5_nguyenthihang_ct1201_8552

Bộ giáo dục đào tạo Tr-ờng đại học dân lập hải phòng -o0o - TèM HIU K THUT TRUYN FILE MULTICAST đồ án tốt nghiệp đại học hệ quy NGNH CễNG NGH THễNG TIN Sinh viên thực : Nguyễn Thị Hằng Ngƣời hƣớng dẫn : Ths Đỗ Xuân Toàn M· sè sinh viên: 121175 Hải Phòng - 2012 Tỡm hiu k thut truyền File Multicast Đồ án tốt nghiệp MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MULTICAST VÀ FTP 1.1 Tổng quan Multicast 1.1.1 Cơ chế truyền Multicast 1.1.2 Điều kiện cần có để truyền Multicast 1.1.3 Địa Multicast 1.1.4 IGMP 1.1.5 Định tuyến Multicast 14 1.1.6 Ứng dụng Multicast 21 1.2 Giao thức truyền file FTP 22 1.2.1 Tổng quan FTP 22 1.2.2 Các phƣơng thức truyền liệu FTP 23 1.2.3 Ứng dụng FTP 24 1.2.4 Ƣu điểm nhƣợc điểm FTP 25 CHƢƠNG : UFTP - GIẢI PHÁP TRUYỀN FILE MULTICAST 26 2.1 Tổng quan UFTP 26 2.2 Mô tả giao thức UFTP 26 2.2.1 Cơ chế làm việc 28 2.2.2 Thông điệp 31 CHƢƠNG 3: XÂY DỰNG CHƢƠNG TRÌNH THỰC NGHIỆM 54 3.1 Mô tả chƣơng trình 54 3.2.Thiết kế chƣơng trình 54 3.3 Kết đạt đƣợc 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO 60 Sinh viên :Nguyễn Thị Hằng – Lớp : CT1201 Đồ án tốt nghiệp Tìm hiểu kỹ thuật truyền File Multicast LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy Đỗ Xuân Toàn giảng viên truờng Đại học dân lập Hải Phòng tận tình hƣớng dẫn tạo điều kiện thuận lợi để em hoàn thành báo cáo tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn tất thầy, cô giáo khoa Công nghệ thông tin trƣờng Đại Học Dân Lập Hải Phịng nhiệt tình giảng dạy cung cấp kiến thức quý báu để em hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp Em xin cảm ơn tất bạn động viên, góp ý trao đổi hỗ trợ cho em suốt thời gian vừa qua Và cuối ,em kính chúc thầy sức khỏe, tiếp tục đạt đƣợc nhiều thành tích giảng dạy, nhƣ nghiên cứu khoa học nghiệp giáo dục Vì thời gian tìm hiểu đồ án có hạn, trình độ thân nhiều hạn chế Cho nên đề tài khó tránh khỏi thiếu sót, em mong nhận đuợc đuợc đóng góp ý kiến quý báu thầy cô giáo nhƣ bạn để đề tài em đuợc hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! Hải Phòng, tháng năm 2012 Sinh viên thực Nguyễn Thị Hằng Sinh viên :Nguyễn Thị Hằng – Lớp : CT1201 Đồ án tốt nghiệp Tìm hiểu kỹ thuật truyền File Multicast LỜI MỞ ĐẦU Thế kỷ 21 đƣợc mệnh danh kỷ công nghệ thông tin, với bùng nổ mạnh mẽ khoa học công nghệ Đây kỷ nguyên văn minh dựa sở cơng nghiệp trí tuệ Ngày nay, tin học trở thành môn khoa học quan trọng giới Sự phát triển mạnh mẽ nhƣ cơng việc lập trình ứng dụng nhằm phục vụ nhu cầu, lợi ích ngƣời trở nên cấp thiết Máy tính trở thành cơng cụ đắc lực khơng thể thiếu ngƣời Các tổ chức, công ty hay quan cần phải xây dựng luận văn – báo cáo – tiểu luận chuyên ngành xây dựng hệ thống mạng máy tính cho riêng để trao đổi liệu phận Dữ liệu đƣợc truyền mạng phải đảm bảo : liệu đƣợc chuyển tới đích nhanh chóng xác Hầu hết liệu đƣợc truyền qua mạng truyền dƣới dạng file Trong thời gian gần Multicast ngày đƣợc ý nhiều hơn, chuẩn Multicast hỗ trợ hàng ngàn ngƣời nhận thơng tin đồng thời mà không ảnh hƣởng đến băng thông chung Nếu thiết bị mạng hỗ trợ Multicast, cần gửi gói tin vào mạng cho nhiều ngƣời nhận Nhằm tìm hiểu thấu đáo số phƣơng pháp truyền file em chọn đề tài “Tìm hiểu kỹ thuật truyền file Multicast.” Giải pháp truyền file Multicast –UFTP giao thức truyền file dựa UDP đƣợc mã hóa theo chế Multicast, đƣợc thiết kế an toàn, đáng tin cậy việc truyền file đến nhiều ngƣời nhận lúc Với lập trình mã hóa Multicast dựa TLS với phần mở rộng cho phép nhiều ngƣời nhận chia sẻ khóa chung Mục tiêu đồ án tìm hiểu Multicast giao thức UFTP, sở xây dựng ứng dụng truyền file sử dụng mã nguồn mở UFTP với ngơn ngữ lập trình C# Đồ án trình bày gồm chƣơng : Chƣơng 1: Tổng quan Multicast FTP Chƣơng 2: Giải pháp truyền file Multicast Chƣơng : Xây dựng chƣơng trình thực nghiệm Sinh viên :Nguyễn Thị Hằng – Lớp : CT1201 Đồ án tốt nghiệp Tìm hiểu kỹ thuật truyền File Multicast DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT FTP File Transfer Protocol Phƣơng thức truyền file MAC Medium Access Control Address Địa thiết bị mạng UDP User Datagram Protocol Giao thức truyền vận TCP Transmission Control Protocol Giao thức truyền vận PIM Protocol Independent Multicast Giao thức định tuyến CGMP Cisco Group Membership Protocol Giao thức chuẩn Cisco ARP Address Resolution Protocol Giao thức tìm địa OSPF Open Shortest Path First Giao thức định tuyến chuẩn Internet Giao thức định tuyến dạng link-state NTP Network Time Protocol Giao thức đồng thời gian IGMP Internet Group Management Protocol Giao thức quản lý nhóm Internet IGMP Internet Group Membership Protocol Giao thức hoạt động switch để snooping Snooping biết (học) truyền Multicast động TTL Time To Live RSA Thời gian sống Thuật tốn mật mã hóa khóa cơng khai Sinh viên :Nguyễn Thị Hằng – Lớp : CT1201 Tìm hiểu kỹ thuật truyền File Multicast Đồ án tốt nghiệp CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MULTICAST VÀ FTP 1.1 Tổng quan Multicast 1.1.1 Cơ chế truyền Multicast Unicast: Các gói tin đƣợc gửi từ địa nguồn đến địa đích Một Router thiết bị lớp chuyển gói tin cách tìm địa đích bảng định tuyến Nếu thiết bị L2, cần dựa địa MAC Broadcast: Các gói tin đƣợc gửi từ máy nguồn đến địa đích broadcast Địa đích địa tất host (255.255.255.255) phần địa subnet Một Router L3 switch không cho phép chuyển liệu Broadcast Một thiết bị L2 cho phép phát tán lƣu lƣợng Broadcast tất cổng Multicast: Các gói đƣợc gửi từ địa nguồn đến nhóm máy tính Địa đích tƣợng trƣng host muốn nhận traffic Mặc định, Router L3 switch khơng chuyển gói tin trừ phải cấu hình Multicast routing Một thiết bị L2 switch khơng thể nhận biết đƣợc vị trí địa Multicast đích Tất gói đƣợc phát tán tất cổng chế độ mặc định Có hai thái cực đƣợc mơ tả Cơ chế dùng Unicast liệu từ host đến host, broadcast traffic đến tất host phân đoạn mạng Cơ chế Multicast nằm hai thái cực này, máy nguồn gửi gói tin từ host đến ngƣời dùng muốn nhận loại lƣu lƣợng Nhóm gọi nhóm Multicast Các máy nhận lƣu lƣợng Multicast nằm nơi không phân đoạn mạng cục Các traffic dạng Multicast thƣờng chiều Do có nhiều host nhận liệu, nên thơng thƣờng gói tin không đƣợc phép gửi ngƣợc máy nguồn chế Multicast Một host đích trả traffic ngƣợc nguồn theo chế Unicast Cơ chế Multicast đƣợc truyền theo kiểu phi kết nối Multicast dùng UDP không dùng TCP Các host muốn nhận liệu từ nguồn Multicast tham gia rời khỏi nhóm Multicast thời điểm Hơn nữa, host định có trở thành Sinh viên :Nguyễn Thị Hằng – Lớp : CT1201 Tìm hiểu kỹ thuật truyền File Multicast Đồ án tốt nghiệp thành viên hay nhiều nhóm Multicast hay không Nguyên tắc cần quan tâm hoạch định làm để phân phối lƣu lƣợng Multicast đến thành viên nhóm mà khơng ảnh hƣởng đến thành viên ngồi nhóm Hình 1: Multicast Transmission Sends a Single Multicast Packet Addressed to All Intended Recipients 1.1.2 Điều kiện cần có để truyền Multicast Có ba yêu cầu để triển khai Multicast mạng: - Phải có tập hợp địa dành cho nhóm Multicast - Phải có chế host tham gia rời khởi nhóm - Phải có giao thức định tuyến cho phép Router phân phối lƣu lƣợng Multicast tới thành viên nhóm mà không làm tải tài nguyên mạng 1.1.3 Địa Multicast Các Router Switch phải có phƣơng thức để phân biệt traffic 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 nhƣ dãy địa lớp A, B, C, địa lớp D q trình Subnetting Vì có đến 228 địa nhóm Multicast đƣợc trích dẫn từ lớp D Sinh viên :Nguyễn Thị Hằng – Lớp : CT1201 Tìm hiểu kỹ thuật truyền File Multicast Đồ án tốt nghiệp Làm mà Router Switch kết hợp địa Multicast IP với địa MAC Do khơng có chế tƣơng đƣơng với chế ARP, dạng giá trị đặc biệt dành riêng cho địa MAC Multicast đƣợc dùng Các địa bắt đầu 0100.5e Phần 28 bit sau địa IP Multicast đƣợc ánh xạ vào 23 bit thấp địa MAC giải thuật đơn giản Hình 2: Chuyển đổi IP sang MAC Hình cho thấy chế ánh xạ địa Chỉ có 23 bit cuối địa đƣợc chép từ địa IP sang địa MAC Tuy nhiên ý có bit địa IP không đƣợc 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, host Multicast có vấn đề nhỏ nhận Ethernet frame địa Multicast Một MAC tƣơng ứng với 32 địa Multicast khác Vì vậy, host phải nhận kiểm tra tất frame có MAC mà quan tâm Sau host phải kiểm tra phần địa IP bên frame để nhận phần địa nhóm Multicast Một vài khơng gian địa đƣợc dành riêng: Tồn khơng gian địa Multicast:224.0.0.0 đến 239.255.255.255 - Địa link-local: 224.0.0.0 - 224.0.0.255 đƣợc dùng giao thức định tuyến Router không chuyển gói tin có địa Sinh viên :Nguyễn Thị Hằng – Lớp : CT1201 Tìm hiểu kỹ thuật truyền File Multicast Đồ án tốt nghiệp - Các địa bao gồm địa tất host all-hosts 224.0.0.1 - Tất Router 224.0.0.2 - Tất OSPF Routers 224.0.0.5…224.0.1.1 dùng cho giao thức NTP Đây địa nhóm cố định địa đƣợc định nghĩa trƣớc - Địa GLOP tầm 233.0.0.0 - 233.255.255.255 - Tầm địa dành cho quản trị (239.0.0.0 - 239.255.255.255) đƣợc dùng vùng Multicast riêng, giống nhƣ dãy địa dành riêng RFC1918 Địa không đƣợc Router domain nên đƣợc dùng lại nhiều lần - Địa toàn cục (224.0.1.0-238.255.255.255) đƣợc dùng đối tƣợng Các địa đƣợc định tuyến Internet, địa phải 1.1.4 IGMP Làm Router biết đƣợc máy cần nghe lƣu lƣợng Multicast? Để nhận lƣu lƣợng Multicast từ nguồn, nguồn máy nhận phải gia nhập vào nhóm Multicast Nhóm đƣợc xác định thơng qua địa Multicast Một host tham gia vào nhóm Multicast cách gửi yêu cầu đến Router gần Tác vụ đƣợc thực thông qua giao thức IGMP IGMPv1 đƣợc định nghĩa RFC1112 cải tiến nó, IGMPv2 đƣợc định nghĩa RFC2236 Khi có vài host muốn tham gia vào nhóm, giao thức PIM thơng báo cho Router hình thành nên Multicast Routers IGMP ICMP có nhiều điểm tƣơng đồng, chia sẻ vài chức tƣơng tự IGMP đóng gói gói tin IP (protocol number 2), nhƣng IGMP giới hạn kết nối lớp Để đảm bảo Router không tiếp tục forward gói tin, trƣờng TTL IGMP ln có giá trị a IGMPv1 Để tham gia vào nhóm Multicast, host gửi thông điệp đăng ký tham gia vào nhóm đến Router cục Thơng điệp có tên Membership Sinh viên :Nguyễn Thị Hằng – Lớp : CT1201 Tìm hiểu kỹ thuật truyền File Multicast Đồ án tốt nghiệp Report IGMP Thông điệp thông báo cho Router địa nhóm Multicast mà host muốn tham gia vào Địa Multicast 224.0.0.1 all-hosts đƣợc dùng nhƣ địa đích Trong thơng điệp có chứa địa nhóm Multicast Cứ 60s, Router phân đoạn mạng gửi truy vấn đến tất host để kiểm tra xem host có cịn quan tâm nhận lƣu lƣợng Multicast không? Router gọi IGMPv1 Querier chức mời host tham gia vào nhóm Nếu host muốn tham gia vào nhóm, muốn tiếp tục nhận lƣu lƣợng từ nhóm mà tham gia, phải trả lời lại thơng điệp Membershipreport Các host tham gia vào nhóm Multicast thời điểm Tuy nhiên IGMPv1 khơng có chế phép host rời khỏi nhóm host khơng cịn quan tâm đến nội dung nhóm Multicast Thay vào đó, Router kết luận cổng giao tiếp khơng cịn thuộc nhóm Multicast Router khơng nhận đƣợc Membership-report ba chu kỳ truy vấn liên tiếp Điều có nghĩa là, chế độ mặc định, lƣu lƣợng Multicast gửi vào phân đoạn mạng ba chu kỳ truy vấn liên tiếp sau tất thành viên nhóm khơng cịn lắng nghe lƣu lƣợng Multicast Ngồi ra, Router khơng có giữ danh sách đầy đủ host thành viên cho nhóm Multicast Thay vào đó, cần phải lƣu nhóm Multicast tồn cổng b IGMPv2 IGMPv2 dùng ba loại thông điệp: - Membership report - V1 membership report message - Leave group message Membership report đƣợc gửi host muốn tham gia nhóm Thỉnh thoảng, thông điệp loại đƣợc dùng để trả lời cho loại thông điệp truy vấn query từ Router Khi host muốn tham gia nhóm, khơng chờ gói tin Query từ Sinh viên :Nguyễn Thị Hằng – Lớp : CT1201 10 Tìm hiểu kỹ thuật truyền File Multicast Đồ án tốt nghiệp Router Thay vào đó, gửi Membership Report Địa đích Membership Report địa đích nhóm Để đảm bảo Router nhận đƣợc thông điệp này, host gửi vài message, cách 10s Phiên IGMPv2 giới thiệu vài khác biệt so với phiên Các gói tin truy vấn đƣợc gọi General Queries Các gói gửi tới địa allhosts tới nhóm cụ thể Một cải tiến khác host đƣợc phép rời khỏi nhóm Khi host định rời khỏi nhóm tham gia, gửi thông điệp LeaveGroup đến địa all-Router 224.0.0.2 Tất Router phân đoạn mạng nội lƣu ý thông điệp Router truy vấn tiếp tục q trình Router trả lời thơng điệp thơng điệp truy cập gửi theo nhóm Thơng điệp hỏi có cịn host muốn nhận traffic cho nhóm khơng? Bất host phải trả lời lại thông điệp membership report Nếu khác đi, Router kết luận cách an tồn khơng cần thiết chuyển traffic cho nhóm phân đoạn mạng Khoảng thời gian mặc định phút Nếu có nhiều Router kết nối, Router có IP address nhỏ gửi gói tin query Vì vậy, Router nhận đƣợc gói tin query từ Router đó, kiểm tra địa nguồn gói tin Nếu địa nguồn Router cục nhỏ địa nguồn gói tin vừa đến, Router tiếp tục gửi gói tin query biết giữ vai trị query Cịn địa nguồn gói tin query nhỏ hơn, Router từ bỏ vai trò truy vấn c Switching Multicast Traffic Các Router MLS switch xây dựng Multicast chuyển gói tin cách hiệu Tuy nhiên lớp 2, switch kiểm tra phần header frame Ethernet để tìm địa nguồn địa đích Các switch khơng thể hoạt động „theo yêu cầu‟ giống nhƣ Router Thông tin tốt mà switch biết đƣợc địa Multicast đích frame cần phải đƣợc phát tán tất cổng VLAN Có hai phƣơng thức đƣợc Sinh viên :Nguyễn Thị Hằng – Lớp : CT1201 11 Tìm hiểu kỹ thuật truyền File Multicast Đồ án tốt nghiệp phát triển phép switch chuyển gói tin Multicast cách thơng minh: dùng IGMP snooping dùng CGMP Một phƣơng thức đòi hỏi phần cứng mạnh, phƣơng thức học hỏi thơng tin từ Router láng giềng d IGMP Snooping Trong chế độ hoạt động bình thƣờng, host muốn tham gia vào nhóm Multicast phải liên lạc với Router gateway để Router đƣa host vào nhóm Multicast IGMP snooping cho phép switch lắng nghe thông điệp IGMP membership report cho tìm host yêu cầu nhóm Để tham gia vào nhóm, host phải gửi thơng điệp Multicast membership report địa Multicast nhóm Một switch L2 phải lắng nghe đến tất Multicast frame để tìm thơng tin IGMP Đây rõ ràng gánh nặng cho CPU switch Một thiết bị L3 switch có lợi rõ ràng hơn, tách thơng tin L3 frame Kiểu switch phải lắng nghe gói IGMP Khi thơng địêp membership report đƣợc lắng nghe, switch thêm địa MAC nhóm Multicast vào bảng CAM với port nguồn nơi mà gói IGMP đƣợc nhận Tác vụ liên kết địa nhóm với host yêu cầu tham gia nhóm Khi host khác yêu cầu tham gia nhóm, switch port tƣơng ứng đƣợc thêm vào bảng CAM Khi có frame cần đến địa Multicast, đƣợc nhân xác cổng host nhận Với IGMP snooping, có hai trƣờng hợp đặc biệt thành viên nhóm bảng CAM: - Tất địa IGMP nhận biết switch (học động) đƣợc lƣu bảng CAM Các frame Multicast phải đƣợc nhân phía Router để traffic đƣợc Router cần thiết - CPU switch thành viên nhóm Multicast xem gói IGMP đến Chỉ có lƣu lƣợng IGMP đƣợc xử lý CPU không kiểm tra frame Multicast khác IGMP snooping đƣợc cho Sinh viên :Nguyễn Thị Hằng – Lớp : CT1201 12 Tìm hiểu kỹ thuật truyền File Multicast Đồ án tốt nghiệp phép tất cổng switch interface VLAN Các switch 2950, 3550, 4500 6500 có hỗ trợ IGMP Snooping e CGMP Khi L2 switch thực tác vụ IGMP snooping, Router Multicast láng giềng trợ giúp Cisco phát triển giao thức Cisco Group Membership Protocol (CGMP) nhằm mục đích Một Router multilayer switch đƣợc cấu hình cho định tuyến Multicast đƣợc cấu hình cho CGMP Khi host gửi thông điệp membership report để tham gia rời khỏi nhóm, Router CGMP trung chuyển thông điệp đến switch quan tâm Các thông điệp CGMP dùng địa Multicast tiếng 0100.0cdd.dddd Theo định nghĩa, địa nhóm Multicast đƣợc phát tán nhƣ trƣờng hợp đặc biệt cho thông điệp CGMP đƣợc truyền non-CGMP switch Các thơng điệp CGMP bao gồm địa MAC host với địa MAC nhóm Multicast muốn tham gia hay rời bỏ Khi layer switch nhận thơng điệp CGMP này, tác vụ đơn giản thêm vào địa nhóm Multicast host nhóm vào bảng CAM Router trở thành thiết bị “trợ thính” cho switch việc lắng nghe thơng điệp CGMP Chỉ có Router Multicast phải đƣợc cấu hình cho CGMP tất IOS-based L2 switch có CGMP cho phép chế độ mặc định, switch tự động xử lý CGMP từ Routers Mặc dù Router switch cấu hình để chạy CGMP, thật có Router tạo gói tin CGMP Có hai loại gói tin CGMP - Gói tin join đƣợc gửi Router, lệnh cho switch thêm vào member - Gói tin leave đƣợc dùng để báo cho switch xóa bớt thành viên xóa hẳn nhóm Sinh viên :Nguyễn Thị Hằng – Lớp : CT1201 13 Tìm hiểu kỹ thuật truyền File Multicast Đồ án tốt nghiệp 1.1.5 Định tuyến Multicast Chức Unicast – routing tìm đƣờng ngắn đến địa đích Tác vụ đƣợc thực cách dùng giao thức distance vector hay dùng sở liệu liên kết (linkstate) Kết tác vụ hàng bảng định tuyến, cổng outbond Router Interface đầu hiểu nhƣ Interface gần để mạng đích Trái lại, chức Multicast routing tìm upstream interface, tức đƣờng ngắn source Bởi Multicast routing protocol quan tâm tìm đƣờng ngắn source đƣờng ngắn đích nên q trình forward gói tin Multicast đƣợc gọi Reverse path forwarding Cách ngắn để giao thức định tuyến Multicast xác định đƣờng ngắn source tham khảo bảng định tuyến Unicast Tuy nhiên, gói Multicast đƣợc forward dựa thông tin bảng Multicast Routing riêng biệt Lý cho việc Router không lƣu lại cổng Upstream mà cịn lƣu lại cổng Downstream nhóm Multicast Các traffic IP phải đƣợc định tuyến giống nhƣ gói tin L3 Sự khác điểm cần phải biết để chuyển gói tin đâu Các gói tin L3 dạng Unicast có cổng Router(ngay có trình load-balancing xảy ra), lƣu lƣợng Multicast đƣợc chuyển mạch nhiều cổng, tùy thuộc vào máy nhận nằm đâu Một vài giao thức định tuyến Multicast có: PIM, DVMRP, MOSPF 1.1.5.1 Cây Multicast Các Router multilayer switch mạng phải xác định tuyến đƣờng để phân phối gói tin Multicast từ máy nguồn đến máy nhận Khi đó, tồn mạng giống nhƣ cấu trúc cây, gốc nguồn luồng lƣu lƣợng Mỗi Router dọc theo đƣờng nhánh rẽ Nếu Router biết tất địa Multicast, Router phải biết cần phải nhân luồng Multicast nhánh Một vài Router khơng có Sinh viên :Nguyễn Thị Hằng – Lớp : CT1201 14 Tìm hiểu kỹ thuật truyền File Multicast Đồ án tốt nghiệp máy nhận phân đoạn mạng Router khơng chuyển lƣu lƣợng Các Router khác có máy nhận lƣu lƣợng Multicast Cấu trúc tƣơng tự nhƣ cấu trúc Spanning Tree có root Cấu trúc đảm bảo khơng bị vịng lặp cho lƣu lƣợng Multicast không bị chuyển ngƣợc 1.1.5.2 Reverse Path Forwarding Các Router thƣờng phải thực phép kiểm tra tất gói Multicast mà nhận Reverse Path Forwarding (RPF) công cụ để đảm bảo gói tin khơng bị đƣa ngƣợc trở Multicast vị trí Khi gói tin Multicast đƣợc nhận cổng Router, ví dụ cổng E0 Router, địa nguồn gói đƣợc kiểm tra Sau Router so sánh địa nguồn với entry bảng định tuyến unicast Nếu cột out-going interface bảng định tuyến cổng nhận gói Multicast (tức E0 ví dụ này), gói Multicast đƣợc xử lý chuyển nhánh Nếu cổng khơng so trùng, điều có nghĩa có đƣa gói vào vị trí khơng mong đợi, chuyển gói tin ngƣợc root Gói tin lúc bị loại bỏ Để thực phép kiểm tra RPF này, Router chạy giao thức PIM phải tìm kiếm địa nguồn bảng định tuyến unicast 1.1.5.3 Giao thức định tuyến PIM Protocol Independent Multicast (PIM) giao thức định tuyến đƣợc dùng để chuyển lƣu lƣợng Multicast PIM hoạt động độc lập với giao thức định tuyến Unicast IP PIM sử dụng bảng định tuyến IP Cần ý bảng Unicast Routing không phụ thuộc vào giao thức định tuyến nhiều giao thức định tuyến đóng góp vào bảng định tuyến PIM hoạt động hai chế độ: - PIM Dense Mode - PIM Sparse Mode - PIM Sparse Dense Mode (do Cisco đƣa ra) Sinh viên :Nguyễn Thị Hằng – Lớp : CT1201 15 Tìm hiểu kỹ thuật truyền File Multicast Đồ án tốt nghiệp a PIM Dense Mode Các PIM Router đƣợc cấu hình theo kiểu Dense Mode (cịn gọi PIM-DM) host tham gia vào Multicast group nằm khắp nơi tất Subnet Một sơ đồ mạng đƣợc xem Dense có nhiều nhóm Multicast so với số host tƣơng đối Dense mode thƣờng đƣợc dùng môi trƣờng LAN Campus Sparse mode thƣờng đƣợc dùng môi trƣờng WAN Địa Multicast nguồn trở thành gốc Multicast đƣợc xây dựng từ nguốn đến đích Cơ chế cịn đƣợc gọi ký hiệu (S,G) đƣờng từ nguồn đến thành viên nhóm đƣợc xác định Cây Multicast đƣợc xây dựng cách cho phép phát tán traffic từ nguồn đến tất Router mạng Cây phát triển từ xuống dƣới Trong thời gian ngắn, lƣu lƣợng không cần thiết đƣợc lƣu chuyển giống nhƣ lƣu lƣợng Broadcast Tuy nhiên Router nhận đƣợc traffic cho nhóm, Router định có máy nhận muốn nhận liệu hay khơng? Nếu muốn, Router trì tình trạng im lặng để dịng traffic tiếp tục Nếu khơng có host đăng ký cho nhóm Multicast (thơng qua IGMP), Router gửi thơng điệp Prune đến Router láng giềng (theo hƣớng gốc Nhánh sau bị loại bỏ (prune) cho traffic không cần thiết khơng đƣợc phát tán hƣớng Sinh viên :Nguyễn Thị Hằng – Lớp : CT1201 16 Tìm hiểu kỹ thuật truyền File Multicast Đồ án tốt nghiệp Hình : Cây Multicast theo kiểu Dense-Mode Cây Multicast đƣợc xây dựng theo sóng yêu cầu tham gia vào nhóm Sau switch khơng có host tham gia bị xóa khỏi Cây kết sau đƣợc hiển thị hình Sinh viên :Nguyễn Thị Hằng – Lớp : CT1201 17 Tìm hiểu kỹ thuật truyền File Multicast Đồ án tốt nghiệp Hình 4: Cây Multicast sau loại bỏ switch khơng có host tham gia PIM-DM nhận biết thiết bị láng giềng cách trao đổi gói hello Thơng tin láng giềng đƣợc dùng trƣớc để xây dựng đến tất láng giềng Sau đó, nhánh lần lƣợt đƣợc loại bỏ Nếu dòng Multicast bắt đầu, đƣợc xây dựng, tồn thành viên tích cực cịn tồn Nếu host đăng ký tham gia nhóm, nhánh phân đoạn mạng đƣợc đính thêm vào b PIM Sparse Mode Có vài điểm giống PIM-SM PIM-DM: - Cả hai dùng chế hello để tìm láng giềng - Tính tốn kiểm tra RPF bảng định tuyến unicast routing thay đổi Bầu chọn designated Router môi trƣờng Multiaccess Sinh viên :Nguyễn Thị Hằng – Lớp : CT1201 18 Tìm hiểu kỹ thuật truyền File Multicast Đồ án tốt nghiệp - Sử dụng chế prune môi trƣờng Multiaccess Tuy nhiên, PIM-SM dùng chế explict join (join tƣờng minh) PIM Sparse Mode (PIM-SM) dùng giải pháp khác Cây Multicast không mở rộng đến Router host tham gia vào nhóm Cây Multicast đƣợc xây dựng thành viên Node mở rộng ngƣợc Root Cây đƣợc xây dựng từ dƣới lên SM hoạt động dựa ý tƣởng cấu trúc shared-tree, gốc không thiết nguồn Multicast Thay vào đó, root Router PIM-SM thƣờng đƣợc đặt trung tâm mạng Router làm gốc gọi Rendezvous Point (RP: điểm hẹn hị) Các Router nhận biết đƣợc RP cách: - Địa RP đƣợc cấu hình tĩnh Router: kiểm sốt đƣợc mạng nhƣng chi phí quản trị cao - Bầu chọn RP dùng giao thức Bootstrap - Dùng chế Auto-RP Cisco: phù hợp hệ thống mạng nhỏ Cây từ điểm RP đến thành viên thật từ nguồn đến thành viên Nếu Router đâu mạng đăng ký với RP, cấu trúc hoàn tất Chế độ spare-mode đƣợc gọi Shared tree Các dòng Multicast đƣợc mơ tả nhƣ (*,G) ln cho phép nguồn gửi đến nhóm Ký hiệu (*,G) có ý nghĩa source gửi nhóm G Khi host tham gia vào nhóm Multicast dùng IGMP, Router cục chuyển thông điệp Membership report gốc Multicast Mỗi Router dọc theo đƣờng thêm nhánh vào dùng chung shared-tree Q trình loại bỏ nhanh thực thành viên nhóm bị xóa khỏi nhóm Q trình đƣợc hiển thị hình dƣới đây: Sinh viên :Nguyễn Thị Hằng – Lớp : CT1201 19 Tìm hiểu kỹ thuật truyền File Multicast Đồ án tốt nghiệp Hình 5: Cây Multicast có host tham gia Chú ý trình bao gồm bƣớc Các Router khơng tham gia vào nhóm khơng bị loại bỏ khơng thành phần Khi shared tree đƣợc thiết lập, định kỳ Router gửi thông điệp join/prune đến upstream Routers nhƣ chế keepalive c PIM Sparse-Dense Mode PIM có khả hỗ trợ hai chế độ Dense Sparse Mode hai tồn nhóm Multicast khác mạng Cisco cho phép chế độ lai sparsedense mode cho phép PIM Router dùng chế độ dense hay chế độ Sparse tùy thuộc vào nhóm Nếu nhóm có RP đƣợc định nghĩa, Sparse-mode đƣợc dùng, khơng có, Dense-mode đƣợc dùng Sinh viên :Nguyễn Thị Hằng – Lớp : CT1201 20