Vuelo Rasante Sobre el Diseño de Redes

La construcción de árboles de distribución multicast requiere la utilización de protocolos específicos que sean capaz de operar en el plano de control trasladando al plano de datos la información de encaminamiento necesaria para permitir el flujo de datos multicast desde las fuentes a los receptores.

 

A continuación, se describirán brevemente los distintos tipos de árboles genéricos de distribución multicast y uno de los mecanismos fundamentales utilizados para su construcción.

 

 

 

Reverse Path Forwarding

 

Los dispositivos habilitados para multicast utilizan Reverse Path Forwarding (RPF) para determinar la interfaz de salida y siguiente salto hacia la fuente (S) basándose en su dirección unicast. La interfaz resultante se convierte en la interfaz de entrada o interfaz RPF.

 

Esta tupla, formada por interfaz y siguiente salto, tiene dos usos:

 

  • Como mecanismo de construcción del árbol de distribución multicast, uniéndose al elemento de red en sentido ascendente (en el árbol) hacia la fuente.

  • Como mecanismo de prevención de bucles, descartando todos aquellos datagramas que no lleguen en sentido entrante a través de la interfaz RPF.

 

 

mcast-rpf.png

 

 

Con objeto de construir un árbol de distribución multicast desde el receptor hacia la fuente, los dispositivos de red envían mensajes Join de modo recurrente hacia la fuente una vez que se determina la interfaz RPF para una determinada fuente o punto de encuentro (Rendezvous Point – RP).

 

Una vez construido el árbol de distribución multicast, el flujo de datos puede fluir en dirección natural desde la Fuente al Receptor. Esta dirección es la opuesta a la de los mensajes Join enviados previamente para la construcción del árbol multicast.

 

Construcción de los árboles de distribución multicast

 

Los protocolos de control multicast construyen árboles para transmitir información de un grupo G desde una fuente S a cualquier número de receptores interesados en recibir dicha información. La aplicación ubicada en la fuente (S) únicamente transmite el flujo de datos al grupo multicast (G) sin conocer ningún detalle relativo al proceso subyacente de construcción del árbol de distribución multicast.

 

Dependiendo del caso de uso (y del protocolo empleado para su construcción) existen dos tipos principales de árboles: Source Trees y Shared Trees

 

 

mcast-trees.png

 

 

Los Source Trees se identifican en la tabla de distribución multicast como (S,G) y proporcionan encaminamiento óptimo desde la fuente al receptor a costa de más información de estado presente en los dispositivos de red.

 

Las características principales de los Source Trees son las siguientes:

 

  • Utiliza un Shortest Path Tree (SPT) con la raíz en la fuente.

  • Los datos fluyen por el camino óptimo desde la fuente al receptor.

  • El retardo es el mínimo posible.

  • El coste de contar con caminos óptimos es más estado en la red y una mayor complejidad: O(S*G).

  • La cantidad de estado limita la escalabilidad de la solución.

  • Los receptores deben conocer quiénes son las fuentes.

  • Los mensajes de control para construir el árbol de distribución se envían hacia la fuente.

 

Los Shared Trees se identifican en la tabla de distribución multicast como (*,G) y habitualmente no proporcionan caminos óptimos desde la fuente a los receptores debido que en este caso el RP es la raíz del SPT y puede que no esté en el camino óptimo hacia la fuente.

 

Las características principales de los Shared Trees son las siguientes:

 

  • Utiliza un único árbol compartido para todas las fuentes con la raíz ubicada en el RP.

  • Requiere un punto de encuentro o RP donde fuentes y receptores se “conozcan”.

  • Retardo extra debido al hecho de que el camino puede que no sea el óptimo entre fuentes y receptores.

  • Se mejora la escalabilidad de la solución reduciendo el estado y la complejidad: O(G)

  • Los mensajes de control para construir el árbol se envían hacia el RP.

 

 

Arbol

Estado

Complejidad

Camino

Retardo

Escalabilidad

RP

Construcción

Source

(S,G)

O(S*G)

Alta

Optimo

Mínimo

Baja

No es necesario

Hacia la fuente

Shared

(*,G)

O(G)

Baja

Sub-óptimo

Sub-óptimo

Mejorada

Necesario

Hacia el punto de encuentro (RP)

 

 

Con los Shared trees las fuentes inicialmente transmiten directamente al RP y el RP reenvía el flujo de datos a través del Shared tree a los receptores. En el caso de los Source Trees, la información sigue el camino óptimo hacia los receptores a través del árbol de distribución.