DACN-TÌM HIỂU CẤU HÌNH MULTICAST

Không giốngnhư trong địa chỉ Unicast một địa chỉ tượng trưng cho một máy trạm, một địa chỉMulticast được dùng như một địa chỉ đích trên một gói tin IP chỉ ra rằng gói tin đangmang lưu lư

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HCM

ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH

TÌM HIỂU CẤU HÌNH MULTICAST

Lời cam đoan

Chúng em xin cam đoan đây là bài báo cáo đồ án của cả nhóm với sự hướng dẫn của thầy Hàn Minh Châu, tất cả các nguồn tài liệu đã được công bố đầy đủ, nội dung của báo cáo đồ án là trung thực

Thành phố Hồ Chí Minh , Năm 2021

Sinh viên thực hiện

3

Hình 2.2: Định dạng của gói tin IGMP phiên bản 2Hình 2.3: Hoạt động cơ bản của IGMP phiên bản 3Hình 2.4 : quá trình flooding

Hình 2.5 : quá trình pruning

Hình 2.6 : sau khi loại bỏ các traffic không cần thiếtHình 2.7 : chuyển gói tin thông qua RP

Hình 2.8 : quy trình xin nhận gia nhập RP

Hình 2.9 : Loại bỏ đường xa và nhận đương gần

Hình 3.1: mô hình thực nghiệm

Hình 3.2 : cấu hình địa chỉ cho server

Hình 3.3 : cấu hình địa chỉ trên PC1

Hình 3.4: cấu hình địa chỉ trên PC2

Hình 3.5 : cấu hình địa chỉ cho PC3

Hình 3.6: giao diện open media

Hình 3.7: cửa sổ Stream output

Hình 3.8: group 239.0.0.1

4

Hình 3.9: Cửa sổ transcoding optionsHình 3.10: Cửa sổ option setup

Hình 3.11: màn hình stream

Hình 3.12 : Open media stream

Hình 3.13: màn hình xem stream trên PC1

Bảng

Bảng 1.1 : Các địa chỉ IP Multicast cụ thể

5

CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ MULTICAST

1.1 Khái niệm MULTICAST

Multicast là thuật ngữ được sử dụng để mô tả cách thức truyền tin được gửi từ 1hoặc nhiều điểm đến 1 tập hợp các điểm khác Trong trường hợp này có thể là 1 hoặcnhiều người gửi, và thông tin được phân phối cho 1 tập hợp các điểm thu Multicasthữu ích nếu 1 nhóm khách hàng yêu cầu 1 bộ dữ liệu chung cùng 1 lúc Việc truyềnMulticast sẽ có thể tiết kiệm băng thông 1 cách đáng kể

Lấy ví dụ :

Hình 1.1 : mô hình multicastNhư mô hình ở trên chỉ có 2 máy tính muốn lấy luồng video từ máy chủ , máychủ chỉ việc gửi gói đến các thiết bị switch và router sau đó máy nào muốn lấy đượcgói dữ liệu video thì router sẽ gửi nó đến các máy cần lấy

Có ba yêu cầu cơ bản để có thể triển khai Multicast trên một mạng:

• Phải có một tập hợp các địa chỉ dành cho các nhóm Multicast

• Phải có một cơ chế trong đó các máy trạm có thể tham gia và rời khỏi nhóm

• Phải có một giao thức định tuyến cho phép các router phân phối các lưu lượngMulticast tới các thành viên của nhóm mà không làm quá tải tài nguyên mạng

6

1.2 Kỹ thuật phân phối

1.2.1 Tràn (Flooding)

Sử dụng thuật toán tràn, khi một bộ định tuyến nhận một gói tin được đánh địachỉ một nhóm Multicast nó quyết định xem liệu nó đã nhìn thấy gói tin này hay chưa.Nếu đó là gói tin được nhận lần đầu, gói tin này sẽ được chuyển tiếp đến tất cả cácgiao tiếp chỉ trừ giao tiếp nó đến Nếu bộ định tuyến đã nhận bản tin này trước đó thìgói tin này sẽ bị hủy để tránh lặp định tuyến

1.2.2 Cây mở rộng (Spanning tree)

Một giải pháp hiệu quả hơn flooding là lựa chọn một subnet của topo mạng đểhình thành một cây mở rộng Cây mở rộng định nghĩa một cấu trúc cây mà chỉ có mộttuyến đường hoạt động giữa bất cứ 2 router nào đó Cây mở rộng giúp tập trung lưulượng trên một số lượng nhỏ các liên kết và có thể cung cấp tuyến đường hiệu quảgiữa mạng nguồn và các thành viên trong nhóm

1.2.3 Kỹ thuật cây nguồn (source-based tree)

Xây dựng một spanning tree cụ thể đối với mỗi nguồn Đây là dạng đơn giảnnhất của một cây phân phối multicast Một cây nguồn có gốc là nguồn multicast và cácnhánh được mở rộng qua mạng đến các máy thu (receiver) Ký hiệu (S,G) được sửdụng để mô tả một cây SPT với S là địa chỉ IP của nguồn và G là địa chỉ nhómmulticast Các SPT đạt được tạo thành topo tuyến đường tối ưu giữa nguồn và các máythu, tức là số lượng các hop là nhỏ nhất Kết quả, trễ chuyển tiếp cho việc phân phốilưu lượng multicast là thấp nhất cho mạng Tuy nhiên các Mrouter luôn phải duy trìthông tin về tuyến đường từ nó tới mỗi nguồn Trong một mạng lớn có nhiều nguồn vànhiều điểm nhận thì thông tin trạng thái tuyến đường trở thành gánh nặng với cácrouter Các router cần phải có bộ nhớ lớn để lưu trữ bảng định tuyến 5

1.2.4 Kỹ thuật cây chia sẻ (shared-tree)

Cây chia sẻ sử dụng 1 gốc chung đặt ở một điểm đã lựa chọn trên mạng Gốcchung này được gọi là một điểm hẹn RP (Rendezvous Point) hay còn gọi là lõi Câychia sẻ đòi hỏi số lượng về thông tin trạng thái trên mỗi router là nhỏ nhất, bởi vậy bộnhớ yêu cầu cho mỗi router là tối ưu Pruning ( lược bỏ ) Lược bỏ đóng vai trò quantrọng trong việc duy trì các cây phân phối Multicast do việc giảm lưu lượng khôngmong muốn Do một số thành viên trong các phiên Multicast là thay đổi linh hoạt, các

7

giao thức định tuyến Multicast phải duy trì trạng thái của các cây phân phối các gói tinMulticast Việc này được thực hiện bởi một cơ chế pruning Các lá và nhánh khôngcòn chứa các thành viên của nhóm Multicast bị loại bỏ khỏi cây.

1.3 Địa chỉ Multicast

Các ứng dụng Multicast luôn luôn dùng địa chỉ Multicast Địa chỉ Multicast nàytượng trưng cho các ứng dụng Multicast và còn được gọi là các nhóm Không giốngnhư trong địa chỉ Unicast (một địa chỉ tượng trưng cho một máy trạm), một địa chỉMulticast được dùng như một địa chỉ đích trên một gói tin IP chỉ ra rằng gói tin đangmang lưu lượng cho một ứng dụng Multicast Ví dụ, nếu một gói Multicast mang địachỉ đích là 225.5.5.5, điều này có ý nghĩa là “Tôi đang mang lưu lượng cho ứng dụngMulticast có địa chỉ nhóm là 225.5.5.5, bạn có muốn dùng không?” Một địa chỉMulticast sẽ không bao giờ được gán đến một thiết bị mạng, vì vậy nó sẽ không baogiờ dùng như một địa chỉ nguồn Một địa chỉ nguồn trên một gói Multicast cũng sẽgiống như mọi gói tin Unicast, luôn luôn dùng một địa chỉ Unicast

Các router và switch phải có phương thức để phân biệt lưu lượng dạngMulticast với dạng Unicast hay Broadcast Điều này thực hiện thông qua việc gán địachỉ IP, bằng cách dùng địa chỉ lớp D từ 224.0.0.0 đến 239.255.255.255 chỉ choMulticast Các thiết bị mạng có thể nhanh chóng lọc ra các địa chỉ Multicast bằng cáchđọc 4 bit bên trái của một địa chỉ Bốn bit này của một địa chỉ Multicast luôn luônbằng 1110 Không giống như dãy địa chỉ lớp A,B và C, địa chỉ lớp D này không có quátrình chia nhỏ(mạng conting) Vì vậy có đến 228 địa chỉ nhóm Multicast được tríchdẫn ra từ lớp D này Các địa chỉ Multicast là tượng trưng một nhóm, không tượngtrưng cho máy trạm

1.3.1 Ánh xạ địa chỉ IP Multicast sang địa chỉ MAC

Làm thế nào mà một router và switch kết hợp một địa chỉ Multicast của IP vớimột địa chỉ MAC Việc gán địa chỉ Multicast vào một nhóm lớp 3 sang một nhómMulticast thường sẽ tự động tạo ra địa chỉ Multicast lớp 2 Do không có cơ chế tươngđương với cơ chế ARP, một dạng giá trị đặc biệt dành riêng cho địa chỉ MAC củaMulticast sẽ được dùng Các địa chỉ này bắt đầu bằng 0100.5e Phần 28 bit sau của địachỉ Multicast IP sẽ được ánh xạ vào 23 bit thấp của địa chỉ MAC bằng một giải thuậtđơn giản Địa chỉ MAC được hình thành bằng cách dùng dạng OUI 01005E, sau đó làgiá trị 0 và sau cùng là 23 bit địa chỉ của L3 Multicast

8

Hình 1.2: Cơ chế ánh xạ địa chỉ IP Multicast và MACHình trên cho thấy cơ chế ánh xạ địa chỉ Chỉ có 23 bit cuối của địa chỉ là được chép từ địa chỉ IP sang địa chỉ MAC Tuy nhiên chú ý rằng có 5 bit của địa chỉ IP không được chuyển sang địa chỉ MAC Khả năng này làm cho nảy sinh một vấn đề là

có thể có 32 địa chỉ Multicast khác nhau có thể ánh xạ vào cùng một địa chỉ MAC Do

sự nhập nhằng này, một máy trạm Multicast có một vấn đề nhỏ khi nó nhận một khungtin Ethernet của một địa chỉ Multicast Một MAC có thể tương ứng với 32 địa chỉ Multicast khác nhau Vì vậy, khi một máy trạm phải nhận và kiểm tra tất cả các khung tin có MAC mà nó quan tâm Sau đó máy trạm này phải kiểm tra phần địa chỉ IP bên trong mỗi khung tin để nhận ra phần địa chỉ của từng nhóm Multicast

Hình 1.3 : Quá trình ánh xạ IP Multicast và MAC

9

Để hiểu tiến trình chuyển đổi dùng các bước sau:

• Bước 1: Chuyển đổi địa chỉ IP sang dạng nhị phân Lưu ý 4 bit đầu tiên luônluôn là địa chỉ 1110 cho bất kỳ địa chỉ Multicast nào

• Bước 2: Thay thế 4 bit đầu tiên 1110 của địa chỉ IP với 6 ký tự (24 bit) 5E như là địa chỉ bắt đầu trong tổng số 12 ký tự dạng thập lục phân (48 bit) củađịa chỉ Multicast MAC

01-00-• Bước 3: Thay thế 5 bit kế tiếp của dạng địa chỉ IP với một bit 0 trong khônggian địa chỉ MAC

• Bước 4: Chép 23 bit cuối của địa chỉ IP dạng nhị phân vào 23 bit cuối của địachỉ Multicast

• Bước 5: Chuyển đổi 24 bit cuối của địa chỉ Multicast từ dạng nhị phân sangdạng 6 số thập lục phân

• Bước 6: Kết hợp 6 chữ số hexa đầu tiên 01-00-5E với 6 chữ số hexa vừa tính ởbước 5 để hình thành địa chỉ Multicast đầy đủ

Theo cách thức nêu trên, địa chỉ 238.10.24.5 sẽ sinh ra địa chỉ MAC là 00-5E-0A-18-05 cũng giống như kết quả do địa chỉ 228.10.24.5 IETF đã chỉ ra rằng khả năng hai ứng dụng Multicast trên cùng một LAN có thể tạo ra cùng những địa chỉ MAC là thấp Nếu tình cờ điều này xảy ra, một gói tin từ một ứng dụng Multicast khác

0x01-có thể sẽ được phân biệt bằng địa chỉ lớp 3 Người quản trị nên cẩn thận khi chọn lựa địa chỉ Multicast, tránh việc tạo ra những địa chỉ MAC tương tự nhau

1.3.2 Một vài không gian địa chỉ được dành riêng

Toàn bộ không gian địa chỉ Multicast: 224.0.0.0 - 239.255.255.255

• Địa chỉ liên kết cục bộ (link-local): 224.0.0.0 - 224.0.0.255 được dùng bởi cácgiao thức định tuyến Router sẽ không chuyển các gói tin có địa chỉ này Cácđịa chỉ bao gồm địa chỉ tất cả các máy trạm 224.0.0.1, tất cả các router224.0.0.2, tất cả các OSPF router 224.0.0.5…224.0.1.1 dùng cho giao thứcNTP Đây là địa chỉ các nhóm cố định vì các địa chỉ này được định nghĩa trước

10

• Địa chỉ 232.0.0.0-232.255.255.255: Địa chỉ GLOP trong tầm 233.255.255.255 Tầm địa chỉ dành cho quản trị (239.0.0.0-239.255.255.255)được dùng trong các vùng Multicast riêng, giống như dãy địa chỉ dành riêngtrong RFC1918 Địa chỉ này không được định tuyến giữa các vùng nên nó cóthể được dùng lại nhiều lần Địa chỉ toàn cục (224.0.1.0 - 238.255.255.255)được dùng bởi bất cứ đối tượng nào Các địa chỉ này có thể được định tuyếntrên Internet, vì vậy địa chỉ này phải duy nhất.

224.0.0.1 Tất cả các hệ thống trên mạng con này

224.0.0.2 Tất cả các router trên mạng con này

224.0.0.4 Các DVMRP router

224.0.0.5 Tất cả các OSPF router

224.0.0.6 Tất cả các router được lựa chọn trong OSPF

224.0.0.9 Router chạy RIP phiên bản 2

224.0.0.10 Rout er chạy EIGRP

cả các máy trạm có thể xử lý Multicast và 224.0.0.2 chỉ ra tất cả các router cókhả năng xử lý Multicast Dãy các địa chỉ nhóm được dùng khi các gói tin phảiđược định tuyến là 224.0.1.0 đến 224.0.1.255 Dãy địa chỉ này bao gồm24.0.1.39 và 224.0.1.40 là hai địa chỉ được dùng bởi Auto-RP

• Địa chỉ Multicast cho các ứng dụng Multicast SSM: IANA đã cấp phát dãy địachỉ 232.0.0.0 đến 232.255.255.255 cho các ứng dụng SSM Mục đích của ứngdụng này là cho phép một máy trạm chọn ra một nguồn cho các nhóm

11

Multicast SSM giúp cho việc định tuyến Multicast trở nên hiệu quả hơn, chophép một máy trạm chọn lựa một nguồn có chất lượng tốt hơn và giúp cácnhà quản trị mạng giảm thiểu kiểu tấn công Multicast DoS Chỉ có các máytrạm chạy IGMP phiên bản 3 có khả năng dùng tính năng SSM IGMP phiênbản 3 là một giao thức mới.

• Địa chỉ Multicast cho các ứng dụng GLOP: IANA dành ra dãy địa chỉ 233.0.0.0đến 233.255.255.255.255 gọi là địa chỉ GLOP Địa chỉ này có thể được dùngbởi bất kỳ ai đang có một AS hợp lệ (registered autonomous system number -ASN) để tạo ra 256 địa chỉ Multicast toàn cục IANA dành riêng các địa chỉ này

để đảm bảo tính duy nhất toàn cục của địa chỉ Bằng cách dùng giá trị 233 chobyte đầu tiên và bằng cách dùng ASN cho byte thứ hai và thứ ba, một AS có thểtạo ra một địa chỉ Multicast toàn cục Ví dụ nếu AS dùng số hiệu mạng ASN

5663, giá trị này có thể chuyển sang dạng nhị phân là 0001011000011111 8 bitđầu tiên, 00010110, bằng với 22 trong dạng thập phân và 8 bit cuối, 00011111,bằng với 31 trong dạng thập phân Ánh xạ 8 bit đầu tiên vào byte thứ hai và 8bit cuối vào byte thứ ba trong dãy địa chỉ 233, công ty nào có mạng AS là 5663

sẽ được tự động cấp dãy địa chỉ 233.22.31.0 đến 233.22.31.255 GLOP khôngphải là một từ viết tắt và không tượng trưng cho bất kỳ cái gì

• Địa chỉ Multicast cho những vùng riêng: Dãy địa chỉ dành riêng cuối cùng làdãy địa chỉ dành cho quản trị IANA gán dãy địa chỉ 239.0.0.0 đến239.255.255.255 (RFC 2365) để dùng trong những miền Multicast IANA sẽkhông gán các tầm địa chỉ này tới bất kỳ một giao thức nào hoặc một ứng dụngnào Các nhà quản trị mạng có thể tự do sử dụng các địa chỉ trong dãy này, tuynhiên họ phải cấu hình các router Multicast để đảm bảo Multicast lưu lượng trong dãy địa chỉ này không vượt quá ranh giới của miền Multicast

• Địa chỉ Multicast tạm thời cho các nhóm

Khi một doanh nghiệp muốn dùng một địa chỉ Multicast toàn cục, doanh nghiệpcần một khối địa chỉ từ ISP hoặc từ IANA Tuy nhiên, khi một doanh nghiệp muốndùng một địa chỉ Multicast mà không phải là một phần của các không gian địa chỉMulticast được mô tả trong các phần trước, các phần địa chỉ còn lại này được gọi là

12

các địa chỉ Multicast tạm thời Điều này có nghĩa là toàn bộ Internet phải chia sẽ địachỉ này Các địa chỉ này sẽ được cấp phát động khi cần thiết và phải được giải phóngkhi không còn được dùng Bởi vì các địa chỉ này không được gán vào bất cứ ứng dụngnào nên nó được gọi là tạm thời Bất kỳ một doanh nghiệp có thể dùng các địa chỉMulticast này mà không cần sự cho phép từ IANA nhưng các doanh nghiệp cần giảiphóng địa chỉ sau khi dùng xong.

Giới thiệu tổng quan về đồ án và nhiệm vụ của đồ án

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Giới thiệu cụ thể và trình bày các vấn đề trong Multicast Đưa ra các hướng giảiquyết để xây dựng một mô hình multicast

Chương 3 : Kết quả thực nghiệm

Thực hiện xây dựng mô hình trên GNS3 , cấu hình multicast trên mô hình Sửdụng vmware để cài đặt các server và client Dùng VLC player để streaming video.Chương 4 : Kết luận

13

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 IGMP

Giao thức IGMP phát triển từ giao thức quan hệ giữa các Máy trạm (HostMembership Protocol), được mô tả trong tài liệu của Deering IGMP phát triển từIGMP phiên bản 1 (RFC1112) đến IGMP phiên bản 2 (RFC2236) và đến phiên bảncuối cùng IGMP phiên bản 3 (RFC3376) Các thông điệp IGMP được gửi bên tronggói tin IP với trường số của giao thức (protocol number) bằng 2, trong đó trường TTL

có giá trị bằng 1 Các gói IGMP chỉ được truyền trong LAN và không được tiếp tụcchuyển sang LAN khác do giá trị TTL của nó Hai mục đích quan trọng nhất củaIGMP là:

• Thông báo cho router chạy Multicast rằng có một máy muốn nhận lưu lượngMulticast của một nhóm cụ thể

• Thông báo cho router rằng một có một máy muốn rời một nhóm Multicast (nóicách khác, có một máy không còn quan tâm đến việc nhận Multicast lưu lượng nữa) Các router thường dùng IGMP để duy trì thông tin cho từng cổng củarouter là những nhóm Multicast nào router cần phải chuyển và những máy trạmnào muốn nhận

Trước khi một máy trạm có thể nhận bất kỳ một Multicast lưu lượng nào, mộtứng dụng Multicast phải được cài đặt và chạy trên máy trạm đó Sau khi một máy trạmtham gia vào một nhóm, phần mềm sẽ tính toán địa chỉ Multicast và sau đó card mạng

sẽ bắt đầu lắng nghe địa chỉ Multicast MAC

Trước khi một máy trạm hoặc một người dùng muốn tham gia vào một nhóm,người dùng cần phải biết nhóm nào đang tồn tại và làm thế nào để tham gia vào nhóm

đó Đối với các ứng dụng mức doanh nghiệp, người dùng chỉ cần đơn giản nhấp vàomột liên kết trên một trang web hoặc địa chỉ Multicast có thể cấu hình trước trên máytrạm Ví dụ, một người dùng có thể được yêu cầu để đăng nhập vào một máy chủ vàxác thực bằng tên và người dùng Nếu tên người dùng được xác thực, ứng dụngMulticast sẽ tự động cài trên PC của người dùng, nghĩa là người dùng đã tham gia vàonhóm Multicast

14

Khi người dùng không còn muốn dùng ứng dụng Multicast nữa, người dùngphải rời khỏi nhóm Ví dụ, người dùng đơn giản chỉ cần đóng ứng dụng Multicast đểrời khỏi nhóm Đối với cơ chế Multicast, một người dùng cần phải tìm ra ứng dụngnào họ muốn chạy, địa chỉ Multicast được dùng bởi ứng dụng.

Làm thế nào một router biết được các máy cần nghe lưu lượng Multicast? Đểnhận lưu lượng Multicast từ một nguồn, cả nguồn và các máy nhận đầu tiên phải gianhập (join) vào một nhóm Multicast Nhóm này được xác định thông qua địa chỉMulticast Một máy trạm có thể tham gia vào một nhóm Multicast bằng cách gửi cácyêu cầu đến router gần nhất Tác vụ này được thực hiện thông qua giao thức IGMP

IGMP phiên bản 1 được định nghĩa trong RFC1112 và bản cải tiến của nó,IGMP phiên bản 2 được định nghĩa trong RFC2236 Khi có vài máy trạm muốn thamgia vào nhóm, giao thức PIM sẽ thông báo cho nhau giữa các router và hình thành nêncây Multicast giữa các router

IGMP và ICMP có nhiều điểm tương đồng, cùng chia sẻ một vài chức năngtương tự IGMP cũng đóng gói trong gói tin IP (chỉ số giao thức là 2), nhưng IGMPgiới hạn chỉ trong một kết nối lớp 2 Để đảm bảo router không bao giờ tiếp tục chuyểngói tin đi, trường TTL của IGMP luôn có giá trị bằng 1

2.1.1 IGMP v1

Cứ mỗi 60 giây, một router trên mỗi phân đoạn mạng sẽ gửi truy vấn đến tất cảcác máy trạm để kiểm tra xem các máy trạm này có còn quan tâm nhận Multicast lưulượng nữa không? Router này gọi là router truy vấn IGMP phiên bản 1 (Querier) vàchức năng của nó là mời các máy trạm tham gia vào nhóm

Nếu một máy trạm muốn tham gia vào một nhóm, hoặc nó muốn tiếp tục nhậnlưu lượng từ một nhóm mà nó đã tham gia, nó phải trả lời lại bằng thông điệp đáp trả(membership report) Các máy trạm có thể tham gia vào các nhóm Multicast ở bất kỳthời điểm nào

Tuy nhiên IGMP phiên bản 1 không có cơ chế để cho phép một máy trạm rờikhỏi một nhóm nếu máy trạm đó không còn quan tâm đến nội dung của nhómMulticast đó Thay vào đó, router sẽ kết luận là một cổng giao tiếp của bó không cònthuộc về một nhóm Multicast nào nếu router không nhận được thông điệp đáp trả

15

(membership report) trong ba chu kỳ truy vấn liên tiếp Điều này có nghĩa là, ở chế độmặc định, các lưu lượng Multicast vẫn gửi vào một phân đoạn mạng trong ba chu kỳtruy vấn liên tiếp sau khi tất cả các thành viên của nhóm không còn lắng ngheMulticast lưu lượng nữa Ngoài ra, router không có giữ một danh sách đầy đủ các máythành viên cho từng nhóm Multicast Thay vào đó, nó cần phải lưu những nhómMulticast nào là đang tồn tại trên những cổng nào của nó.

Để tham gia vào một nhóm Multicast, một máy trạm sẽ gửi một thông điệpđăng ký tham gia vào nhóm đến router cục bộ của nó Thông điệp này có tên là báocáo về tình trạng thành viên của IGMP (Membership Report IGMP) Thông điệp này

sẽ thông báo cho router về địa chỉ nhóm Multicast mà máy trạm muốn tham gia vào.Địa chỉ Multicast tượng trưng cho tất cả các máy 224.0.0.1 được dùng như địa chỉđích Trong thông điệp này có chứa địa chỉ nhóm Multicast

Hình 2.1: Cấu trúc của gói tin IGMP phiên bản 1Một thông điệp IGMP phiên bản 1 có 5 trường:

• Phiên bản (Version): trường này có độ dài 4 bit, luôn luôn gán giá trị bằng 1

• Loại (Type): Trường giá trị 4 bit, chỉ ra 2 loại thông điệp được định nghĩa bởiIGMP phiên bản 1 Loại 1 là kiểu truy vấn quan hệ máy trạm (HostMembership Query), chỉ được dùng bởi router Loại 2 là kiểu báo cáo quan hệmáy trạm (Host Membership Report) được dùng chỉ bởi máy trạm

• Chưa dùng (Unused): trường này có độ dài 8 bit chứa giá trị 0 khi được gửi và

bị bỏ qua khi được nhận

16

• Kiểm tra lỗi (Checksum): mang giá trị 16 bit kiểm tra lỗi được tính toán bởinguồn của thông điệp IGMP Thiết bị nhận thường kiểm tra giá trị kiểm tra lỗi

và nếu giá trị này không đúng bằng giá trị đã tính toán, máy nhận sẽ loại bỏkhung tin

• Địa chỉ nhóm (Access Group): Được gán về giá trị 0.0.0.0 khi router gửi ra góitin truy vấn quan hệ (Membership Query) Giá trị này được gán giá trị địa chỉnhóm Multicast khi một máy gửi thông điệp báo cáo quan hệ (MembershipReport)

2.1.2 IGMP v2

IGMP phiên bản 2 giới thiệu vài sự khác biệt so với phiên bản đầu tiên Các góitin truy vấn bây giờ được gọi là gói tin truy vấn tổng quát (General Queries) Các góinày có thể gửi tới địa chỉ tất cả các máy trạm hoặc tới từng nhóm cụ thể

Một cải tiến khác nữa là các máy trạm được phép rời khỏi nhóm Khi một máytrạm quyết định rời khỏi một nhóm nó đã tham gia, nó sẽ gửi thông điệp rời bỏ nhóm(Leave Group) đến địa chỉ tất cả các router là 224.0.0.2 Tất cả các router trên mộtphân đoạn mạng nội bộ sẽ lưu ý thông điệp này và router truy vấn sẽ tiếp tục quá trình.Router sẽ trả lời thông điệp trên bằng thông điệp truy vấn gửi theo nhóm Thông điệpnày sẽ hỏi rằng có còn máy trạm nào muốn nhận lưu lượng cho nhóm đó nữa không?Bất cứ máy trạm nào cũng phải trả lời lại bằng thông điệp báo cáo quan hệ(membership report) Nếu khác đi, router sẽ kết luận một cách an toàn là không cầnthiết chuyển lưu lượng cho nhóm đó trên phân đoạn mạng đó

Một trong những nguyên nhân IGMP phiên bản 2 được phát triển là cung cấpmột cơ chế rời khỏi nhóm tốt hơn IGMP phiên bản 2 có thêm một số tính năng mới:

• Truy vấn nhóm xác định (Group specific Query): cho phép router gửi truy vấncho một nhóm cụ thể thay vì cho tất cả các nhóm

• Thời gian đáp ứng tối đa (Maximum response Time): Một trường mới trong góitin truy vấn, cho phép hiệu chỉnh khoảng thời gian cho thông điệp báo cáo quan

hệ máy trạm Đặc điểm này có thể hữu ích khi một số lớn các nhóm tồn tại trên

17

một mạng con và bạn muốn giảm số thông điệp trả lời bằng cách kéo dài nhữngthông điệp trả lời ra một khoảng thời gian dài hơn.

• Thông điệp rời bỏ nhóm (Leave group message): cho phép máy trạm thông báocho router rằng máy trạm muốn rời khỏi nhóm

• Bầu chọn router truy vấn: cung cấp cơ chế cho phép bầu chọn router gửi ra cácthông điệp truy vấn khi có nhiều router cùng kết nối vào một mạng con

Thông điệp báo cáo quan hệ sẽ được gửi khi một máy trạm muốn tham gia mộtnhóm Thỉnh thoảng, thông điệp loại này cũng được dùng để trả lời cho loại thông điệptruy vấn từ router Khi một máy trạm muốn tham gia một nhóm, nó sẽ không chờ góitin truy vấn từ router Thay vào đó, nó sẽ gửi thông điệp báo cáo quan hệ Địa chỉ đíchcủa thông điệp báo cáo quan hệ sẽ là địa chỉ đích của nhóm Để đảm bảo rằng routernhận được thông điệp này, máy trạm sẽ gửi vài thông điệp, cách nhau mỗi 10 giây

Hình 2.2: Định dạng của gói tin IGMP phiên bản 2IGMP phiên bản 2 có bốn trường, được định nghĩa như sau:

• Loại (Type): trường này có chiều dài 8 bit, chỉ ra một trong bốn loại thông điệpđược định nghĩa bởi IGMP phiên bản 2 Các giá trị có thể có là:

o Truy vấn quan hệ (Membership query) có giá trị là 0x11: được dùng bởirouter để tìm ra sự hiện diện của các máy trạm trên một mạng con.Thông điệp loại này gán giá trị địa chỉ nhóm về 0.0.0.0 giống như trongIGMP phiên bản 1 Một thông điệp truy vấn cho một nhóm cụ thể sẽ gánđịa chỉ nhóm vào trường này Thông điệp loại này thường được gửi khi

18

router nhận được một thông điệp rời khỏi nhóm IGMP phiên bản 2 từmột máy trạm Thông điệp loại này được dùng để xác định xem có cònthành viên nào của một nhóm cụ thể không.

o Báo cáo quan hệ phiên bản 1 có giá trị 0x12: được dùng bởi IGMP phiênbản 2 để tương thích với IGMP phiên bản 1

o Báo cáo quan hệ phiên bản 2 có giá trị 0x16: được gởi bởi thành viên đểthông báo cho router là còn ít nhất một thành viên trên mạng

o Thông điệp rời khỏi nhóm (Leave group) có giá trị là 0x17: được gửi bởithành viên nhóm nếu nó là thành viên cuối cùng gửi thông điệp báo cáoquan hệ Thông điệp này báo cho router rằng máy trạm đang rời khỏinhóm

• Thời gian đáp ứng tối đa (Maximum Response Time): Trường có độ dài 8 bitchỉ có trong các thông điệp truy vấn Giá trị mặc định cho trường này là 100(tương đương 10 giây) Giá trị sẽ thay đổi từ 1 đến 255 (nghĩa là từ 0.1 giây đến25.5giây)

• Kiểm tra lỗi (Checksum): Chứa giá trị 16 bit được tính toán bởi máy nguồn.Kiểm tra lỗi IGMP tính toán trên toàn bộ phần tải của IP chứ không phải chỉ 8byte đầu tiên mặc dù IGMP phiên bản 2 có độ dài 8byte

• Địa chỉ nhóm (Group Address): Được gán giá trị 0.0.0.0 trong gói tin truy vấn

và gán địa chỉ nhóm nếu thông điệp là cho từng nhóm cụ thể Các thông điệpbáo cáo quan hệ (membership report) hoặc thông điệp rời khỏi nhóm (leavegroup) có thể mang địa chỉ của nhóm trong trường này

2.1.3 IGMP v3

Tháng 10 năm 2002, RFC3376 định nghĩa đặc tả cho IGMP phiên bản 3 IGMPphiên bản 3 là một phiên bản cải tiến của giao thức IGMP và là giao thức khá phứctạp Để dùng các đặc điểm mới của IGMP, router trạm cuối cùng phải được cập nhật,

hệ điều hành của máy trạm phải thay đổi và ứng dụng Multicast phải thiết kế và viết

19

lại Ở thời điểm hiện tại, chỉ có rất ít các ứng dụng của IGMP phiên bản 3 là có sẵn.Phần này chỉ tóm tắt các đặc điểm chủ yếu của IGMP phiên bản 3.

Trong IGMP phiên bản 1 và IGMP phiên bản 2, khi một máy trạm tham gia vàomột nhóm, router sẽ truyền các lưu lượng cho nhóm đó vào phân đoạn mạng bất chấpđịa chỉ nguồn của gói tin Ví dụ, giả sử có một buổi hội thảo đa phương tiện đang diễn

ra Một thành viên của nhóm quyết định phá hỏng phiên hội thảo bằng cách gửi ra một

số dữ liệu nhiễu bằng cách nói chuyện hay gửi nhạc cho các thành viên của nhóm.Mặc dù các ứng dụng đa phương tiện cho phép một người dùng làm im lặng các thànhviên khác, ứng dụng không làm dừng các lưu lượng không mong muốn phân phối đếnmáy trạm

Nếu một nhóm các hacker quyết định phát tán một mạng của một công ty bằngcác dữ liệu băng thông cao dùng cùng địa chỉ nhóm Multicast mà công ty đang dùng,

nó có thể tạo ra kiểu tấn công từ chối dịch vụ Cả IGMP phiên bản 1 và IGMP phiênbản 2 đều không có cơ chế để ngăn ngừa một kiểu tấn công như vậy

IGMP phiên bản 3 cho phép các máy trạm lọc các lưu lượng đi vào dựa trên địachỉ IP nguồn thông qua một tính năng gọi là Multicast theo từng nguồn (SourceSpecific Multicast –SSM) IGMP phiên bản 3 cho phép các máy trạm chỉ định các lưulượng xuất phát từ một nguồn cụ thể hoặc nhận từ tất cả ngoại trừ từ một nguồn nàođó

20

Hình 2.3: Hoạt động cơ bản của IGMP phiên bản 3Trong hình trên, lưu lượng của nhóm 226.1.1.1 là xuất phát từ hai nguồn, R1nhận lưu lượng từ cả hai nguồn H1 chuẩn bị thông điệp báo cáo quan hệ IGMP phiênbản 3 dùng địa chỉ đích là 224.0.0.22, được gán bởi IANA cho các thông điệp báo cáoquan hệ IGMP phiên bản 3 Kiểu thông điệp là 0x22 với một trường bao gồm “địa chỉnguồn 209.165.201.2”, có nghĩa là “tôi muốn tham gia vào nhóm Multicast 226.1.1.1nhưng chỉ nếu nhóm này đến từ nguồn 209.165.201.2”.

Làm thế nào một máy trạm có thể học địa chỉ nguồn của một nhóm? Cisco đãphát triển tính năng URD và IGMP phiên bản 3 để dùng các tính năng của IGMP phiênbản 3 cho đến khi nào các ứng dụng IGMP phiên bản 3 là sẵn sàng và hệ điều hànhđược cập nhật

2.2 Giao thức PIM

Giao thức PIM ( protocol independent multicast) là một giao thức định tuyến cóthể được dùng để chuyển các multicast traffic PIM hoạt động độc lập với các giao

21

thức định tuyến IP vì vậy PIM sử dụng bảng định tuyến và không giữ các bảngmulticast routing

PIM hoạt động ở hai chế độ :

- PIM dense mode

- PIM sparse mode

2.2.1 PIM dense mode

Các PIM router có thể được cấu hình theo kiểu Dense Mode (còn gọi là PIM-DM) nếu các host tham gia vào multicast group nằm ở khắp nơi trên tất cả các subnet.Địa chỉ multicast nguồn trở thành gốc của cây và cây multicast được xây dựng từnguốn đến đích Cơ chế này còn được gọi bằng ký hiệu (S,G) trong đó đường đi từnguồn đến các thành viên trong nhóm là duy nhất và được xác định

Cây multicast được xây dựng bằng cách cho phép phát tán các traffic từ nguồnđến tất cả các router trong mạng Cây sẽ phát triển từ trên xuống dưới Trong một thờigian ngắn, các traffic không cần thiết sẽ được lưu chuyển giống như trong broadcasttraffic gọi là quá trình Flooding

Khi các router nhận được traffic cho một nhóm, router sẽ quyết định nó có cácmáy nhận muốn nhận dữ liệu hay không? Nếu là muốn, router sẽ duy trì tình trạng imlặng và để dòng traffic tiếp tục

22