MULTICAST - Bidirecional

1      Bidirecional Multicast

1.1       Bidir

Bidir-PIM é uma variação do PIM para roteamento de Multicast. No PIM o trafego de pacote para um grupo multicast é roteado de acordo com as regras do modo configurado para aquele grupo multicast. O Cisco IOS suporta 3 modos de multicast group:

•      Bidirectional mode;

•      Dense mode;

•      Sparse mode.

Um roteador pode simultaneamente suportar os 3 modos ou qualquer combinação deles para diferentes grupos multicast. No modo bidirecional o trafego é roteado somente ao longo da shared tree bidirecional que seja originada em um RP para o grupo multicast. No bidir-PIM o endereço IP do RP funciona como um ponto chave para que todos os roteadores estabeleçam um caminho livre de loop até aquele endereço IP. Este endereço de IP não precisa ser um roteador, mas pode ser atribuído qualquer endereço IP da rede que seja acessível em todo o domínio PIM. Essa técnica é o metodo de configuração preferida para estabelecer um RP redundante para bidir-PIM.

Um membro de um grupo bidirectional é sinalizado via join messages. O trafego do source é incondicionamente enviado no caminho até o RP até chegar ao receptor em cada destino.

O Bidir-PIM foi desenvolvido para ser usado para aplicações many-to-many em domínios PIM.

Quando pacotes são encaminhados do RP para os receptores, não há diferença entre os modos de encaminhamento bidir-PIM e PIM-SM.

No bidir-PIM a regra de encaminhamento de pacote foi melhorada através do PIM-SM permitindo que o trafego seja passado em direção ao RP. Para evitar o looping de multicast o bidir-PIM utiliza um mecanismo chamado eleição de Designated Forwarder (DF) que estabelece o loop-free SPT em direção ao RP.

1.2       Eleição do DF

Em todos os segmentos de rede e em links ponto-a-ponto todos os roteadores PIM participam do processo chamado DF election. Essa eleição seleciona um roteador como o DF para todos os RPs dos grupos BIDIR. Esse roteador é responsável por encaminhar pacotes multicast recebidos da rede para o RP.

A eleição do DF é baseada na metrica de roteamento unicast. O roteador com a melhor metrica IGP para o RP se torna o DF. O uso desse método garante que somente uma cópia de cada pacote multicast seja encaminhada para o RP, menos se existir um caminho paralelo de custo igual para o RP.

Um DF é eleito para todos RP de grupos bidir. Logo, múltiplos roteadores se elegem DF por toda a rede, um pra cada RP. Um roteador também pode se DF em mais de uma interface.

1.3       Contrução do caminho Bidirectional Group

O processo de joining para a shared tree de um bidirectional group é identico ao usado no PIM SM. A única diferença é que, para bidirectional groups, o papel do Dedicated Routed é feito pelo DF do ponto de vista do RP.

Em uma rede com receptors locais, somente o roteador eleito como DF aparece na lista de interface de saída das mensagens IGMP, e encaminha as mensagens de joim para o RP. Quando um roteador downstream desela entrar na shared tree o vizinho da RPF é sempre o DF eleito.

Em uma rede que todos os roteadores suportam o serviço multicast bidirecional. As mensagens (S, G) join e leave são ignoradas, pois o DF deve sempre participar do processo para eliminar caminhos paralelos para o RP.

2      Cenário

2.1       Objetivo

Cinco roteadores (R1, R2, R3, R4 e R5) e dois hosts (HOST1 e HOST2) são conectados fisicamente HOST1-R1-R2-R3-R4-R5-HOST2 e deverá ser implementado um serviço de multicast utilizando os critérios abaixo:

•      Todos os roteadores da rede deverão utilizar o OSPF na área 0 como protocolo de roteamento;

•      O roteamento multicast deverá ser habilitado e utilizado o PIMv2 no modo sparse como protocolo de envio de multicast;

•      Como o HOST1 e o HOST2 são source de multicast nos endereços 224.1.1.1, 224.2.2.2 e 224.3.3.3 e também são receptores dos mesmos grupos, deve ser utilizado o modo Bidir-PIM.

•      O RP para o grupo 224.1.1.1 deverá ser o R3 usando o IP de loopback estaticamente;

•      O RP para o grupo 224.2.2.2 deverá ser o R2 usando BSR com Bidirecional;

•      O RP para o grupo 224.3.3.3 deverá ser o R4 usando AutoRP com Bidirecional;

•      A conectividade com os hosts deverá ser IGMPv2.

2.2       Topologia

2.3       IOS utilizados

•      R1, R2, R3, R4 e R5 – c7200-k91p-mz.122-25.S15.bin

2.4       Configuração dos Roteadores

2.4.1    Configurações do OSPF

Para o OSPF a configuração é feita pelo comando “router ospf ” onde o “processo” é um numero do processo OSPF. Para adicionar interfaces usa-se o comando “network

area ”. Para o roteador fazer vizinhança OSPF é necessário que a rede da interface esteja no comando “network” e a interface não esteja configurada como “passive-interface”.

2.4.2    Configurações do PIM

Antes de configurar o PIM é necessário configurar o roteamento multicast no roteador com o comando “ip multicast-routing”. Para a utilização do modo Birdirecional do PIM, deve-se habilitar o modo com o comando “ip pim bidir-enable” em todos os roteadores do domínio. Nas interfaces deve ser habilitado o modo sparse-dense de envio de multicast com o comando “ip pim sparse-mode” devido ao RP de 224.3.3.3 ser eleito por AutoRP.

2.4.3    RP estático Bidir

A configuração de RP estático deve ser feita com o comando “ip pim rp-address bidir”. A definição do DF não é configurável, pois é basdeado no IGP da rede.

2.4.4    RP AutoRP Bidir

A configuração de RP AutoRP é feita inicialmente habilitando o AutoRP em todos os roteadores com o comando “ip pim autorp listener” e configurando o modo sparse-dense nas interfaces. O roteador que deseja ser RP se anuncia com o comando “ip pim send-rp-announce scope group-list bidir” com a ACL restringindo o seu grupo multicast de atuação. O roteador que deseja ser o Mapping Agent que define o RP deverá configurar “ip pim send-rp-discovery scope ”.

2.4.5    RP Bootstrap Bidir

A configuração de RP com Bootstrap Router é feita pelo roteador que se anuncia como BSR com o comando “ip pim bsr-candidate ” e o roteador que se anuncia como o RP da rede com o comando “ip pim rp-candidate group-list bidir” onde a ACL define o grupo multicast daquele RP.

Note que as configurações de RP altera apenas no final do comando usando o “bidir”, seja para Auto-RP, BSR ou estático.

2.4.6    Configurações do IGMP

O IGMP é configurado em todas as interfaces que estão com o multicast PIM configurado. Caso algum host conectado ao roteador enviar um trafego de “join multicast” o roteador automaticamente passará para o Source daquele grupo, caso exista.

Nesse exemplo é pode-se utilizar o comando “ip igmp join-group ” para enviar uma solicitação de join no grupo multicast.

2.5       Observações e Bugs

Documentação:

http://www.ciscosystems.com/en/US/docs/ios/12_2/ip/configuration/guide/1cfbipim.html

2.6       Comandos Importantes de Verificação

R2#sh ip pim interface df

Interface                RP               DF Winner        Metric     Uptime

Serial1/0                3.3.3.3          12.12.12.2       65         00:23:35

Serial1/1                3.3.3.3          23.23.23.3       0          00:23:35

R3#sh ip pim rp

Group: 224.2.2.2, RP: 2.2.2.2, v2, uptime 00:19:51, expires 00:02:34

Group: 224.3.3.3, RP: 4.4.4.4, v2, v1, uptime 00:11:16, expires 00:02:40

Group: 224.1.1.1, RP: 3.3.3.3, next RP-reachable in 00:01:24

3      Configuração

As configurações de hosts não são exibidas, mas são roteadores fazendo papel de host.

3.1       R1

! ip multicast-routing ! ! interface FastEthernet0/0  ip pim sparse-dense-mode ! interface Serial1/1  ip pim sparse-dense-mode ! router ospf 1  router-id 1.1.1.1  network 0.0.0.0 255.255.255.255 area 0 ! ip pim bidir-enable ip pim rp-address 3.3.3.3 bidir ip pim autorp listener !

3.2       R2

! ip multicast-routing ! ! ! interface Serial1/0  ip pim sparse-dense-mode ! interface Serial1/1  ip pim sparse-dense-mode ! ! router ospf 1  router-id 2.2.2.2  network 0.0.0.0 255.255.255.255 area 0 ! ip pim bidir-enable ip pim rp-address 3.3.3.3 bidir ip pim autorp listener ip pim bsr-candidate Loopback0 0 100 ip pim rp-candidate Loopback0 group-list 10 bidir ! ! access-list 10 permit 224.2.2.2 !

3.3       R3

! ip multicast-routing ! ! interface Serial1/0  ip pim sparse-dense-mode ! interface Serial1/1  ip pim sparse-dense-mode ! ! router ospf 1  router-id 3.3.3.3  network 0.0.0.0 255.255.255.255 area 0 ! ! ip pim bidir-enable ip pim rp-address 3.3.3.3 bidir ip pim autorp listener !

3.4       R4

! ip multicast-routing ! ! ! interface Serial1/0  ip pim sparse-mode ! interface Serial1/1  ip pim sparse-mode ! ! router ospf 1  router-id 4.4.4.4  network 0.0.0.0 255.255.255.255 area 0 ! ip pim bidir-enable ip pim rp-address 3.3.3.3 bidir ip pim autorp listener ip pim send-rp-announce Loopback0 scope 255 group-list 20 bidir ip pim send-rp-discovery Loopback0 scope 255 ! ! access-list 20 permit 224.3.3.3 !

3.5       R5

! ip multicast-routing ! ! interface Serial1/0  ip pim sparse-mode ! interface Serial1/1  ip pim sparse-mode ! ! router ospf 1  router-id 5.5.5.5  network 0.0.0.0 255.255.255.255 area 0 ! ip pim bidir-enable ip pim rp-address 3.3.3.3 bidir ip pim autorp listener !