Mu= lticast

Multicast

Si dara' in questa sezione una breve spiegazione su cosa e' il multicast.

E' una tecnica usata su reti TCP/IP, nata dalla necessita' di trasmettere dati= (in particolare flussi multimediali real time, ad esempio per videoconferenze o streaming video come nel nostro caso) a diversi destinatari in rete, ma non= a tutti.

Il concetto che va a soddisfare e' paragonabile a quello che fa una TV o una Radio, in questo senso: l' utente tramite essa si sintonizza sul canale che= gli interessa e riceve solo quello e non gli altri e la stessa operazione la pu= o' fare chiunque e' =E2=80=9Cconnesso=E2=80=9D (o meglio esposto) alle onde in= viate dalle stazioni trasmittenti.

Per prima cosa va detto che rappresenta un' evoluzione del protocollo IP origin= ale che prevedeva solo comunicazioni host-to-host o unicast, con l'eccezione dell' = uso dell'indirizzo IP riservato per il broadcast (255.255.255.255) che se utilizzato fa si che i datagrammi con questo indirizzo siano accettati dal livello IP di tutti gli host e quindi vengano trasmessi ai livelli superior= i; tali pacchetti pero' genererebbero un carico enorme per internet se pervenissero a tutti gli host, per cui sono bloccati dai routers e quindi l= a trasmissione in broadcasting e' possibile solo all' interno di una stessa L= AN.

Per estendere il paradigma della connessione unicast dell' IP, la Internet Engi= neering Task Force (IETF), tramite la Request For Comment (RFC) numero 1112, ha provveduto a definire una estensione dello IP, lo IP multicast, che si basa= sempre sul principio che per poter trasmettere e ricevere datagrammi in Internet, = =EF=BF=BD necessario disporre di indirizzi IP.

Alla tradizionale trasmissione unicast sono stati assegnati gli indirizzi delle classi A, B e C.

Per la trasmissione broadcast =EF=BF=BD rimasto l' indirizzo IP 255.255.255.255= .

Alla trasmissione multicast ,la RFC 1112 assegna gli indirizzi della classe D, d= al 224.0.0.0 al 239.255.255.255.

Si riporta la struttura delle classi di indirizzi IP:

= Bit -> 0 &n= bsp; = ; 31 Address Range:

= ; +-+----------------------------+

= ; |0| Class A Address | 0.0.0.0 - 127.255.255.255

= ; +-+----------------------------+

= ; +-+-+--------------------------+

= ; |1 0| Class B Address | 128.0.0.0 - 191.255.255.255

= ; +-+-+--------------------------+

= ; +-+-+-+------------------------+

= ; |1 1 0| Class C Address &n= bsp; | 192.0.0.0 - 223.255.255.255

= ; +-+-+-+------------------------+

= ; +-+-+-+-+----------------------+

= ; --- |1 1 1 0| MULTICAST Address | &nbs= p; 224.0.0.0 - 239.255.255.255

|&nb= sp; +-+-+-+-+----------------------+

|&nb= sp; +-+-+-+-+-+--------------------+

| |1 1 1 1 0| Reserved | 240.0.0.0 - 247.255.255.255

|&nb= sp; +-+-+-+-+-+--------------------+

|&nb= sp;

|&n= bsp; = ; &n= bsp; = ; &n= bsp;

CLASSE D=

Si nota che a seconda della classe sono fissi i primi bit per cui sono separat= i gli indirizzi di diverse classi e sono di valore crescente al crescere dell= a classe.

Per la classe D rimangono a disposizoine 28 bit (essendo un indirizzo IP di 32 bit), corrispondenti ad 260 milioni di indirizzi multicast, che garantiscon= o ampie possibilit=EF=BF=BD di sviluppo alla tecnica multicast.

Ma vediamo come funziona una trasmissione.

Per prima cosa va detto che il protocollo di trasporto compatibile con l' idea = alla base del Multicast e' lo UDP.

Quando si usa un IP multicast, si fa riferimento ad un gruppo di host, non ad uno singolo come nell' unicast o a tutti come nel broadcast; un gruppo dinamico= nel numero ed individui, non formato cioe' da un insieme statico di host.

Ne fanno parte tutti quelli che hanno richiesto di aggregarsi ad esso e in un qualsiasi momento essi hanno la possibilita' di abbandonare tale gruppo.

Nella RFC 1112 sono indicati tre livelli di implementazione dello IP multicast:

= Livello 0: IP tradizionale (un host con tale implementazi= one non pu=EF=BF=BD trasmettere datagrammi con indirizzo multicast, n=EF=BF=BD riceverli);

= Livello 1: IP multicast solo in trasmissione (un host pu= =EF=BF=BD trasmettere datagrammi ad uno o pi=EF=BF=BD gruppi, ma non pu=EF=BF=BD riceverli);

= Livello 2: IP multicast sia in trasmissione che in ricezi= one (un host pu=EF=BF=BD trasmettere datagrammi ad uno o pi=EF=BF=BD gruppi e pu=EF=BF=BD ricevere d= atagrammi da uno o pi=EF=BF=BD gruppi).

Trasmettere datagrammi con un indirizzo multicast implica l'aggregarsi al gruppo associ= ato a quell'indirizzo multicast.

Per aggregarsi (fare il =E2=80=9Cjoin=E2=80=9D) ad un certo gruppo in ricezione= , lo host abiliter=EF=BF=BD il livello IP a ricevere i datagrammi con il relativo indirizzo multicast; = la disabilitazione a tale ricezione implica l'abbandono del gruppo multicast.

Anche per il multicast esistono indirizzi riservati (dalla RFC 1112 e altre RFC):=

=EF= =BF=BD &nb= sp; 224.0.0.0 non e' usato da= alcun gruppo;

=EF= =BF=BD &nb= sp; 224.0.0.1 e' il gruppo fo= rmato da tutti gli host della LAN (se si fa un ping su questo indirizzo rispondono t= utti gli host abilitati al multicast, in quanto tali host fanno il join a tale gruppo allo start-up di tutte le proprie interfacce con capacita' multicast= );

=EF= =BF=BD &nb= sp; 224.0.0.2 e' il gruppo di= tutti i routers;

=EF= =BF=BD &nb= sp; 224.0.0.4 e' il gruppo di= tutti i DVMRP routers, 224.0.0.5 degli OSPF routers, 224.0.013 dei PIM routers, ecc= .

=EF= =BF=BD &nb= sp; in generale il range 224.= 0.0.0-224.0.0.255 e' riservato a utilizzi locali (amministrazione e manutenzione) e i datagrammi con queste destinazioni non sono mai inoltrati= dai multicast routers; analogamente il range 239.0.0.0-239.255.255.255 e' = stato riservato.

Un accenno va fatto sul Time-To-Live (TTL) per i pacchetti multicast poiche' a= ssume per essi un valore importante: infatti il routing multicast IP usa il campo= TTL dell' header dei datagrammi IP per decidere quanto lontano dallo host mitte= nte un dato pacchetto deve essere inoltrato; il TTL di default per il multicast= e' uno, che ha come effetto che i pacchetti multicast giungono solo agli host della rete locale. Ricordiamo che il TTL e' un numero di un byte che viene decrementato di una unit=EF=BF=BD ad ogni passaggio attraverso un router e = che prevede il non inoltro quando raggiunge il valore zero.

Diamo un breve spazio infine alla descrizione della rete multicast: infatti se pe= r la trasmissione su rete locale non servono particolari accorgimenti tecnici (s= ulle reti locali appartenenti allo standard IEEE 802.2 e' prevista la trasmissio= ne multicast con mappatura da indirizzo IP a fisico in base alla RFC 1112), vi sono prob= lemi quando i datagrammi ne escono; per questo la solita RFC 1112 prevede che l'= instradamento sia affidato a routers speciali detti Multicast router (M-router), mentre i= routers tradizionali ignorano i pacchetti multicast e si occupano delle trasmission= i unicast. Gli M-router usano protocolli di routing apposititi per il calcolo dell'ins= tradamento multicast, tra cui PIM (Protocol Indipendent Multicast) che cons= ente di trovare dinamicamente la via migliore con due modalit=EF=BF=BD: tra= ffico denso (PIM-DM) e traffico sparso (PIM-SM); altri protocolli sono DVMR= P e MOSPF.

Si ricorre inoltre ad un protocollo a livello IP , lo =E2=80=9CInternet Group Management Protocol=E2=80=9D (IGMP) che si affianca al tradizionale protocollo di controllo dell'unicast, lo =E2=80=9CInternet Control Message Protocol=E2=80=9D (ICMP)= ; tiene aggiornato lo M-router sui gruppi multicast presenti sulla relativa rete locale, tramite delle interrogazioni frequenti (circa ogni minuto) da parte dello stesso M-router agli host sulla loro appartenenza a gruppi multicast.

Esse sono realizzate con un datagramma IGMP di interrogazione (=E2=80=9CMembersh= ip Query Message=E2=80=9D) con indirizzo 224.0.0.1 (che identifica tutti gli host della LAN) a cui ogn= i host risponde con un IGMP di risposta (=E2=80=9CMembership Report=E2=80=9D), che= contiene i gruppi a cui lo host =EF=BF=BD associato in quel momento ed ha un indirizzo multicas= t qualsiasi e che quindi viene ricevuto dallo M-router. Gli host pero' inviano immediatamente un Report ogni qual volta effettuano un join ad un gruppo mu= lticast non presente in LAN per aggiornare subito lo M-router.

Il protocollo e' ovviamente usato anche tra gli M-routers, la cui interconness= ione (affidata di solito alla rete gia' esistente) crea una nuova rete logica, d= etta Multicast BackBone (M-Bone), una rete gia' abbondantemente costituita sopra= ttutto negli Stati Uniti.

Ecco una breve elenco dei vantaggi e degli svantaggi del multicast (in parte deducibili da quanto gia' letto):

VANTAGGI

=EF= =BF=BD &nb= sp; Raggiungimento di piu' destinatari con elasticita' nella gestione del numero di tali utenti (con i= l join nel gruppo corrispondente ad un dato indirizzo IP multicast);

=EF= =BF=BD &nb= sp; Minor banda di un numero = di connessione unicast per raggiungere lo stesso numero di host (di parecchio = poiche' in unicast si avrebbe una copia degli stessi dati per ogni destinatario, co= n una crescita lineare mentre in multicast viaggia in rete un solo flusso dat= i);

=EF= =BF=BD &nb= sp; Il software e l'hardware = per la gestione del multicast e' ormai facilmente reperibile.

SVANTAGGI

=EF= =BF=BD &nb= sp; =EF= =BF=BD &nb= sp; =EF= =BF=BD &nb= sp;