MULTICAST - Sparse Mode - Static RP

1        Protocol Independent Multicast

PIM não é o único protocolo de roteamento de multicast, mas sim o mais popular. Baseia-se na informação dos protocolos de roteamento existentes na rede (OSPF, BGP, RIP,...) para realizar as verificações de RPF operando em dois diferentes tipos: Dense e Sparse.

Pacote PIM em geral possui sempre o mesmo formato alterando apenas um campo em especial de endereço que pode ser multicast sources, endereço de grupos e unicasts:

1.1.1      PIM – Sparse-Mode Operation

A operação do modo Sparse pode ser dividida em três áreas:

•         Conexão dos receptores multicast com a árvore de encaminhamento por Join Messages:

·         Quando uma estação decide receber pacotes multicast de uma origem ela envia um IGMP para o endereço do grupo que ele quer receber.

·         O router que recebe essa mensagem encaminha um PIM Join Message para o Rendevouz Point.

·          Cada router ao longo do caminho entre o solicitante e o RP estabelece um estado (*,G) com o endereço do grupo multicast. Esse estado inclui o seu próprio endereço e as interfaces downstream com o receptor e upstream com o RP.

·         Quando o pacote chega no RP, se uma fonte de multicast existe para aquele endereço do grupo multicast, ele envia os pacotes multicast para o receptor que enviou a mensagem de Join através da árvore de encaminhamento, agora com o estado (S,G), pois a fonte (source) agora é conhecida.

•         Encaminhamento do pacote multicast da origem até o RP (Rendezvous point):

·         Quando uma fonte de multicast tem tráfego para enviar, ele envia para o router que recebe e encapsula o multicast em unicast e envia uma Register Message para o RP. Se o RP possuir um (*,G) ele desencapsula o trafego e encaminha para os destinos.

·         Se não existir (*,G) o RP envia uma Register-Stop Message para a fonte do multicast.

•         Estabelecer uma conexão SPT (Short Path tree) direto entre a origem e o destino sem passar pelo RP:

·         Quando o (S,G) chega no receptor o router conectado ao receptor envia um Join Message para o (S,G) que encaminha para o router ligado diretamente a fonte do multicast, é criado então uma conexão entre o destino e a origem sem passar pelo RP.

·         O router do receptor então envia uma Prune Message para o RP solicitando que o RP pare de encaminhar os multicast para ele.

·         O RP, após receber as Prune messages de todos os receptores, encaminha uma Register Stop Message para a fonte do multicast solicitando que pare de encaminhar o trafego para o RP, pois não existe mais “audiência” para esse trafego.

1.1.2      PIM – Opções de Rendezvous Point (RP)

É o componente mais crítico da rede multicast. Existem 3 maneiras da rede Sparse-Mode conhecer o endereço do RP: Através de uma configuração estática, através de um processo dinâmico conhecido como Auto-RP ou através de uma especificação PIM conhecida como bootstrap router.

O RP tem que ter a capacidade de desencapsular os multicasts do unicast recebido da fonte, essa é uma feature da PIC chamada Tunnel.

•         Configuração Estática

·         É configurado o endereço do RP em cada router da rede que é conhecido pelo IGP.

·         A vantagem que você sabe exatamente que é o RP da rede;

·         Desvantagem é que se o router falhar você terá que configurar todos os routers.

•         Auto-RP

·         É um protocolo desenvolvido pela Cisco que o JUNOS reconhece.

·         É capaz de ter RPs redundantes na rede;

·         Um router na rede possui uma função especial, será o “Mapping Agent”, ele escolhe o RP operacional na rede e divulga para toda a rede. Os PIM Routers conhecem o RP por essas mensagens;

·         Cada router configurado para ser o RP envia uma mensagem Cisco-RP-Announce endereçada ao 224.0.0.39/32, esse anúncio é divulgado pela rede usando o Dense-Mode garantindo que todos os routers receberam a mensagem;

·         O mapping Agent recebe todos os Cisco-RP-Announce e escolhe o RP;

·         Por default o router com maior endereço IP é o RP;

·         O Mapping Agent divulga a sua escolha pela rede usando o endereço 224.0.0.40/32 com a mensagem Cisco-RP-Discovery. Como Cisco-RP-Announce, o anúncio é enviado pelo Dense-Modo;

·         Se o RP dinâmico falhar o mapping Agent escolhe outro e divulga para a rede do mesmo modo (224.0.0.40/32).

·         É o modo de RP mais complicado de configurar, pois todas as interfaces devem operar em modo Dense-sparse e o modo dense tem que aceitar os multicasts 224.0.0.39 e 224.0.0.40.

•         Bootstrap Router

·         A versão 2 do PIM define que o mecanismo dinâmico de anúncio de RP é chamado de Bootstrap Router (BSR).

·         O processo de escolha do RP é similar ao do Auto-RP, os candidatos se anunciam e o BootStrap Router (BSR) elege um RP;

·         Uma rede multicast suporta apenas um BSR, mas suporta vários candidatos a RP;

·         Cada router se anuncia para o endereço 224.0.0.13/32 (All PIM routers), o de maior prioridade vida o RP;

·         Diferente do anuncio de apenas um RP, o BSR anuncia todos os candidatos a RP para toda a rede e cada router faz a sua propria escolha de RP para cada multicast group address.

·         Esse processo faz com que coexistam vários RPs na rede;

·         O RP escolhido para o grupo Multicast é o que possui endereço mais específico. Ex: 224.100.0.0/16 > 224.0.0.0/4;

·         Para desempate é usado o maior endereço IP.

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 PIM Sparse Mode como protocolo de envio de multicast com o RP sendo o R3 estaticamente;

•         A conectividade com os hosts deverá ser IGMPv2;

•         O HOST1 é um source de multicast no endereço 224.1.1.1 e o HOST2 deverá receber essas mensagens.

2.2           Topologia

Figure-01:              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”.

As interfaces de borda dos roteadores de borda são configuradas como “passive-interface” dentro das configurações de roteamento.

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”. No PIM a configuração para o sparse mode é feita a configuração “ip pim sparse-mode” nas interfaces com os roteadores que trafegam multicast. O Sparse mode necessita de um Rendevouz Point.

 A configuração de Rendevouz Point estático é feita pelo comando “ip pim rp-address ”.

2.4.3      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.cisco.com/en/US/partner/tech/tk828/tech_brief09186a00800a4415.html

2.6           Comandos Importantes de Verificação

HOST1#ping 224.1.1.1

Type escape sequence to abort.

Sending 1, 100-byte ICMP Echos to 224.1.1.1, timeout is 2 seconds:

Reply to request 0 from 20.20.20.1, 568 ms

R1#sh ip pim interface

Address          Interface                Ver/   Nbr    Query  DR     DR

                                          Mode   Count  Intvl  Prior

10.10.10.254     FastEthernet0/0          v2/S   0      30     1      10.10.10.254

12.12.12.1       Serial1/1                v2/S   1      30     1      0.0.0.0

R4#show ip pim rp

Group: 224.1.1.1, RP: 3.3.3.3, uptime 00:59:06, expires never

Group: 224.0.1.40, RP: 3.3.3.3, uptime 00:59:47, expires never

PIM Neighbor Table

Neighbor          Interface                Uptime/Expires    Ver   DR

Address                                                            Prio/Mode

23.23.23.2        Serial1/0                00:58:54/00:01:43 v2    1 / S

34.34.34.4        Serial1/1                00:58:53/00:01:24 v2    1 / S

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-mode ! interface Serial1/1  ip pim sparse-mode ! ! router ospf 1  router-id 1.1.1.1  network 0.0.0.0 255.255.255.255 area 0 ! ip pim rp-address 3.3.3.3 !

3.2           R2

! ip multicast-routing ! ! interface Serial1/0  ip pim sparse-mode ! interface Serial1/1  ip pim sparse-mode ! ! router ospf 1  router-id 2.2.2.2  network 0.0.0.0 255.255.255.255 area 0 ! ip pim rp-address 3.3.3.3 !

3.3           R3

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

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 rp-address 3.3.3.3 !

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 rp-address 3.3.3.3 !