM cho một nhóm. Phương thức này gọi là Auto-RP. Quá trình này được thực hiện bằng cách chỉ ra một router nằm ở trung tâm và các router kết nối vào nó gọi là mapping agent. Các mapping agent sẽ học thông tin của tất cả các ứng cử viên cho RP. Các router muốn làm ứng cử viên phảI gửI ra một thông điệp Cisco-RP-Announce về địa chỉ multicast 224.0.1.39. Để định nghĩa router như một mapping agent, dùng lệnh:
Switch(config)# ip pim send-rp-discovery scope ttl
Router mapping agent sẽ gửi các thông tin ánh xạ từ RP-nhóm đến tất cả các PIM router khác dùng thông điệp Cisco-RP-Discovery về địa chỉ 224.0.1.40. Giá trị Time-to-live được thiết lập trong những thông điệp này hạn chế tầm vực của thông địêp này. Thông số này sẽ chỉ ra là thông tin sẽ còn hợp lệ trong bao nhiêu hop nữa. Người quản trị phải định nghĩa tường minh các ứng cử viên cho RP. Khi một router được xem như là RP, nó sẽ bắt đầu gửi các thông điệp đến router mapping agent. Hãy cấu hình router như RP bằng lệnh:
Switch(config)# ip pim send-rp-announce type mod/num scope ttl group-list access-listnumber
Các cổng giao tiếp sẽ quảng bá địa chỉ router RP. Phạm vi của thông địêp quảng bá này sẽ bị giới hạn bởi thông số TTL. Router cũng sẽ quảng bá chính nó như là một candidate RP cho nhóm được định nghĩa trong access-list.
Switching Multicast Traffic
Các router hoặc các MLS switch có thể xây dựng các cây multicast và chuyển các gói tin đi một cách hiệu quả. Tuy nhiên ở lớp 2, một switch chỉ kiểm tra phần header của frame Ethernet để tìm địa chỉ nguồn và địa chỉ đích. Các switch này không thể hoạt động ‘theo yêu cầu’ giống như router. Thông tin tốt nhất mà một switch biết được là địa chỉ multicast đích và khi đó frame đó cần phải được phát tán ra tất cả các cổng của vlan. Có hai phương thức được phát triển để cho phép các switch chuyển các gói tin multicast một cách thông minh: dùng IGMP snooping và dùng CGMP. Một phương thức đòi hỏi phần cứng mạnh, phương thức kia thì học hỏi thông tin từ các router láng giềng.
IGMP Snooping
Trong chế độ hoạt động bình thường, một host muốn tham gia vào một nhóm multicast phải liên lạc với một router gateway để router đưa host đó vào nhóm multicast. IGMP snooping cho phép một switch lắng nghe các thông điệp IGMP membership report này sao cho nó có thể tìm ra host nào đang yêu cầu nhóm nào. Để tham gia vào một nhóm, một host phải gửi các thông điệp multicast membership report về chính địa chỉ multicast của nhóm đó. Một switch L2 phải lắng nghe đến tất cả các multicast frame để tìm ra thông tin IGMP. Đây rõ ràng là một gánh nặng cho CPU của switch. Một thiết bị L3 switch thì có lợi thế rõ ràng hơn, nó có thể tách ra thông tin L3 trong một frame. Kiểu switch này phải lắng nghe mọi gói IGMP. Khi một thông địêp membership report được lắng nghe, switch sẽ thêm địa chỉ MAC của nhóm multicast vào bảng CAM của nó cùng với port nguồn nơi mà một gói IGMP được nhận. Tác vụ này sẽ liên kết địa chỉ nhóm với các host đã yêu cầu tham gia nhóm. Khi các host khác cũng yêu cầu tham gia nhóm, các switchport tương ứng sẽ được thêm vào bảng CAM. Khi có một frame cần đến một địa chỉ multicast, nó có thể được nhân bản ra chính xác các cổng của các host nhận. Với IGMP snooping, có hai trường hợp đặc biệt của thành viên nhóm trong bảng CAM:
Tất cả các địa chỉ IGMP là nhận biết bởi switch (học động) cũng sẽ được lưu trong bảng CAM. Các frame multicast phải được nhân bản về phía các router để các traffic này có thể được route nếu cần thiết.
CPU của switch cũng là một thành viên của nhóm multicast vì nó có thể xem các gói IGMP đến và đi. Chỉ có traffic của IGMP là được xử lý. CPU sẽ không kiểm tra các frame multicast khác. IGMP snooping được cho phép trên tất cả các cổng của switch và các interface vlan. Các switch 2950,3550,4500 và 6500 là có hỗ trợ IGMP snooping. Để cho phép hoặc tắt IGMP, dùng lệnh
Switch(config)# [no] ip igmp snooping
CGMP
Khi một L2 switch không thể thực hiện tác vụ IGMP snooping, một router multicast láng giềng sẽ trợ giúp. Cisco phát triển ra một giao thức là Cisco Group Membership Protocol (CGMP) nhằm mục đích này. Một router hoặc một multilater switch được cấu hình cho định tuyến multicast có thể được cấu hình cho CGMP. Khi các host gửi các thông điệp membership report để tham gia và rời khỏi một nhóm, Router CGMP sẽ trung chuyển các thông điệp này đến các switch quan tâm. Các thông điệp CGMP dùng các địa chỉ multicast nổi tiếng là 0100.0cdd.dddd. Theo định nghĩa, địa chỉ nhóm multicast này sẽ được phát tán như là một trường hợp đặc biệt sao cho các thông điệp. CGMP có thể được truyền trên các non-CGMP switch. Các thông điệp CGMP bao gồm địa chỉ MAC của host cùng với địa chỉ MAC của nhóm multicast nó muốn tham gia hay rời bỏ. Khi một layer 2 switch nhận thông điệp CGMP này, tác vụ đơn giản của nó là thêm vào địa chỉ nhóm multicast và các host của nhóm đó vào bảng CAM. Router sẽ trở thành thiết bị “trợ thính” cho một switch trong việc lắng nghe các thông điệp CGMP.
Ở chế độ mặc định, CGMP là tắt trên tất cả các cổng của multicast router. Để cho phép, dùng lệnh
Switch(config-if)# ip cgmp
Chỉ có router multicast phải được cấu hình cho CGMP. tất cả các IOS-based L2 switch đều có CGMP cho phép ở chế độ mặc định, vì vậy switch sẽ tự động xử lý CGMP từ routers.
Tổng quan về multicast
Có ba kiểu truyền IP traffic trên router và switch:
Unicast: Các gói tin được gửi từ một địa chỉ nguồn đến một địa chỉ đích. Một router hoặc một thiết bị lớp 3 sẽ chuyển các gói tin bằng cách tìm địa chỉ đích trong bảng định tuyến. Nếu một thiết bị là L2, nó chỉ cần dựa vào địa chỉ MAC.
Broadcast: Các gói tin được gừi từ một máy nguồn đến một địa chỉ đích broadcast. Địa chỉ đích có thể là địa chỉ tất cả các hosts (255.255.255.255) hoặc là một phần của địa chỉ subnet. Một router hoặc một L3 switch sẽ không cho phép chuyển các dữ liệu broadcast này. Một thiết bị L2 sẽ cho phép phát tán broadcast traffic ra tất cả các cổng của nó.
Multicast: Các gói được gửi từ một địa chỉ nguồn đến một nhóm các máy tính. Địa chỉ đích tượng trưng bằng các hosts muốn nhận traffic này. Mặc định, một router hoặc một L3 switch sẽ không chuyển các gói tin này trừ khi phảI cấu hình multicast routing. Một thiết bị L2 switch không thể nhận biết được vị trí của địa chỉ multicast đích. Tất cả các gói sẽ được phát tán ra tất cả các port ở chế độ mặc định.
Có hai thái cực được mô tả ở đây. Cơ chế dùng unicast thì dữ liệu sẽ đi từ host đến host; broadcast thì traffic sẽ đi đến tất cả các host trên phân đoạn mạng đó. Cơ chế multicast sẽ nằm giữa hai thái cực này, trong đó máy nguồn chỉ gửi những gói tin từ một host đến các người dùng muốn nhận loại traffic đó. Nhóm này gọi là nhóm multicast. Các máy nhận multicast traffic có thể nằm ở bất cứ nơi nào chứ không chỉ trên phân đoạn mạng cục bộ. Các traffic dạng multicast thường là một chiều (unidirectional). Do có nhiều host nhận cùng một dữ liệu, nên thông thường các gói tin không được phép gửi ngược về máy nguồn trên cơ chế multicast. Một host đích sẽ trả traffic ngược về nguồn theo cơ chế unicast. Cơ chế multicast cũng sẽ được truyền theo kiểu phi-kết-nối (connectionless). Multicast dùng UDP chứ không dùng TCP. Các host muốn nhận dữ liệu từ một nguồn multicast có thể tham gia hoặc rời khỏi một nhóm multicast ở bất kỳ thời điểm nào. Hơn nữa, một host sẽ quyến định có trở thành thành viên của một hay nhiều nhóm multicast hay không . Nguyên tắc cần quan tâm là sẽ hoạch định làm thế nào để phân phối các multicast traffic đến các thành viên của nhóm mà không ảnh hưởng đến các thành viên ngoài nhóm.
Địa chỉ multicast:
Các router và switch phảI có phương thức để phân biệt traffic dạng multicast vớI dạng unicast hay broadcast. Điều này thực hiện thông qua việc gán địa chỉ IP, bằng cách dùng địa chỉ lớp D từ 224.0.0.0 đến 239.255.255.255 chỉ cho multicast. Các thiết bị mạng có thể nhanh chóng lọc ra các địa chỉ multicast bằng cách đọc 4 bit bên trái của một địa chỉ. Bốn bit này của một địa chỉ multicast luôn luôn bằng 1110. Làm thế nào mà một router và switch kết hợp một địa chỉ multicast của IP với một địa chỉ MAC. Do không có cơ chế tương đương với cơ chế ARP, một dạng giá trị đặc biệt dành riêng cho địa chỉ MAC của multicast sẽ được dùng. Các địa chỉ này bắt đầu bằng 0100.5e. Phần 28 bit sau của địa chỉ multicast Ip sẽ được ánh xạ vào 23 bit thấp của địa chỉ MAC bằng một giải thuật đơn giản.
Hình trên cho thấy cơ chế ánh xạ địa chỉ. Chỉ có 23 bit cuối của địa chỉ là được chép từ địa chỉ IP sang địa chỉ MAC. Tuy nhiên chú ý rằng có 5 bit của địa chỉ IP không được chuyển sang địa chỉ MAC. Khả năng này làm cho nảy sinh một vấn đề là có thể có 32 địa chỉ MAC khác nhau có thể ánh xạ vào cùng một địa chỉ MAC. Do sự nhập nhằng này, một host multicast có một vấn đề nhỏ khi nó nhận một Ethernet frame của một địa chỉ multicast. Một MAC có thể tương ứng với 32 địa chỉ multicast khác nhau. Vì vậy, khi một host phải nhận và kiểm tra tất cả các frame có MAC mà nó quan tâm. Sau đó host này phải kiểm tra phần địa chỉ IP bên trong mỗi frame để nhận ra phần địa chỉ của từng nhóm multicast.
Một vài không gian địa chỉ được dành riêng:
Toàn bộ không gian địa chỉ multicast:224.0.0.0-239.255.255.255
Địa chỉ link-local: 224.0.0.0-224.0.0.255 được dùng bởi các giao thức định tuyến. Router sẽ không chuyển các gói tin có địa chỉ này. Các địa chỉ bao gồm địa chỉ tất cả các host all-hosts 224.0.0.1, tất cả các router 224.0.0.2, tất cả các OSPF routers 224.0.0.5…Đây là địa chỉ các nhóm cố định vì các địa chỉ này được định nghĩa trước.
Tầm địa chỉ dành cho quản trị (239.0.0.0-239.255.255.255) được dùng trong các vùng multicast riêng, giống như dãy địa chỉ dành riêng trong RFC1918. Địa chỉ này không được route giữa các domain nên nó có thể được dùng lại nhiều lần.
Địa chỉ toàn cục (224.0.1.0-238.255.255.255) được dùng bởi bất cứ đối tượng nào. Các địa chỉ này có thể được route trên Internet, vì vậy địa chỉ này phải duy nhất.
Định tuyến cho traffic multicast
Các traffic IP phải được định tuyến giống như bất cứ một gói tin L3 nào. Sự khác nhau là ở điểm cần phải biết để chuyển gói tin về đâu. Các gói tin L3 dạng unicast chỉ có một cổng ra duy nhất trên router (ngay cả khi có quá trình load-balancing xảy ra), trong khi multicast traffic có thể được chuyển mạch ra nhiều cổng , tuỳ thuộc vào các máy nhận nằm ở đâu. Một vài giao thức định tuyến multicast hiện có. Bài viết này tập trung vào PIM. Đầu tiên, ta phải cho phép định tuyến multicast bằng lệnh
Switch(config)# ip multicast-routing
Cây Multicast
Các router hoặc các multilayer switch trong một mạng phải xác định một tuyến đường để phân phối các gói tin multicast từ máy nguồn đến từng máy nhận. Khi đó, toàn bộ mạng giống như một cấu trúc cây, trong đó gốc của cây là nguồn của luồng traffic đó. Mỗi router dọc theo đường đi sẽ là một nhánh rẽ của cây. Nếu một router biết tất cả các địa chỉ multicast, router cũng phải biết cần phải nhân bản luồng multicast đó ra những nhánh nào của cây. Một vài router không có các máy nhận trong các phân đoạn mạng của nó thì các router đó sẽ không chuyển traffic. Các router khác sẽ có thể có các máy nhận multicast traffic. Cấu trúc cây này tương tự như cấu trúc cây Spanning Tree vì nó có một root và các lá. Cấu trúc cây này cũng đảm bảo là không bị vòng lặp sao cho traffic multicast không bị chuyển ngược về cây.
Reverse Path Forwarding
Các router thường phải thực hiện một phép kiểm tra trên tất cả các gói multicast mà nó nhận. Reverse Path Forwarding (RPF) là một công cụ để đảm bảo rằng các gói tin không bị đưa ngược trở về cây multicast ở một vị trí bất kỳ nào đó. Khi một gói tin được nhận trên một cổng của router, ví dụ cổng E0 của router, địa chỉ nguồn của gói sẽ được kiểm tra. Sau đó router sẽ so sánh địa chỉ nguồn này với một entry trong bảng định tuyến unicast. Nếu cột out-going interface của bảng định tuyến cũng đúng bằng cổng nhận gói multicast (tức E0 trong ví dụ này), gói multicast sẽ được xử lý và chuyển ra các nhánh của cây. Nếu cổng là không so trùng, điều này có nghĩa là có một ai đó đã đưa gói vào một vị trí không mong đợi, chuyển gói tin ngược về root. Gói tin lúc này sẽ bị loại bỏ. Để thực hiện phép kiểm tra RPF này, router chạy giao thức PIM phải tìm kiếm địa chỉ nguồn trong bảng định tuyến unicast.
IGMP
Làm thế nào một router biết được các máy cần nghe multicast traffic? Để nhận multicast traffic từ một nguồn, cả nguồn và các máy nhận đầu tiên phải gia nhập (join) vào một nhóm multicast. Nhóm này được xác định thông qua địa chỉ multicast. Một host có thể tham gia vào một nhóm multicast bằng cách gửi các yêu cầu đến router gần nhất. Tác vụ này được thực hiện thông qua giao thức IGMP. IGMPv1 được định nghĩa trong RFC1112 và bản cải tiến của nó, IGMPv2 được định nghĩa trong RFC2236. Khi có vài host muốn tham gia vào nhóm, giao thức PIM sẽ thông báo cho nhau giữa các router và hình thành nên cây multicast giữa các routers.
IGMPv1
Để tham gia vào một nhóm multicast, một host sẽ gửi một thông điệp đăng ký tham gia vào nhóm đến router cục bộ của nó. Thông điệp này có tên là Membership Report IGMP. Thông điệp này sẽ thông báo cho router về địa chỉ multicast mà host muốn tham gia vào. Địa chỉ multicast 224.0.0.1 all-hosts được dùng như địa chỉ đích. Trong thông điệp này có chứa địa chỉ nhóm multicast. Cứ mỗi 60 giây, một router trên mỗi phân đoạn mạng sẽ gửi truy vấn đến tất cả các host để kiểm tra xem các host này có còn quan tâm nhận multicast traffic nữa không? Router này gọi là IGMPv1 Querier và chức năng của nó là mời các host tham gia vào nhóm. Nếu một host muốn tham gia vào một nhóm, hoặc nó muốn tiếp tục nhận traffic từ một nhóm mà nó đã tham gia, nó phải trả lời lại bằng thông điệp membership-report. Các host có thể tham gia vào các nhóm multicast ở bất kỳ thời điểm nào. Tuy nhiên IGMPv1 không có cơ chế để cho phép một host rời khỏi một nhóm nếu host đó không còn quan tâm đến nội dung của nhóm multicast đó. Thay vào đó, router sẽ kết luận là một cổng giao tiếp của bó không còn thuộc về một nhóm multicast nào nếu router không nhận được membership-report trong ba chu kỳ truy vấn liên tiếp. Điều này có nghĩa là, ở chế độ mặc định, các multicast traffic vẫn gửi vào một phân đoạn mạng trong ba chu kỳ truy vấn liên tiếp sau khi tất cả các thành viên của nhóm không còn lắng nghe multicast traffic nữa. Ngoài ra, router không có giữ một danh sách đầy đủ các host thành viên cho từng nhóm multicast. Thay vào đó, nó cần phải lưu những nhóm multicast nào là đang tồn tại trên những cổng nào của nó.
IGMPv2
Phiên bản IGMPv2 giới thiệu vài sự khác biệt so với phiên bản đầu tiên. Các gói tin truy vấn bây giờ được gọi là General Queries. Các gói này có thể gửi tới địa chỉ all-hosts hoặc tới từng nhóm cụ thể. Một cải tiến khác nữa là các host được phép rời khỏi nhóm. Khi một host quyết định rời khỏi một nhóm nó đã tham gia, nó sẽ gửi thông điệp LeaveGroup đến địa chỉ all-router 224.0.0.2. Tất cả các router trên một phân đoạn mạng nội bộ sẽ lưu ý thông điệp này và router truy vấn sẽ tiếp tục quá trình. Router sẽ trả lời thông điệp trên bằng thông điệp truy cập gửi theo nhóm. Thông điệp này sẽ hỏi rằng có còn host nào muốn nhận traffic cho nhóm đó nữa không? Bất cứ host nào cũng phải trả lời lại bằng thông điệp membership report. Nếu khác đi, router sẽ kết luận một cách an toàn là không cần thiết chuyển traffic cho nhóm đó trên phân đoạn mạng đó.
Giao thức PIM
Protocol Independent Multicast (PIM) là một giao thức định tuyến có thể được dùng để chuyển các multicast traffic. PIM hoạt động độc lập vớI các giao thức định tuyến IP vì vậy PIM sử dụng bảng định tuyến IIP và không giữ các bảng multicast routing. Cần chú ý là bảng unicast routing cũng không phụ thuộc vào các giao thức định tuyến vì nhiều giao thức định tuyến có thể đóng góp vào cùng một bảng định tuyến. PIM có thể hoạt động ở hai chế độ:
PIM Dense Mode
PIM Sparse Mode
PIM Sparse Dense Mode (do Cisco đưa ra)
PIM Dense Mode
Các PIM router có thể được cấu hình theo kiểu Dense Mode (còn gọi là PIM-DM) nếu các host tham gia vào multicast group nằm ở khắp nơi trên tất cả các subnet. Địa chỉ multicast nguồn trở thành gốc của cây và cây multicast được xây dựng từ nguốn đến đích. Cơ chế này còn được gọi bằng ký hiệu (S,G) trong đó đường đi từ nguồn đến các thành viên trong nhóm là duy nhất và được xác định.
Cây multicast được xây dựng bằng cách cho phép phát tán các traffic từ nguồn đến tất cả các router trong mạng. Cây sẽ phát triển từ trên xuống dưới. Trong một thờI gian ngắn, các traffic không cần thiết sẽ được lưu chuyển giống như trong broadcast traffic. Tuy nhiên khi các router nhận được traffic cho một nhóm, router sẽ quyết định nó có các máy nhận muốn nhận dữ liệu hay không? Nếu là muốn, router sẽ duy trì tình trạng im lăng và để dòng traffic tiếp tục. Nếu không có host nào đăng ký cho nhóm multicast đó (thông qua IGMP), router sẽ gửi thông điệp Prune đến các router láng giềng của nó (theo hướng về gốc của cây. Nhánh của cây sau đó sẽ bị loại bỏ (prune) sao cho các traffic không cần thiết sẽ không được phát tán về hướng đó.
Cây multicast sẽ được xây dựng theo một làn sóng của các yêu cầu tham gia vào nhóm. Sau đó các switch không có các host tham gia sẽ bị xóa ra khỏi cây. Cây kết quả sau cùng được hiển thị ở hình. kế tiếp.
PIM-DM sẽ nhận biết các thiết bị láng giềng bằng cách trao đổi các gói hello. Thông tin láng giềng này được dùng trước để xây dựng cây đến tất cả các láng giềng. Sau đó, các nhánh của cây sẽ lần lượt được loại bỏ. Nếu một dòng multicast bắt đầu, cây sẽ được xây dựng, cây sẽ chỉ tồn tại khi các thành viên tích cực còn tồn tại. Nếu một host mới đăng ký tham gia nhóm, nhánh của phân đoạn mạng đó sẽ được đính thêm vào cây. Để cấu hình PIM Dense Mode trên một cổng, dùng lệnh
Switch(config-if)# ip pim dense-mode
PIM Sparse Mode
PIM Sparse Mode (PIM-SM) dùng một giải pháp khác. Cây multicast không mở rộng đến router cho đến khi nào một host đã tham gia vào một nhóm. Cây multicast được xây dựng bằng các thành viên ở các node lá và mở rộng ngược về root. Cây được xây dựng từ dưới lên. SM cũng hoạt động dựa trên ý tưởng cấu trúc shared-tree, trong đó gốc của cây không nhất thiết là nguồn của multicast. Thay vào đó, root là router PIM-SM thường được đặt ở trung tâm của mạng. Router làm gốc này gọi là Rendezvous Point (RP). Cây từ điểm RP đến các thành viên thật ra là một cây con của cây từ nguồn đến các thành viên. Nếu một router ở bất kỳ đâu trong mạng có thể đăng ký với RP, cấu trúc cây này sẽ hoàn tất. Chế độ spare-mode còn được gọi là Shared tree. Các dòng multicast được mô tả như (*,G) bởi vì cây luôn cho phép bất cứ nguồn nào gửi đến một nhóm. Khi một host tham gia vào một nhóm multicast dùng IGMP, router cục bộ sẽ chuyển các thông điệp Membership report về gốc của cây multicast. Mỗi router dọc theo đường đi sẽ thêm nhánh đó vào cây dùng chung shared-tree. Quá trình loại bỏ nhanh chỉ thực hiện khi một thành viên của nhóm bị xóa ra khỏi một nhóm. Quá trình này được hiển thị ở hình dưới đây:
Chú ý là quá trình này chỉ bao gồm 1 bước. Các router không tham gia vào nhóm sẽ không bị loại bỏ vì nó không bao giờ là một thành phần của cây.
Cấu hình mulaticast Dense-mode.
Giới thiệu sơ về Multicas Dense-mode.
Đối với cấu hình dense mode thì router chạy multicast khi nhận được gói multicast của một group từ source tức từ upstream của của nó là một interface nào đó thì nó sẻ truyền ra tất cả các cổng downstream của nó đến dích. Một Router chạy multicast dense mode thì nó sẻ chỉ ra được interface nào là upstream tức chiều hướng về source, và các interface downstream của nó đến các client có dăng ký multicast, tức các interface có chấp nhận các gói Join/Prune message. Đối với các router trong cùng một sêgment thì tương tự như trong ospf thì nó sẻ chọn ra một router có RouterID cao nhất để làm DR. Và router có RouterID nhỏ nhất làm IGMP querier. Một Group được ký hiệu như sau (Source, Group)
Cấu hình cơ bản
Trước hết ta enable multicast-routing ở global mode
Router(config)#ip multicast-routing
Đối với multicast thì trước hết ta phải enable dense mode trên tất cả các interface của tất cả các router chạy multicast trong đồ hình
Router(config-if)#ip pim dense-mode
Cấu hình multicast Sparse-mode
Giới thệu về Multicast Sparse-mode
Đối với Sparse mode thì ta phải chọn ra một router làm core gọi là RP(Rendevous Point) nó sẻ tiếp nhận tất cả các gói multicast từ source và phân phối lại đến cho các client. Đối với mô hình này được ứng dụng cho các mạng diẹn rông, vì dense mode không còn thích hợp nữa, lý do là dense tạo ra số lượng entry quá lớn cho các router. Đối với sparse mode thì source được coi như là ở RP do dó một group được ký hiệu như sau (*,Group). Có hai cách cấu hình:
Thứ nhất là cấu hình tĩnh: ta phải định nghĩa RP trên tất cả các router chạy multicast.
Ta phải định nghĩa một map agent nó có nhiệm vụ nhận tất cả các gói từ các RPC(RP candidate) để chọn RPC nào làm RP của mạng.
Nguyên tắc chọn theo trình tự như sau
Router có priority nhỏ nhất
Hash function dựa vào Group prefix, hash mask, RPC address
Địa chỉ IP cao nhật
Quá trình chọn DR và IGMP querier tương tự như trưòng hợp ở dense mode. Tuy nhiên đối với các router cisco thì việc chạy multicast sparse mode sẻ gây quá tải cho RP do đó mà có một giải pháp đó là, RP sẻ tự động chuển qua SPT(shortest path tree) tức là group (Source, Group) chứ không còn là (*, Group) nữa default thì Các router của sẻ tự động chuyển qua SPT. Tuy nhiên ta có thể cấu hình để các router chuyển sang SPT theo tải hoặc không cho chuyển sang SPT , mà chạy (*, Group) luôn
Cấu hình
Tương tự như trên ta cũng phải enable multicast-routing trên global mode
Router(config)#ip multicast-routing
Sau đó enable multicacst trên tất cả các cổng gaio tiếp có chạy multicast của tất cả các router có chạy multicast.
Router(config-if)#ip pim sparse-mode
Đối với cấu hình tĩnh thì ta sẻ dụng lệnh sau định nghĩa RP
Router(config)#ip pim rp-address address
Đối với cấu hình động thì ta định nghĩa RPC và Map agent
Định nghĩa RPC
Router(config)#ip pim send-rp-announce interface scope number
Trong lệnh này thì ta interface ta có thể bất kỳ interace nào của router, scpe có ý nghĩa là số hop tối đa mà có thể đi được.
Định nghĩa map agent
Router(config)#ip pim send-rp-discovery interface scope number
Các yếu tố tương tự như ở lệnh trên
Để cấu hình PIM Sparse Mode trên một cổng, dùng lệnh sau:
Switch(config-if)# ip pim sparse-mode
PIM Sparse-Dense Mode
PIM có khả năng hỗ trợ cả hai chế độ Dense và Sparse Mode bởi vì cả hai tồn tại trên những nhóm multicast khác nhau trên một mạng. Cisco cho phép chế độ lai sparse-dense mode cho phép một PIM router dùng chế độ dense hay chế độ sparse tùy thuộc vào từng nhóm. Nếu một nhóm có RP được định nghĩa, Sparse-mode sẽ được dùng, nếu không có, dense-mode sẽ được dùng. Để cấu hình một router chạy sparse-dense mode trên một cổng giao tiếp, dùng lệnh:
Switch(config-if)# ip pim sparse-dense-mode
PIM Version 1
Đối với các router chạy PIMv1, các router RP có thể được cấu hình bằng tay hoặc theo cơ chế tự động. Để chỉ định một router là RP, dùng lệnh sau:
Switch(config)# ip pim rp-address ip-address [ access-list-number] [override]
Ta có thể giới hạn phạm vi các nhóm multicast được hỗ trợ bởi RP bằng cách dùng một access-list. Từ khóa overrise cho phép RP được ưu tiên hơn bất cứ một RP nào được bầu chọn bời quá trình tự động. RP phải được định nghĩa trên tất cả các vùng mạng chạy PIM, kể cả trên router RP. Cisco cũng cung cấp một phương thức để tự động thông báo về PIM-SM cho một nhóm. Phương thức này gọi là Auto-RP. Quá trình này được thực hiện bằng cách chỉ ra một router nằm ở trung tâm và các router kết nối vào nó gọi là mapping agent. Các mapping agent sẽ học thông tin của tất cả các ứng cử viên cho RP. Các router muốn làm ứng cử viên phảI gửI ra một thông điệp Cisco-RP-Announce về địa chỉ multicast 224.0.1.39. Để định nghĩa router như một mapping agent, dùng lệnh:
Switch(config)# ip pim send-rp-discovery scope ttl
Router mapping agent sẽ gửi các thông tin ánh xạ từ RP-nhóm đến tất cả các PIM router khác dùng thông điệp Cisco-RP-Discovery về địa chỉ 224.0.1.40. Giá trị Time-to-live được thiết lập trong những thông điệp này hạn chế tầm vực của thông địêp này. Thông số này sẽ chỉ ra là thông tin sẽ còn hợp lệ trong bao nhiêu hop nữa. Người quản trị phải định nghĩa tường minh các ứng cử viên cho RP. Khi một router được xem như là RP, nó sẽ bắt đầu gửi các thông điệp đến router mapping agent. Hãy cấu hình router như RP bằng lệnh:
Switch(config)# ip pim send-rp-announce type mod/num scope ttl group-list access-listnumber
Các cổng giao tiếp sẽ quảng bá địa chỉ router RP. Phạm vi của thông địêp quảng bá này sẽ bị giới hạn bởi thông số TTL. Router cũng sẽ quảng bá chính nó như là một candidate RP cho nhóm được định nghĩa trong access-list.
Switching Multicast Traffic
Các router hoặc các MLS switch có thể xây dựng các cây multicast và chuyển các gói tin đi một cách hiệu quả. Tuy nhiên ở lớp 2, một switch chỉ kiểm tra phần header của frame Ethernet để tìm địa chỉ nguồn và địa chỉ đích. Các switch này không thể hoạt động ‘theo yêu cầu’ giống như router. Thông tin tốt nhất mà một switch biết được là địa chỉ multicast đích và khi đó frame đó cần phải được phát tán ra tất cả các cổng của vlan. Có hai phương thức được phát triển để cho phép các switch chuyển các gói tin multicast một cách thông minh: dùng IGMP snooping và dùng CGMP. Một phương thức đòi hỏi phần cứng mạnh, phương thức kia thì học hỏi thông tin từ các router láng giềng.
IGMP Snooping
Trong chế độ hoạt động bình thường, một host muốn tham gia vào một nhóm multicast phải liên lạc với một router gateway để router đưa host đó vào nhóm multicast. IGMP snooping cho phép một switch lắng nghe các thông điệp IGMP membership report này sao cho nó có thể tìm ra host nào đang yêu cầu nhóm nào. Để tham gia vào một nhóm, một host phải gửi các thông điệp multicast membership report về chính địa chỉ multicast của nhóm đó. Một switch L2 phải lắng nghe đến tất cả các multicast frame để tìm ra thông tin IGMP. Đây rõ ràng là một gánh nặng cho CPU của switch. Một thiết bị L3 switch thì có lợi thế rõ ràng hơn, nó có thể tách ra thông tin L3 trong một frame. Kiểu switch này phải lắng nghe mọi gói IGMP. Khi một thông địêp membership report được lắng nghe, switch sẽ thêm địa chỉ MAC của nhóm multicast vào bảng CAM của nó cùng với port nguồn nơi mà một gói IGMP được nhận. Tác vụ này sẽ liên kết địa chỉ nhóm với các host đã yêu cầu tham gia nhóm. Khi các host khác cũng yêu cầu tham gia nhóm, các switchport tương ứng sẽ được thêm vào bảng CAM. Khi có một frame cần đến một địa chỉ multicast, nó có thể được nhân bản ra chính xác các cổng của các host nhận. Với IGMP snooping, có hai trường hợp đặc biệt của thành viên nhóm trong bảng CAM:
Tất cả các địa chỉ IGMP là nhận biết bởi switch (học động) cũng sẽ được lưu trong bảng CAM. Các frame multicast phải được nhân bản về phía các router để các traffic này có thể được route nếu cần thiết.
CPU của switch cũng là một thành viên của nhóm multicast vì nó có thể xem các gói IGMP đến và đi. Chỉ có traffic của IGMP là được xử lý. CPU sẽ không kiểm tra các frame multicast khác. IGMP snooping được cho phép trên tất cả các cổng của switch và các interface vlan. Các switch 2950,3550,4500 và 6500 là có hỗ trợ IGMP snooping. Để cho phép hoặc tắt IGMP, dùng lệnh
Switch(config)# [no] ip igmp snooping
CGMP
Khi một L2 switch không thể thực hiện tác vụ IGMP snooping, một router multicast láng giềng sẽ trợ giúp. Cisco phát triển ra một giao thức là Cisco Group Membership Protocol (CGMP) nhằm mục đích này. Một router hoặc một multilater switch được cấu hình cho định tuyến multicast có thể được cấu hình cho CGMP. Khi các host gửi các thông điệp membership report để tham gia và rời khỏi một nhóm, Router CGMP sẽ trung chuyển các thông điệp này đến các switch quan tâm. Các thông điệp CGMP dùng các địa chỉ multicast nổi tiếng là 0100.0cdd.dddd. Theo định nghĩa, địa chỉ nhóm multicast này sẽ được phát tán như là một trường hợp đặc biệt sao cho các thông điệp. CGMP có thể được truyền trên các non-CGMP switch. Các thông điệp CGMP bao gồm địa chỉ MAC của host cùng với địa chỉ MAC của nhóm multicast nó muốn tham gia hay rời bỏ. Khi một layer 2 switch nhận thông điệp CGMP này, tác vụ đơn giản của nó là thêm vào địa chỉ nhóm multicast và các host của nhóm đó vào bảng CAM. Router sẽ trở thành thiết bị “trợ thính” cho một switch trong việc lắng nghe các thông điệp CGMP.
Ở chế độ mặc định, CGMP là tắt trên tất cả các cổng của multicast router. Để cho phép, dùng lệnh
Switch(config-if)# ip cgmp
Chỉ có router multicast phải được cấu hình cho CGMP. tất cả các IOS-based L2 switch đều có CGMP cho phép ở chế độ mặc định, vì vậy switch sẽ tự động xử lý CGMP từ routers.
Comment