DACN-TÌM HIỂU CẤU HÌNH MULTICAST

Cow BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHỆ TP HCM ĐỒ ÁN CHUN NGÀNH TÌM HIỂU CẤU HÌNH MULTICAST Ngành: CƠNG NGHỆ THƠNG TIN Chun ngành: MẠNG MÁY TÍNH Giảng viên hướng dẫn :Ths Hàn Minh Châu Sinh viên thực MSSV: : Lớp: TP Hồ Chí Minh, 2021 Lời cam đoan Chúng em xin cam đoan báo cáo đồ án nhóm với hướng dẫn thầy Hàn Minh Châu, tất nguồn tài liệu công bố đầy đủ, nội dung báo cáo đồ án trung thực Thành phố Hồ Chí Minh , Năm 2021 Sinh viên thực Mục Lục Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình 1.1 : mơ hình multicast Hình 1.2: Cơ chế ánh xạ địa IP Multicast MAC Hình 1.3 : Quá trình ánh xạ IP Multicast MAC Hình 2.1: Cấu trúc gói tin IGMP phiên Hình 2.2: Định dạng gói tin IGMP phiên Hình 2.3: Hoạt động IGMP phiên Hình 2.4 : trình flooding Hình 2.5 : trình pruning Hình 2.6 : sau loại bỏ traffic khơng cần thiết Hình 2.7 : chuyển gói tin thơng qua RP Hình 2.8 : quy trình xin nhận gia nhập RP Hình 2.9 : Loại bỏ đường xa nhận đương gần Hình 3.1: mơ hình thực nghiệm Hình 3.2 : cấu hình địa cho server Hình 3.3 : cấu hình địa PC1 Hình 3.4: cấu hình địa PC2 Hình 3.5 : cấu hình địa cho PC3 Hình 3.6: giao diện open media Hình 3.7: cửa sổ Stream output Hình 3.8: group 239.0.0.1 Hình 3.9: Cửa sổ transcoding options Hình 3.10: Cửa sổ option setup Hình 3.11: hình stream Hình 3.12 : Open media stream Hình 3.13: hình xem stream PC1 Bảng Bảng 1.1 : Các địa IP Multicast cụ thể CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ MULTICAST 1.1 Khái niệm MULTICAST Multicast thuật ngữ sử dụng để mô tả cách thức truyền tin gửi từ nhiều điểm đến tập hợp điểm khác Trong trường hợp nhiều người gửi, thông tin phân phối cho tập hợp điểm thu Multicast hữu ích nhóm khách hàng yêu cầu liệu chung lúc Việc truyền Multicast tiết kiệm băng thông cách đáng kể Lấy ví dụ : Hình 1.1 : mơ hình multicast Như mơ hình có máy tính muốn lấy luồng video từ máy chủ , máy chủ việc gửi gói đến thiết bị switch router sau máy muốn lấy gói liệu video router gửi đến máy cần lấy Có ba yêu cầu để triển khai Multicast mạng: • Phải có tập hợp địa dành cho nhóm Multicast • Phải có chế máy trạm tham gia rời khỏi nhóm • Phải có giao thức 6định tuyến cho phép router phân phối lưu lượng Multicast tới thành viên nhóm mà khơng làm q tải tài ngun mạng 1.2 Kỹ thuật phân phối 1.2.1 Tràn (Flooding) Sử dụng thuật toán tràn, định tuyến nhận gói tin đánh địa nhóm Multicast định xem liệu nhìn thấy gói tin hay chưa Nếu gói tin nhận lần đầu, gói tin chuyển tiếp đến tất giao tiếp trừ giao tiếp đến Nếu định tuyến nhận tin trước gói tin bị hủy để tránh lặp định tuyến 1.2.2 Cây mở rộng (Spanning tree) Một giải pháp hiệu flooding lựa chọn subnet topo mạng để hình thành mở rộng Cây mở rộng định nghĩa cấu trúc mà có tuyến đường hoạt động router Cây mở rộng giúp tập trung lưu lượng số lượng nhỏ liên kết cung cấp tuyến đường hiệu mạng nguồn thành viên nhóm 1.2.3 Kỹ thuật nguồn (source-based tree) Xây dựng spanning tree cụ thể nguồn Đây dạng đơn giản phân phối multicast Một nguồn có gốc nguồn multicast nhánh mở rộng qua mạng đến máy thu (receiver) Ký hiệu (S,G) sử dụng để mô tả SPT với S địa IP nguồn G địa nhóm multicast Các SPT đạt tạo thành topo tuyến đường tối ưu nguồn máy thu, tức số lượng hop nhỏ Kết quả, trễ chuyển tiếp cho việc phân phối lưu lượng multicast thấp cho mạng Tuy nhiên Mrouter phải trì thơng tin tuyến đường từ tới nguồn Trong mạng lớn có nhiều nguồn nhiều điểm nhận thơng tin trạng thái tuyến đường trở thành gánh nặng với router Các router cần phải có nhớ lớn để lưu trữ bảng định tuyến 1.2.4 Kỹ thuật chia sẻ (shared-tree) Cây chia sẻ sử dụng gốc chung đặt điểm lựa chọn mạng Gốc chung gọi điểm hẹn RP (Rendezvous Point) hay gọi lõi Cây chia sẻ đòi hỏi số lượng thông tin trạng thái router nhỏ nhất, nhớ yêu cầu cho router tối ưu Pruning ( lược bỏ ) Lược bỏ đóng vai trị quan trọng việc trì phân phối Multicast việc giảm lưu lượng không mong muốn Do số thành viên phiên Multicast thay đổi linh hoạt, giao thức định tuyến Multicast phải trì trạng thái phân phối gói tin Multicast Việc thực chế pruning Các nhánh khơng cịn chứa thành viên nhóm Multicast bị loại bỏ khỏi 1.3 Địa Multicast Các ứng dụng Multicast luôn dùng địa Multicast Địa Multicast tượng trưng cho ứng dụng Multicast cịn gọi nhóm Khơng giống địa Unicast (một địa tượng trưng cho máy trạm), địa Multicast dùng địa đích gói tin IP gói tin mang lưu lượng cho ứng dụng Multicast Ví dụ, gói Multicast mang địa đích 225.5.5.5, điều có ý nghĩa “Tơi mang lưu lượng cho ứng dụng Multicast có địa nhóm 225.5.5.5, bạn có muốn dùng khơng?” Một địa Multicast không gán đến thiết bị mạng, khơng dùng địa nguồn Một địa nguồn gói Multicast giống gói tin Unicast, ln ln dùng địa Unicast Các router switch phải có phương thức để phân biệt lưu lượng dạng Multicast với dạng Unicast hay Broadcast Điều thực thông qua việc gán địa IP, cách dùng địa lớp D từ 224.0.0.0 đến 239.255.255.255 cho Multicast Các thiết bị mạng nhanh chóng lọc địa Multicast cách đọc bit bên trái địa Bốn bit địa Multicast luôn 1110 Không giống dãy địa lớp A,B C, địa lớp D khơng có q trình chia nhỏ(mạng conting) Vì có đến 228 địa nhóm Multicast trích dẫn từ lớp D Các địa Multicast tượng trưng nhóm, khơng tượng trưng cho máy trạm 1.3.1 Ánh xạ địa IP Multicast sang địa MAC Làm mà router switch kết hợp địa Multicast IP với địa MAC Việc gán địa Multicast vào nhóm lớp sang nhóm Multicast thường tự động tạo địa Multicast lớp Do khơng có chế tương đương với chế ARP, dạng giá trị đặc biệt dành riêng cho địa MAC bắt đầu 0100.5e Phần 28 bit sau địa Multicast dùng Các địa Multicast IP ánh xạ vào 23 bit thấp địa MAC giải thuật đơn giản Địa MAC hình thành cách dùng dạng OUI 01005E, sau giá trị sau 23 bit địa L3 Multicast Hình 1.2: Cơ chế ánh xạ địa IP Multicast MAC Hình cho thấy chế ánh xạ địa Chỉ có 23 bit cuối địa chép từ địa IP sang địa MAC Tuy nhiên ý có bit địa IP không chuyển sang địa MAC Khả làm cho nảy sinh vấn đề có 32 địa Multicast khác ánh xạ vào địa MAC Do nhập nhằng này, máy trạm Multicast có vấn đề nhỏ nhận khung tin Ethernet địa Multicast Một MAC tương ứng với 32 địa Multicast khác Vì vậy, máy trạm phải nhận kiểm tra tất khung tin có MAC mà quan tâm Sau máy trạm phải kiểm tra phần địa IP bên khung tin để nhận phần địa nhóm Multicast Hình 1.3 : Quá trình ánh xạ IP Multicast MAC Để hiểu tiến trình chuyển đổi dùng bước sau: • Bước 1: Chuyển đổi địa IP sang dạng nhị phân Lưu ý bit luôn địa 1110 cho địa Multicast • Bước 2: Thay bit 1110 địa IP với ký tự (24 bit) 01-005E địa bắt đầu tổng số 12 ký tự dạng thập lục phân (48 bit) địa Multicast MAC • Bước 3: Thay bit dạng địa IP với bit khơng gian địa MAC • Bước 4: Chép 23 bit cuối địa IP dạng nhị phân vào 23 bit cuối địa Multicast • Bước 5: Chuyển đổi 24 bit cuối địa Multicast từ dạng nhị phân sang dạng số thập lục phân • Bước 6: Kết hợp chữ số hexa 01-00-5E với chữ số hexa vừa tính bước để hình thành địa Multicast đầy đủ Theo cách thức nêu trên, địa 238.10.24.5 sinh địa MAC 0x01- 00-5E-0A-18-05 giống kết địa 228.10.24.5 IETF khả hai ứng dụng Multicast LAN tạo địa MAC thấp Nếu tình cờ điều xảy ra, gói tin từ ứng dụng Multicast khác phân biệt địa lớp Người quản trị nên cẩn thận chọn lựa địa Multicast, tránh việc tạo địa MAC tương tự 1.3.2 Một vài không gian địa dành riêng Tồn khơng gian địa Multicast: 224.0.0.0 - 239.255.255.255 • Địa liên kết cục (link-local): 224.0.0.0 - 224.0.0.255 dùng giao thức định tuyến Router khơng chuyển gói tin có địa Các 10 địa bao gồm địa tất máy trạm 224.0.0.1, tất router 224.0.0.2, tất OSPF router 224.0.0.5…224.0.1.1 dùng cho giao thức NTP Đây địa nhóm cố định địa định nghĩa trước •  Dùng chế Auto-RP Cisco: phù hợp hệ thống mạng nhỏ 30 CHƯƠNG : KẾT QUẢ THỰC NGHIỆM 3.1 Xây dựng mơ hình Ta thực xây dựng mơ hình triển khai GNS3 Vmware Hình 3.1: mơ hình thực nghiệm Cấu hình cho thiết bị: Cấu hình cho router Router R1 // cấu hình cho cổng e0/0 Interface e0/0 Ip address 192.168.10.1 255.255.255.0 No shut // cấu hình cho cổng e0/1 Interface e0/1 Ip address 192.168.1.1 255.255.255.0 No shut // cấu hình định tuyến ospf 31 Router ospf Network 192.168.10.0 0.0.0.255 area Network 192.168.1.0 0.0.0.255 area // cấu hình cho cổng L0 Interface L0 Ip address 1.1.1.1 255.255.255.255 Ip ospf area //cấu hình multicast cho R1 Ip multicast-routing Interface range e0/0 - Ip pim sparse-mode Interface L0 Ip pim sparse-mode // cấu hình chọn cổng L0 làm RP Ip pim rp-address 1.1.1.1 Router R2 // cấu hình cổng 0/1 Interface e0/1 Ip address 192.168.1.2 255.255.255.0 No shut // cấu hình cổng 0/0 Interface e0/0 Ip address 192.168.20.1 255.255.255.0 No shut // cấu hình định tuyến ospf Router ospf Network 192.168.1.0 0.0.0.255 area Network 192.168.20.0 0.0.0.255 area // cấu hình multicast Ip multicast-routing Interface range e0/0 - Ip pim sparse-mode 32 // cấu hình cho R2 nhận biết RP Ip pim rp-address 1.1.1.1 // cấu hình cho R2 join group 239.0.0.1 Interface e0/1 Ip igmp join-group 239.0.0.1 Router R3 //cấu hình cổng e0/1 Interface e0/1 Ip address 192.168.1.3 255.255.255.0 No shut Interface e0/0 No shut // cấu hình cổng ảo cho vlan 10, 20 Interface e0/0.10 Encapsulation dot1q 10 Ip address 192.168.30.1 255.255.255.0 Interface e0/0.20 Encapsulation dot1q 20 Ip address 192.168.40.1 255.255.255.0 // cấu hình multicast Ip multicast-routing Int e0/1 Ip pim sparse-mode Int e0/0.10 Ip pim sparse-mode // cấu hình cho R3 nhận biết RP Ip pim rp-address 1.1.1.1 // cấu hình cho R3 join vào group 239.0.0.1 Interface e0/1 Ip igmp join-group 239.0.0.1 33 Cấu hình cho switch S2 : Do sử dụng router giả lập switch nên trước tạo vlan ta cần lệnh vlan database Switch S2 Vlan database Vlan 10 Vlan 20 // gán port cho vlan Interface f1/1 Switchport access vlan 10 Interface f1/2 Switchport access vlan 20 // cấu hình cổng trunk cho port f1/0 Interface f1/0 Switchport trunk encapsulation dot1q Switchport mode trunk // cấu hình igmp snooping để switch nghe chuyển tiếp gói tin Ip igmp snooping // bạn có dùng ip igmp snooping vlan 10 muốn vlan 10 nhận liệu Cấu hình cho server pc vmware Server : 34 Hình 3.2 : cấu hình địa cho server PC : Hình 3.3 : cấu hình địa PC1 PC2 : Hình 3.4: cấu hình địa PC2 PC3 : 35 Hình 3.5 : cấu hình địa cho PC3 Sau cấu hình xong ta thực vài câu lệnh kiểm tra Show ip pim neighbor : để kiểm tra neighbor R1 : R2 : R3 : 36 Show ip pim rp mapping : để biết router nhận RP chưa Như hình R2 nhận RP cho tất group Show ip igmp interface e0/1 : kiểm tra port e0/1 R2 xem vô group 239.0.0.1 chưa Thực kiểm tra R3 37 Kiểm tra switch S2 : Dùng lệnh show ip igmp snooping để kiểm tra vlan bật igmp snooping hay chưa Như hình ta thấy igmp snooping enable, vlan 10 Do không muốn Vlan 20 nhận multicast nên không bật igmp snooping cho vlan 3.2 Streaming video VLC player Ta cài đặt VLC player server PC 1, 2, Triển khai streaming server Ta chọn tab Media -> Stream Ta bảng sau 38 Hình 3.6: giao diện open media 39 Ta chọn add , chọn video mà có máy Sau nhấn stream Tiếp cửa sổ khác , ta nhấn next Ta sổ sau Hình 3.7: cửa sổ Stream output Ở phần new destination ta chọn phương thức stream RTP/MPEG transport stream Tích chọn Display locally sau nhấn add 40 Hình 3.8: group 239.0.0.1 Ta nhập vào address group 239.0.0.1 với base port 5004 nhấn next Hình 3.9: Cửa sổ transcoding options Bỏ chọn Activate transcoding Chọn profile MP4 sau nhấn next Hình 3.10: Cửa sổ option setup Ta tích chọn Sream all elementaru streams nhấn Stream 41 Hình 3.11: hình stream Nhận liệu stream PC1 Ta mở VLC chọn media -> open network stream Hình 3.12 : Open media stream Ta chọn nhập network URL : rtp://239.0.0.1:5004 Sau nhấn play 42 Hình 3.13: hình xem stream PC1 Như ta thực việc streaming video từ server đến client 43 CHƯƠNG : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 4.1 Kết luận Qua trình tìm hiểu em hiểu cách thức hoạt động multicast, xây dựng mơ hình triển khai multicast triển khai streaming VLC Hiểu cách thức hoạt động giao thưc pim dense mode , pim sparse mode, igmp snooping Đạt : sử dụng giao thức multicast để xây dựng hệ thống Streaming Đồ án áp dụng vào thực tế Chưa đạt : chưa tìm hiểu sâu multicast Auto Rp, ipv6 multicast BSR RP, Pim bootstrap,vv 4.2 Tài liệu tham khảo https://vnpro.vn/thu-vien/chuong-19-co-che-multicast-phan-1-3447.html https://bizflycloud.vn/tin-tuc/igmp-la-gi-20190820093214726.htm https://networklessons.com/ 44 ... nhập RP Hình 2.9 : Loại bỏ đường xa nhận đương gần Hình 3.1: mơ hình thực nghiệm Hình 3.2 : cấu hình địa cho server Hình 3.3 : cấu hình địa PC1 Hình 3.4: cấu hình địa PC2 Hình 3.5 : cấu hình địa... liệu Cấu hình cho server pc vmware Server : 34 Hình 3.2 : cấu hình địa cho server PC : Hình 3.3 : cấu hình địa PC1 PC2 : Hình 3.4: cấu hình địa PC2 PC3 : 35 Hình 3.5 : cấu hình địa cho PC3 Sau cấu. .. Danh mục hình vẽ, đồ thị Hình 1.1 : mơ hình multicast Hình 1.2: Cơ chế ánh xạ địa IP Multicast MAC Hình 1.3 : Quá trình ánh xạ IP Multicast MAC Hình 2.1: Cấu trúc gói tin IGMP phiên Hình 2.2: