Descripción general de multidifusión

Comparación de multidifusión con unidifusión

El proceso de protocolo de® enrutamiento del sistema operativo Junos (Junos OS) admite una amplia variedad de protocolos de enrutamiento. Estos protocolos de enrutamiento transportan información de red entre dispositivos de enrutamiento no solo para flujos de tráfico de unidifusión enviados entre un par de clientes y servidores, sino también para flujos de tráfico de multidifusión que contienen video, audio o ambos, entre una única fuente de servidor y muchos receptores de clientes. Los protocolos de enrutamiento utilizados para la multidifusión difieren en muchas maneras clave de los protocolos de enrutamiento de unidifusión.

La información se entrega a través de una red mediante tres métodos básicos: unidifusión, difusión y multidifusión.

Las diferencias entre la unidifusión, la difusión y la multidifusión se pueden resumir de la siguiente manera:

• Unidifusión: uno a uno, de un origen a un destino.

• Difusión: uno a todos, desde una sola fuente hasta todos los destinos posibles.

• Multidifusión: uno a muchos, desde una fuente hasta varios destinos que expresa interés en recibir el tráfico.

  Nota:

  Esta lista no incluye una categoría especial para muchas aplicaciones, como los juegos en línea o las videoconferencias, donde hay muchas fuentes para el mismo receptor y donde los receptores suelen duplicarse como fuentes. Es un modelo de servicio que emplea repetidamente multidifusión uno a muchos y, por lo tanto, no requiere ningún protocolo único. La especificación original de multidifusión, RFC 1112, admite tanto el modelo multidifusión de cualquier fuente (ASM) varios a muchos como el modelo de multidifusión específica de origen (SSM) de uno a muchos.

Con el tráfico de unidifusión, muchos flujos de paquetes IP que viajan a través de redes fluyen desde una única fuente, como un servidor de sitio web, a un único destino, como una PC cliente. El tráfico de unidifusión sigue siendo la forma más común de transferencia de información en las redes.

El tráfico de difusión fluye desde una única fuente a todos los destinos posibles a los que se puede llegar en la red, que suele ser una LAN. La difusión es la forma más fácil de asegurarse de que el tráfico llegue a sus destinos.

Las redes de televisión utilizan la difusión para distribuir video y audio. Incluso si la red de televisión es un sistema de televisión por cable (CATV), la señal de origen llega a todos los destinos posibles, que es la razón principal por la que el contenido de algunos canales está revuelto. La difusión no es posible en Internet debido a la enorme cantidad de información innecesaria que llegaría constantemente al dispositivo de cada usuario final, las complejidades y el impacto de las luchas y los problemas relacionados con la privacidad.

El tráfico de multidifusión se encuentra entre los extremos de la unidifusión (un origen, un destino) y la difusión (una fuente, todos los destinos). La multidifusión es un método de distribución de tráfico "un solo origen, muchos destinos", lo que significa que solo los destinos que indican explícitamente su necesidad de recibir la información de una fuente determinada reciben el flujo de tráfico.

En una red IP, dado que los destinos (clientes) a menudo no se comunican directamente con las fuentes (servidores), los dispositivos de enrutamiento entre el origen y el destino deben ser capaces de determinar la topología de la red desde la perspectiva de unidifusión o multidifusión para evitar el enrutamiento al azar. Los dispositivos de enrutamiento de multidifusión replican los paquetes recibidos en una interfaz de entrada y envían las copias en varias interfaces de salida.

En la multidifusión IP, el origen y el destino son casi siempre hosts y no dispositivos de enrutamiento. Los dispositivos de enrutamiento de multidifusión distribuyen el tráfico de multidifusión en toda la red desde el origen hasta los destinos. El dispositivo de enrutamiento de multidifusión debe encontrar fuentes de multidifusión en la red, enviar copias de paquetes en varias interfaces, evitar bucles de enrutamiento, conectar destinos interesados con la fuente adecuada y mantener el flujo de paquetes no deseados al mínimo. Los protocolos de enrutamiento de multidifusión estándar proporcionan la mayoría de estas capacidades, pero algunas arquitecturas de enrutadores no pueden enviar varias copias de paquetes, por lo que no admiten la multidifusión directamente.

Usos de multidifusión IP

La multidifusión permite que una red IP admita más que solo el modelo de unidifusión de entrega de datos que prevaleció en las primeras etapas de Internet. La multidifusión, originalmente definida como una extensión de host en el RFC 1112 de 1989, ofrece un método eficiente para entregar flujos de tráfico que se pueden caracterizar como uno a muchos o muchos a muchos.

El tráfico de unidifusión no se limita estrictamente a las aplicaciones de datos. Las conversaciones telefónicas, inalámbricas o no, contienen muestras de audio digital y pueden contener fotografías digitales o incluso video, y aún fluyen de una sola fuente a un único destino. Del mismo modo, el tráfico de multidifusión no se limita estrictamente a las aplicaciones multimedia. En algunas aplicaciones de datos, el flujo de tráfico es desde una única fuente hasta muchos destinos que requieren los paquetes, como en un servicio de noticias o ticker de stock que se entrega a muchos PC. Por esta razón, se prefiere el término receptor a escucha para destinos de multidifusión, aunque ambos términos son comunes.

Las aplicaciones de red que pueden funcionar con unidifusión, pero que son más adecuadas para la multidifusión incluyen groupware colaborativo, teleconferencias, entrega de datos periódicos o "push" (citas de acciones, puntuaciones deportivas, revistas, periódicos y anuncios), replicación de servidores o sitios web, y simulación interactiva distribuida (DIS), como simulaciones de guerra o realidad virtual. Cualquier red IP relacionada con reducir la sobrecarga de recursos de red para aplicaciones de datos o multimedia uno a muchos o muchos con múltiples receptores se beneficia de la multidifusión.

Si la unidifusión fuera empleada por servicios de radio o de ticker de noticias, cada radio o PC tendría que tener una sesión de tráfico independiente para cada escucha o espectador en una PC (este es de hecho el método para algunos servicios basados en web). La carga de procesamiento y el ancho de banda consumidos por el servidor aumentarían linealmente a medida que más personas "sintonizan" al servidor. Esto es extremadamente ineficiente cuando se trata de la escala global de Internet. Unicast coloca la carga de la duplicación de paquetes en el servidor y consume cada vez más ancho de banda troncal a medida que aumenta el número de usuarios.

Si se empleó la difusión en su lugar, el origen podría generar una sola secuencia de paquete IP mediante una dirección de destino de difusión. Aunque la difusión elimina el problema de la duplicación de paquetes del servidor, esta no es una buena solución para IP, ya que las difusión de IP se pueden enviar solo a una sola subred, y los dispositivos de enrutamiento IP normalmente aíslan las subredes IP en interfaces separadas. Incluso si se pudiera dirigir una transmisión de paquetes IP para literalmente ir a todas partes, y no hubiera necesidad de "sintonizar" ninguna fuente en absoluto, la difusión sería extremadamente ineficiente debido a la sobrecarga de ancho de banda y la necesidad de que hosts no interesados descarten un gran número de paquetes. La difusión coloca la carga del rechazo de paquetes en cada host y consume la cantidad máxima de ancho de banda troncal.

Para el tráfico de emisoras de radio o de ticker de noticias, la multidifusión ofrece el resultado más eficiente y eficaz, sin ninguno de los inconvenientes y todas las ventajas de los otros métodos. Una única fuente de paquetes de multidifusión encuentra su camino a cada receptor interesado . Al igual que con la difusión, el host de transmisión genera solo una sola secuencia de paquetes IP, por lo que la carga permanece constante, ya sea que haya un receptor o un millón. Los dispositivos de enrutamiento de red replican los paquetes y los entregan a los receptores adecuados, pero solo la función de replicación es nueva para los dispositivos de enrutamiento. Los vínculos que conducen a subredes que consisten en receptores completamente sin interés no llevan tráfico de multidifusión. La multidifusión minimiza la carga que se coloca en el remitente, la red y el receptor.

Terminología de multidifusión IP

Multidifusión tiene su propio conjunto particular de términos y siglas que se aplican a los dispositivos y redes de enrutamiento de multidifusión IP. La figura 1 muestra algunos de los términos utilizados comúnmente en una red de multidifusión IP.

En una red de multidifusión, el componente clave es el dispositivo de enrutamiento, que es capaz de replicar paquetes y, por lo tanto, es compatible con multidifusión. Los dispositivos de enrutamiento de la red de multidifusión IP, que tiene exactamente la misma topología que la red de unidifusión en la que se basa, utilizan un protocolo de enrutamiento de multidifusión para construir un árbol de distribución que conecta a los receptores (preferiblemente a las implicaciones multimedia de los oyentes, pero también se utiliza a los escuchas) a las fuentes. En la terminología de multidifusión, el árbol de distribución está arraigado en el origen (la raíz del árbol de distribución es el origen). La interfaz en el dispositivo de enrutamiento que conduce hacia el origen es la interfaz ascendente , aunque también se utilizan los términos menos precisos interfaz entrante o entrante . Para mantener el uso del ancho de banda al mínimo, es mejor que solo una interfaz ascendente en el dispositivo de enrutamiento reciba paquetes de multidifusión. La interfaz en el dispositivo de enrutamiento que conduce hacia los receptores es la interfaz descendente , aunque también se utilizan los términos menos precisos interfaz saliente o saliente . Puede haber interfaces descendentes de 0 a N–1 en un dispositivo de enrutamiento, donde N es el número de interfaces lógicas en el dispositivo de enrutamiento. Para evitar el bucle, la interfaz ascendente nunca debe recibir copias de paquetes de multidifusión descendente.

Figura 1: Terminología de multidifusión en una red IP

Los bucles de enrutamiento son desastrosos en las redes de multidifusión debido al riesgo de que se replican paquetes repetidamente. Una de las complejidades de los protocolos de enrutamiento de multidifusión modernos es la necesidad de evitar los bucles de enrutamiento, paquete a paquete, de manera mucho más rigurosa que en los protocolos de enrutamiento de unidifusión.

Reenvío de ruta inversa para la prevención de bucles

El estado de reenvío de multidifusión del dispositivo de enrutamiento se ejecuta de manera más lógica en función de la ruta inversa, desde el receptor hasta la raíz del árbol de distribución. En RPF, cada paquete de multidifusión recibido debe pasar una verificación RPF antes de que pueda replicarse o reenviarse en cualquier interfaz.

Cuando un enrutador recibe un paquete de multidifusión en una interfaz, el enrutador verifica la source dirección. Luego, el enrutador comprueba si se puede usar la misma dirección que la destination dirección para volver al origen a través de una ruta de unidifusión. Si la interfaz de salida que se encuentra en la tabla de enrutamiento de unidifusión es la misma interfaz en la que se recibió el paquete de multidifusión, el paquete pasa la comprobación RPF.

Los paquetes de multidifusión que fallan en la comprobación RPF se pierden, ya que la interfaz de entrada no se encuentra en la ruta más corta de regreso al origen. Los dispositivos de enrutamiento pueden crear y mantener tablas separadas para fines de RPF.

Árbol de ruta más corta para la prevención de bucles

El árbol de distribución utilizado para la multidifusión está arraigado en el origen y es el árbol de ruta más corta (SPT), pero esta ruta puede ser larga si el origen se encuentra en la periferia de la red. Proporcionar un shared tree en la red troncal a medida que el árbol de distribución localiza el origen de multidifusión de manera más centralizada en la red. Los árboles de distribución compartidos con raíces en la red central se crean y mantienen mediante un dispositivo de enrutamiento de multidifusión que funciona como un punto de encuentro (RP), una característica de protocolos de multidifusión de modo disperso.

Alcance administrativo para la prevención de bucles

La extensión limita los dispositivos e interfaces de enrutamiento que pueden reenviar un paquete de multidifusión. El alcance de la multidifusión es administrative en el sentido de que un rango de direcciones de multidifusión está reservado para fines de alcance, como se describe en RFC 2365, Administratively Scoped IP Multicast. Los dispositivos de enrutamiento en el límite deben filtrar los paquetes de multidifusión y asegurarse de que los paquetes no se desvíen más allá del límite establecido.

Terminología de leaf y sucursal de multidifusión

Cada subred con hosts en el dispositivo de enrutamiento que tenga al menos un receptor interesado es una hoja en el árbol de distribución. Los dispositivos de enrutamiento pueden tener varias hojas en diferentes interfaces y deben enviar una copia del paquete de multidifusión IP en cada interfaz con una hoja. Cuando se agrega una nueva subred leaf al árbol (es decir, la interfaz con la subred de host anteriormente no recibió copias de los paquetes de multidifusión), se construye una nueva sucursal , la hoja se une al árbol y los paquetes replicados se envían a la interfaz. El número de hojas en una interfaz determinada no afecta al dispositivo de enrutamiento. La acción es la misma para una hoja o cien.

Cuando una sucursal no contiene hojas porque no hay hosts interesados en la interfaz del dispositivo de enrutamiento que conduce a esa subred IP, la sucursal se elimina del árbol de distribución y no se envían paquetes de multidifusión a esa interfaz. Los paquetes se replican y se envían varias interfaces solo cuando el árbol de distribución se ramifica en un dispositivo de enrutamiento y ningún vínculo lleva un flujo duplicado de paquetes.

Las colecciones de hosts que reciben el mismo flujo de paquetes IP, generalmente del mismo origen de multidifusión, se denominan grupos. En las redes de multidifusión IP, el tráfico se entrega a grupos de multidifusión basados en una dirección de multidifusión IP o dirección de grupo. Los grupos determinan la ubicación de las hojas y las hojas determinan las sucursales en la red de multidifusión.

Direccionamiento de multidifusión IP

La multidifusión usa el intervalo de direcciones IP de clase D (224.0.0.0 a 239.255.255.255). Las direcciones de clase D se denominan comúnmente direcciones de multidifusión , ya que todo el concepto de dirección de clase está obsoleto. Las direcciones de multidifusión nunca pueden aparecer como la dirección de origen en un paquete IP y solo pueden ser el destino de un paquete.

Las direcciones de multidifusión suelen tener una longitud de prefijo de /32, aunque se permiten otras longitudes de prefijo. Las direcciones de multidifusión representan agrupaciones lógicas de receptores y no colecciones físicas de dispositivos. Los bloques de direcciones de multidifusión aún se pueden describir en términos de longitud de prefijo en notación tradicional, pero solo por conveniencia. Por ejemplo, el rango de dirección de multidifusión de 232.0.0.0 hasta 232.255.255 se puede escribir como 232.0.0.0/8 o 232/8.

Los proveedores de servicios de Internet (ISP) normalmente no asignan direcciones de multidifusión a sus clientes, ya que las direcciones de multidifusión se relacionan con el contenido, no con los dispositivos físicos. A los receptores no se les asignan sus propias direcciones de multidifusión, pero deben conocer la dirección de multidifusión del contenido. Las fuentes solo deben asignarse direcciones de multidifusión para producir el contenido, no para identificar su lugar en la red. Cada fuente y receptor aún necesita una dirección IP de unidifusión común.

El direccionamiento de multidifusión hace referencia con mayor frecuencia a los receptores, y el origen del contenido de multidifusión generalmente ni siquiera es miembro del grupo de multidifusión para el que produce contenido. Si el origen necesita monitorear los paquetes que produce, la supervisión se puede realizar localmente y no es necesario hacer que los paquetes atraviesen la red.

A muchas aplicaciones se les ha asignado un rango de direcciones de multidifusión para su propio uso. Estas aplicaciones asignan direcciones de multidifusión a las sesiones creadas por esa aplicación. Por lo general, no es necesario asignar estáticamente una dirección de multidifusión, pero puede hacerlo.

Direcciones de multidifusión

Las direcciones de grupo de host de multidifusión se definen como las direcciones IP cuyos cuatro bits de orden alto son 1110, lo que da un rango de direcciones de 224.0.0.0 a 239.255.255.255 o simplemente 224.0.0.0/4. (Estas direcciones también se denominan direcciones de clase D.)

La Autoridad de Asignación de Números de Internet (AIANA) mantiene una lista de grupos de multidifusión IP registrados. La dirección base 224.0.0.0 está reservada y no se puede asignar a ningún grupo. El bloque de direcciones de multidifusión desde 224.0.0.1 hasta 224.0.0.255 está reservado para el uso de cable local. Los grupos de este rango se asignan para varios usos, incluyendo protocolos de enrutamiento y mecanismos de descubrimiento local.

El intervalo de 239.0.0.0 a 239.255.255 está reservado para direcciones de ámbito administrativo. Dado que los paquetes dirigidos a direcciones de multidifusión con ámbito administrativo no cruzan los límites administrativos configurados y, dado que las direcciones de multidifusión con ámbito administrativo se asignan localmente, estas direcciones no tienen que ser únicas en todos los límites administrativos.

Tramas de capa 2 y direcciones de multidifusión IPv4

La multidifusión en una LAN es un buen lugar para comenzar una investigación de la multidifusión en la capa 2. En la capa 2, la multidifusión se ocupa de tramas y direcciones de control de acceso a medios (MAC) en lugar de paquetes y direcciones IPv4 o IPv6. Considere una sola LAN, sin dispositivos de enrutamiento, con un origen de multidifusión que envía a un grupo determinado. El resto de los hosts son receptores interesados en el contenido del grupo de multidifusión. Por lo tanto, el host de origen de multidifusión genera paquetes con su dirección IP de unidifusión como origen y la dirección de grupo de multidifusión como destino.

¿Qué direcciones MAC se utilizan en la trama que contiene este paquete? La dirección de origen del paquete (la dirección IP de unidifusión del host que origina el contenido de multidifusión) se traduce fácilmente y directamente a la dirección MAC del origen. ¿Pero qué hay de la dirección de destino del paquete? Esta es la dirección del grupo de multidifusión IP. ¿Qué dirección MAC de destino para la trama corresponde a la dirección de grupo de multidifusión del paquete?

Una opción es que las LAN simplemente usen la dirección MAC de difusión LAN, lo que garantiza que la trama sea procesada por todas las estaciones de la LAN. Sin embargo, este procedimiento no funciona con el propósito de la multidifusión, que es limitar la circulación de paquetes y tramas a los hosts interesados. Además, los hosts pueden tener acceso a muchos grupos de multidifusión, lo que multiplica la cantidad de tráfico a destinos no interesados. La difusión de tramas a nivel LAN para admitir grupos de multidifusión no tiene sentido.

Sin embargo, hay una manera fácil de usar efectivamente tramas de capa 2 para propósitos de multidifusión. La dirección MAC tiene un bit que se establece en 0 para la unidifusión (el término LAN es dirección individual) y se establece en 1 para indicar que se trata de una dirección de multidifusión. Algunas de estas direcciones están reservadas para grupos de multidifusión de proveedores específicos o protocolos de nivel MAC. Las aplicaciones de multidifusión de Internet utilizan el rango 0x01-00-5E-00-00-00 a 0x01-00-5E-FF-FF-FF-FF. Los receptores de multidifusión (hosts que ejecutan TCP/IP) escuchan tramas con una de estas direcciones cuando la aplicación se une a un grupo de multidifusión. El host deja de escuchar cuando la aplicación termina o el host deja el grupo en la capa de paquete (capa 3).

Esto significa que hay 3 bytes, o 24 bits, disponibles para asignar direcciones de multidifusión IPv4 en la capa 3 a direcciones de multidifusión MAC en la capa 2. Sin embargo, todas las direcciones IPv4, incluidas las direcciones de multidifusión, tienen 32 bits de longitud, lo que deja 8 bits de dirección IP que quedan. ¿Qué método de asignar direcciones de multidifusión IPv4 a direcciones de multidifusión MAC minimiza la posibilidad de "colisiones" (es decir, dos grupos de multidifusión IP diferentes en la asignación de capa de paquete a la misma dirección de multidifusión MAC en la capa de trama)?

En primer lugar, es importante darse cuenta de que todas las direcciones de multidifusión IPv4 comienzan con los mismos 4 bits (1110), por lo que en realidad solo hay 4 bits de preocupación, no 8. Una LAN no debe soltar los últimos bits de la dirección IPv4, ya que estos son casi garantizados como bits de host, dependiendo de la máscara de subred. Pero los bits de orden alto, los bits de dirección de la izquierda, son casi siempre bits de red, y solo hay una LAN (por ahora).

Otro bit de los 24 bits de dirección MAC restantes está reservado (un 0 inicial indica una dirección de multidifusión de Internet), por lo que los 5 bits que siguen al 1110 inicial en la dirección IPv4 se pierden. Los 23 bits restantes se asignan, uno por uno, en los últimos 23 bits de la dirección MAC. Un ejemplo de este proceso se muestra en la Figura 2.

Figura 2: Conversión de direcciones MAC a direcciones de multidifusión

Tenga en cuenta que este proceso significa que hay 32 (2⁵) direcciones de multidifusión IPv4 que podrían asignarse a las mismas direcciones de multidifusión MAC. Por ejemplo, las direcciones IPv4 de multidifusión 224.8.7.6 y 229.136.7.6 se traducen a la misma dirección MAC (0x01-00-5E-08-07-06). Esta es una preocupación real, y debido a que el host podría estar interesado en las tramas enviadas a ambos grupos de multidifusión, el software IP debe rechazar uno u otro.

Una vez que se determina la dirección MAC para el grupo de multidifusión, el sistema operativo del host básicamente ordena a la tarjeta de interfaz LAN que se una o salga del grupo de multidifusión. Una vez unido a un grupo de multidifusión, el host acepta tramas enviadas a la dirección de multidifusión, así como a la dirección de unidifusión del host e ignora las tramas de otros grupos de multidifusión. Es posible que un host se una y reciba contenido de multidifusión de más de un grupo al mismo tiempo, por supuesto.

Listas de interfaces de multidifusión

Para evitar los bucles de enrutamiento de multidifusión, cada dispositivo de enrutamiento de multidifusión siempre debe estar al tanto de la interfaz que conduce al origen del contenido del grupo de multidifusión por la ruta más corta. Esta es la interfaz ascendente (entrante) y los paquetes nunca se reenvían a un origen de multidifusión. El resto de interfaces son potenciales interfaces descendentes (salientes), dependiendo del número de sucursales en el árbol de distribución.

Los dispositivos de enrutamiento monitorean de cerca el estado de las interfaces de entrada y salida, un proceso que determina el estado de reenvío de multidifusión. Un dispositivo de enrutamiento con un estado de reenvío de multidifusión para un grupo de multidifusión en particular está esencialmente "activado" para el contenido de ese grupo. Las interfaces de la lista de interfaces de salida del dispositivo de enrutamiento envían copias de los paquetes del grupo recibidos en la lista de interfaces entrantes para ese grupo. Las listas de interfaz de entrada y salida pueden ser diferentes para diferentes grupos de multidifusión.

El estado de reenvío de multidifusión en un dispositivo de enrutamiento suele escribirse en notación (S,G) o (*,G). Estas se pronuncian "ess comma gee" y "star coma gee", respectivamente. En (S, G), la S se refiere a la dirección IP de unidifusión del origen para el tráfico de multidifusión, y la G se refiere a la dirección IP del grupo de multidifusión en particular para la cual S es el origen. Todos los paquetes de multidifusión enviados desde este origen tienen S como dirección de origen y G como dirección de destino.

El asterisco (*) en la notación (*, G) es un comodín que indica que el estado se aplica a cualquier fuente de aplicación de multidifusión que envíe al grupo G. Por lo tanto, si dos fuentes se originan exactamente el mismo contenido para el grupo de multidifusión 224.1.1.2, un dispositivo de enrutamiento podría usar (*,224.1.1.2) para representar el estado de un dispositivo de enrutamiento que reenvía tráfico de ambas fuentes al grupo.

Protocolos de enrutamiento de multidifusión

Los protocolos de enrutamiento de multidifusión permiten que una colección de dispositivos de enrutamiento de multidifusión cree (une) árboles de distribución cuando un host en una subred conectada directamente, normalmente una LAN, desea recibir tráfico de un determinado grupo de multidifusión, podar sucursales, localizar fuentes y grupos, e impedir los bucles de enrutamiento.

Existen varios protocolos de enrutamiento de multidifusión:

• Protocolo de enrutamiento de multidifusión por vector de distancia (DVMRP): es el primero de los protocolos de enrutamiento de multidifusión y se ve obstaculizado por una serie de limitaciones que hacen que este método no sea atractivo para el uso de Internet a gran escala. El DVMRP es un protocolo de solo modo denso, y utiliza el método de unión implícita o inundación para entregar tráfico en todas partes y, luego, determinar dónde están los receptores no interesados. El DVMRP utiliza árboles de distribución basados en fuentes en el formato (S,G) y crea sus propias tablas de enrutamiento de multidifusión para las comprobaciones de RPF.

• OSPF de multidifusión (MOSPF): extiende el OSPF para uso de multidifusión, pero solo para el modo denso. Sin embargo, MOSPF tiene un mensaje de unión explícito, por lo que los dispositivos de enrutamiento no tienen que inundar todo su dominio con tráfico de multidifusión de todos los orígenes. MOSPF utiliza árboles de distribución basados en la fuente en el formato (S, G).

• Modo PIM bidireccional: una variación de PIM. PiM bidireccional crea árboles compartidos bidireccionales que se arraigan en una dirección de punto de encuentro (RP). El tráfico bidireccional no cambia a los árboles de ruta más cortos como en PIM-SM y, por lo tanto, está optimizado para el tamaño del estado de enrutamiento en lugar de la longitud de la ruta. Esto significa que la latencia de extremo a extremo podría ser más larga en comparación con el modo PIM escaso. Las rutas PIM bidireccionales siempre son rutas de origen comodín (*, G). El protocolo elimina la necesidad de rutas (S, G) y eventos activados por datos. Los árboles del grupo bidireccional (*, G) llevan el tráfico tanto aguas arriba desde los remitentes hacia el RP como aguas abajo desde el RP hasta los receptores. Como consecuencia, las estrictas reglas basadas en el reenvío de ruta inversa (RPF) que se encuentran en otros modos de PIM no se aplican a la PIM bidireccional. En su lugar, la PIM bidireccional (*, G) enruta el tráfico desde todas las fuentes y el RP. Los dispositivos de enrutamiento PIM bidireccional deben tener la capacidad de aceptar tráfico en muchas interfaces entrantes potenciales. La PIM bidireccional escala bien porque no necesita un estado específico de fuente (S, G). Se recomienda la PIM bidireccional en implementaciones con muchas fuentes dispersas y muchos receptores dispersos.

• Modo denso de PIM: en este modo de PIM, la suposición es que casi todas las subredes posibles tienen al menos un receptor que desea recibir el tráfico de multidifusión de un origen, por lo que la red se inunda de tráfico en todas las sucursales posibles y luego se elimina cuando las sucursales no manifiestan interés en recibir los paquetes de forma explícita (por mensaje) o implícitamente (tiempo de espera). Este es el modo denso de la operación de multidifusión. Las LAN son redes adecuadas para operaciones en modo denso. Algunos protocolos de enrutamiento de multidifusión, especialmente los más antiguos, solo admiten operaciones en modo denso, lo que los hace inadecuados para su uso en Internet. A diferencia de DVMRP y MOSPF, el modo denso PIM permite que un dispositivo de enrutamiento use cualquier protocolo de enrutamiento de unidifusión y realiza comprobaciones de RPF mediante la tabla de enrutamiento de unidifusión. El modo denso de PIM tiene un mensaje de unión implícito, por lo que los dispositivos de enrutamiento usan el método de inundación y poda para entregar tráfico en todas partes y, luego, determinar dónde están los receptores no interesados. El modo denso PIM utiliza árboles de distribución basados en fuente en el formato (S, G), al igual que todos los protocolos de modo denso. El PIM también admite el modo poco denso, con grupos mixtos y densos, pero no hay una notación especial para ese modo operativo. Si se admite el modo poco denso, el protocolo de enrutamiento de multidifusión permite que algunos grupos de multidifusión sean escasos y otros grupos sean densos.

• Modo PIM escaso: en este modo de PIM, se da por supuesto que muy pocos de los posibles receptores quieren paquetes de cada fuente, por lo que la red establece y envía paquetes solo en sucursales que tienen al menos una hoja que indica (por mensaje) un interés en el tráfico. Este protocolo de multidifusión permite que un dispositivo de enrutamiento use cualquier protocolo de enrutamiento de unidifusión y realiza comprobaciones de reenvío de ruta inversa (RPF) mediante la tabla de enrutamiento de unidifusión. El modo limitado de PIM tiene un mensaje de unión explícito , por lo que los dispositivos de enrutamiento determinan dónde están los receptores interesados y envían mensajes de unión aguas arriba a sus vecinos, construyendo árboles desde los receptores hasta el punto de encuentro (RP). El modo limitado de PIM usa un dispositivo de enrutamiento RP como la fuente inicial del tráfico de grupo de multidifusión y, por lo tanto, crea árboles de distribución en el formulario (*, G), al igual que todos los protocolos de modo escaso. El modo limitado de PIM migra a un árbol basado en origen (S, G) si esa ruta es más corta que a través del RP para el tráfico de un grupo de multidifusión determinado. Las WAN son redes adecuadas para operaciones en modo limitado, y, de hecho, una pauta común de multidifusión es no ejecutar el modo denso en una WAN bajo ninguna circunstancia.

• Árboles basados en núcleo (CBT): comparte todas las características del modo PIM disperso (modo disperso, unión explícita y árboles compartidos (*, G), pero se dice que es más eficiente a la hora de encontrar fuentes que el modo PIM escaso. La TCC rara vez se encuentra fuera de las discusiones académicas. No hay implementaciones a gran escala de CBT, comerciales o de otro tipo.

• Multidifusión específica de fuente piM (SSM): mejora al modo PIM escaso que permite que un cliente reciba tráfico de multidifusión directamente desde el origen, sin la ayuda de un RP. Se utiliza con IGMPv3 para crear un árbol de ruta más corta entre el receptor y el origen.

• IGMPv1: el protocolo original definido en RFC 1112, Extensiones de host para multidifusión IP. IGMPv1 envía un mensaje de unión explícita al dispositivo de enrutamiento, pero usa un tiempo de espera para determinar cuándo los hosts abandonan un grupo. Tres versiones del Protocolo de administración de grupos de Internet (IGMP) se ejecutan entre hosts receptores y dispositivos de enrutamiento.

• IGMPv2: se define en RFC 2236, Protocolo de administración de grupos de Internet, versión 2. Entre otras funciones, IGMPv2 agrega un mensaje de dejar explícito al mensaje de unión.

• IGMPv3: se define en RFC 3376, Protocolo de administración de grupos de Internet, versión 3. Entre otras funciones, IGMPv3 optimiza la compatibilidad con una única fuente de contenido para un grupo de multidifusión o multidifusión específica de origen (SSM). Se utiliza con PIM SSM para crear un árbol de ruta más corta entre el receptor y el origen.

• Enrutador de arranque (ESBA) y punto de encuentro automático (RP): permite que los protocolos de enrutamiento de modo disperso encuentren los SP dentro del dominio de enrutamiento (sistema autónomo o AS). Las direcciones RP también se pueden configurar estáticamente.

• Protocolo de descubrimiento de origen de multidifusión (MSDP): permite que los grupos ubicados en un dominio de enrutamiento de multidifusión encuentren los SP en otros dominios de enrutamiento. MSDP no se usa en un RP si todos los receptores y fuentes se encuentran en el mismo dominio de enrutamiento. Normalmente se ejecuta en el mismo dispositivo de enrutamiento que piM modo limitado RP. No es apropiado si todos los receptores y fuentes se encuentran en el mismo dominio de enrutamiento.

• Protocolo de anuncio de sesión (SAP) y protocolo de descripción de sesión (SDP): muestra nombres de sesión de multidifusión y correlaciona los nombres con el tráfico de multidifusión. El SDP es un protocolo de directorio de sesión que anuncia sesiones de conferencias multimedia y comunica la información de configuración a los participantes que quieran unirse a la sesión. Un cliente suele usar SDP para anunciar una sesión de conferencia mediante la multidifusión periódica de un paquete de anuncio a una dirección y puerto de multidifusión conocidos mediante SAP.

• Multidifusión general pragmática (PGM): capa de protocolo especial para el tráfico de multidifusión que se puede utilizar entre la capa IP y la aplicación de multidifusión para agregar confiabilidad al tráfico de multidifusión. PGM permite que un receptor detecte información faltante en todos los casos y solicite información de reemplazo si la aplicación receptora lo requiere.

Las diferencias entre los protocolos de enrutamiento de multidifusión se resumen en la Tabla 1.

Es importante darse cuenta de que las retransmisiones debidas a una alta tasa de errores de bits en un vínculo o dispositivo de enrutamiento sobrecargado pueden hacer que la multidifusión sea tan ineficiente como la unidifusión repetida. Por lo tanto, hay un cambio en muchas aplicaciones de multidifusión con respecto a la compatibilidad de sesión proporcionada por el Protocolo de control de transmisión (TCP) (pero TCP siempre reenvía los segmentos que faltan) o la simple estrategia de entrega y continuidad del servicio de datagramas de protocolo de datagramas de usuario (UDP) (pero la reordenación puede convertirse en un problema). La multidifusión moderna usa UDP casi exclusivamente.

Rendimiento de multidifusión del enrutador serie T

Los enrutadores de núcleo de la serie T de Juniper Networks manejan requisitos extremos de replicación de paquetes de multidifusión con un mínimo de carga de enrutador. Cada componente de memoria replica un paquete de multidifusión dos veces como máximo. Incluso en el peor de los casos que implica una salida máxima de ventilador, cuando 1 puerto de entrada y 63 puertos de salida necesitan una copia del paquete, la plataforma de enrutamiento de la serie T copia un paquete de multidifusión solo seis veces. La mayoría de los árboles de distribución de multidifusión son mucho más escasos, por lo que en muchos casos solo se necesitan dos o tres replicaciones. En ningún caso, la arquitectura de la serie T tiene un impacto en el rendimiento de la multidifusión, incluso con los requisitos de ventilador de multidifusión más grandes.