Internetes m

1
Internetes médiakommunikációHálózati kérdések
I-II.Hosszú Gábor könyve és eloadásanyagai
alapján

• Takács György
• 5-6. eloadás
• 2009. 04. 15., 04. 20.

2
Hátralévo témák

• Hálózati kérdések
• Fájlformátumok, kodekek
• Orvosi jelek és multimédia
• Átméretezés, átszerkesztés más megjelenítési és
  hálózati közegre
• IPTV jellegu szolgáltatások
• VoIP jellegu szolgáltatások
• Valós ideju és interaktív szolgáltatások
• Elveszett csomagol kezelésének technikái
• Minoségi követelmények, a minoség megítélése és
  mérése

3
Protokollok csoportosítása

• Adatokat vagy szabályozási (control)
  információkat visznek át, eszerint vannak
  adatátviteli protokollok és jelzési protokollok
  (signalling protocol)
• Az adattovábbítás irányának meghatározására
  szolgáló protokollok az útválasztási (routing)
  protokollok. Muködésüket a bennük megvalósított
  útválasztási algoritmusok irányítják. Nem vesznek
  részt az adattovábbításban.

4
(No Transcript)
5
Egyesadás (unicast)

• A hagyományos Etherneten pl. úgy valósul meg,
  hogy a gazdagépeknek van egy-egy hálókártyája
• ez minden érkezo adatkeretet figyel
• Ha egy keret címzése a saját egyedi MAC címére
  szól
• megszakítást küld a processzornak és
• átadja a keretet a muveleti rendszernek
• amely továbbadja azt egy alkalmazás szintu
  programnak (folyamatnak)
• Ha több vevo van egy alhálón, akkor egyesadás
  esetén ugyanazt az információt annyiszor kell
  egyidejuleg elküldeni, ahány címzett van
• Ez könnyen felemészti a legnagyobb sávszélességet
  is
• Különösen igaz ez a nagy sávszélesség igényu
  hang- és mozgókép-átvitel esetén

6
Többesadás (multicast)

• Egy adó egyidejuleg több vevonek továbbítja
  ugyanazon adatokat
• Itt a vevoket egy szórási/ kézbesítési/
  továbbítási/ többesadás fába szervezik
• Gyökere az adó, csomópontjai az útválasztók,
  végpontjai (a fa levelei) pedig a vevok
• A többesadás átviteli útvonal a fa gyökerénél
  lévo többesadás forrástól a fa leveleit alkotó
  összes többesadás vevoig tart

7
A többesadás muködése
8
A közbenso csomópont

• A közbenso csomópont különbözo eszköz lehet attól
  függoen, hogy milyen protokoll szinten kerül a
  többesadás megvalósításra
• A különbözo protokoll szinteken megvalósított
  többesadás és az ezekhez tartozó közbenso
  csomópont meghatározása hardver és szoftver
  szinten

9
Sokpontos többesadás

• A többesadás módszerekkel oldják meg azzal a
  kikötéssel, hogy a közlési viszonyban résztvevo
  gazdagépek közül egynél több is lehet adó
• Jellegzetes példa erre a hang- vagy
  mozgókép-konferencia, illetve a hálózati játékok
• Az ilyen alkalmazások tervezését könnyítheti,
  hogy az egyes adókból kiinduló egytol-többpontig
  tartó kézbesítési fák rendszerint külön kezelhetok

10
Egybeadás (Concast)
11
Szórtadás (broadcast)

• A számítógépes hálózatok csak kiterjedésbeli
  korlátozásokkal teszik lehetové a szórtadás
  adatátvitelt
• A helyi hálózatok ehhez a MAC szintu szórtadás
  címet,
• az IP hálózatok pedig a szórtadás IP címet
  használják
• Hasznos ha valaki mindenkinek akar adatokat
  küldeni
• Hátrány az üzenet gyakran nem érdekel mindenkit
• Ezért a hálózatközben a szórtadást általában nem
  használják, csak a helyi hálózatok legkisebb
  részein, az alhálózatokon engedik meg

12
Az útválasztás feladata

• A csomagkézbesítés az Interneten az útválasztók
  együttmuködésének az eredménye
• Az útválasztás feladata a csomagok hatékony
  eljuttatása az egyik útválasztóból a másikba
• illetve a csomagok útjának kijelölése a forrástól
  a cél útválasztóig
• Minden eszköznek egy egyedi címmel kell
  rendelkeznie az Interneten, hogy elérheto legyen

13
Osztályozás

• Statikus vagy dinamikus
• Egyetlen utas vagy többesutas (single path-
  multipath)
• Lapos (flat, peer) vagy rangsorolt (hierarchical)
• Gazdagép-értelmes (host-intelligent) vagy
  útválasztó-értelmes (router intelligent)
• Tartománybeli (intradomain) vagy tartományközi
  (interdomain)
• Távolságvektoros (distance vector) vagy kapcsolat
  (link-state) -állapotú

14
Távolságvektor ill. kapcsolatállapot
összehasonlítása
15
Muködési ismérvek
16
Az Internet rangsorolt építménye (Autonomous
System -- AS)
17
Útválasztás az Interneten

• Tartománybeli útválasztás
• AS-en belül, tartományközi útválasztás (belso
  átjáró protokollok)
• RIP
• OSPF
• AS-közi útválasztás (külso átjáró protokollok)
• Határ Átjáró Protokoll 4 (BGP4)

18
Önkormányzó rendszereken (AS) alapuló útválasztás

• Mivel az egyes hálózatok függetlenek egymástól,
  ezeket gyakran önkormányzó rendszereknek hívják
  (AS)
• Különbözo protokollokat használó hálózatok
  közötti átjárók ún. többprotokollos útválasztók
• Általában két szintu útválasztási algoritmusokat
  használnak
• Belso átjáró protokoll (Interior Gateway
  Protocol) az AS-en belüli útválasztásra és
• Külso átjáró (interdomain) protokoll az AS-ek
  közti útválasztásra

19
Nem táblázat alapú útválasztási algoritmusok

• nem-determinisztikus/statikus
• Esetükben a pillanatnyi döntéseket nem
  befolyásolják az aktuális forgalmi adatok vagy a
  hálózati alakzat
• Így ezeknél nem szükséges, hogy az útválasztók
  ismerjék a hálózatot
• Ilyenek
• Véletlenszeru
• Elárasztás
• Forró krumpli

20
Véletlenszeru útválasztási algoritmus

• Ennél a módszernél az útválasztó a továbbítandó
  csomagot egy véletlenszám-képzo segítségével
  kiválasztott sorszámú, (természetesen az érkezo
  vonaltól eltéro) más vonalon küldi tovább
• Mivel a hálózat által így szállított csomagok
  véletlenszeruen bolyonganak, a csomagokhoz
  hozzárendelik a mozgásuk során átlépett
  útválasztók számát és törlik azokat a csomagokat,
  amelyek lépésszáma elér egy elore meghatározott
  küszöböt
• Ez az eljárás nem biztosítja a csomagok
  kézbesítését, de
• nagyon egyszeru és
• nem bonyolult hálózatokban jól muködik

21
Elárasztás (flooding)

• Esetében sem szükséges ismeret a hálózatról
• Az útválasztók, amikor egy csomagot továbbítanak,
  a bejövo csomagot minden vonalra kiküldik
  --kivéve, ahonnan az érkezett
• A lépések száma korlátozott
• Elonyök
• A csomag legalább egy példányban mindenképpen a
  legrövidebb úton ér célba
• Ez természetesen jelentosen terheli a rendszert,
  mivel nagyszámú másolat van és sok felesleges
  továbbítás történik
• Az algoritmus nagyon megbízható és még sérült
  rendszerben is muködoképes, katonai
  alkalmazásokban (battlefild) is hasznos lehet

22
Forró krumpli (Hot Potato)

• Lényege, hogy a beérkezett csomagot az útválasztó
  abba a kimeneti sorba rakja, amelyik a
  legrövidebb
• Azaz a legrövidebb ideig égeti a kezét, mivel
  gyorsan megszabadul tole
• Így a csomópont ütközotár szükséglete a leheto
  legkisebb lesz
• Az algoritmus lényeges tulajdonsága, hogy nem
  foglalkozik az irányokkal

23
Táblázat alapú útválasztás

• Más néven
• hozzáigazodó, adaptive vagy
• determinisztikus
• A hálózati forgalomhoz alkalmazkodik és
  figyelembe veszi a hálózati alakzatot
• A hálózati alakzatot az útválasztási
  táblázatokkal tudjuk leírni
• Az útválasztási táblázat minden egyes
  csomóponthoz és célhoz megadja a kapcsolatot
• Az útválasztási táblázatokat az a hálózatbeli
  kapcsolatok költségét vagy hosszát leíró
  kapcsolati táblázatok alapján szerkesztik meg

24
Egy példa hálózat kapcsolati táblázatra
25
Hozzáigazodó (táblázat alapú) útválasztás

• A hálózatokban leggyakrabban ezeket alkalmazzák
• Az útválasztóknak ekkor használniuk kell
• vagy a helyileg (elszigetelten) rendelkezésre
  álló információt
• vagy a hálózatban terjesztett információt
• Az ilyen algoritmusokat négy csoportba soroljuk
• központi hozzáigazodó útválasztás
• delta irányítás
• elszigetelt hozzáigazodó útválasztás
• Itt a központi információkat csak akkor
  használják fel, ha azok a helyi ismeretekre nem
  alapozhatók
• elosztott hozzáigazodó útválasztás

26
Központi hozzáigazodó útválasztás I

• A központi hozzáigazodó útválasztás esetében az
  útválasztók a helyi forgalmi információikat
  (helyzetjelentés az aktuális sorhosszakról és a
  hálózat elemeinek meghibásodásáról) a hálózat
  közös útválasztás-irányító központjának (RCC)
  küldik
• Ezeket elemzi a központ és meghatározza a legjobb
  utakat, amelyeket útválasztási táblázatok
  alakjában küld vissza az útválasztóknak
• A helyi hatóköru legrövidebb utat megkereso
  algoritmusok nagyon hatékonyak

27
Központi hozzáigazodó útválasztás II

• Kísérleteztek olyan algoritmusokkal is, amelyek
  az RCC-ben muködtek és rendelkezésükre álltak az
  egész hálózatra vonatkozó forgalmi adatok, így az
  egész hálózatra lehetett optimalizálni
• A kísérletek eredményei nem lettek sokkal jobbak,
  mint az egyes útválasztókban muködo
  legrövidebb-utas algoritmusok
• Abból ui., hogy egy adott pillanatban valamelyik
  út elonyös, nem következik, hogy a jövoben nem
  lesz ott torlódás
• Sot lehet, hogy túl sok csomagot irányítanak át a
  torlódásmentes utakra, és ettol jön ott létre
  torlódás
• A fenti tapasztalatok ellenére létezik egy
  módszer, amely az egész hálózat forgalmi adataira
  támaszkodik

28
Központi hozzáigazodó útválasztás III

• Ennek során az útválasztók az adatokat
• rendszeresen, összehangolt üzemben küldik, vagy
• csak akkor, ha jelentos változás állt be
• Az elso esetén maguk a vezérlo információk is
  eloidézhetnek jelentos hálózati torlódást
• Mindkét esetre igaz azonban, hogy
• a központ nem mindig a legfrissebb információk
  alapján dolgozik és
• természetesen ido kell a kiszámított útválasztási
  táblázatoknak az útválasztókhoz való
  visszajuttatásához is

29
Elszigetelt hozzáigazodó útválasztás

• Az elszigetelt hozzáigazodó útválasztás esetén
  minden útválasztó hoz irányítási döntéseket, de
  csak a helyi ismeretek alapján
• Módosított forró krumpli algoritmus
• Fordított tanulás módszere

30
Módosított forró krumpli algoritmus

• Az elszigetelt hozzáigazodó útválasztás során az
  útválasztási döntéseket a helyi körülmények
  alapján hozza meg az útválasztó
• Módosított forró krumpli algoritmus
• Nemcsak az útválasztóbeli várakozási sorok
  hosszát, hanem az egyes irányokhoz adott mértéket
  is figyelembe veszi
• A ketto összegzésébol választja ki, hogy melyik
  úton továbbítsa a csomagot

31
Fordított tanulás módszere I

• Alkalmazása során a hálózatban minden útválasztó
  egy csomagot indít, amely tartalmaz egy számlálót
  és az elindító azonosítóját
• A számláló értéke minden útválasztón történo
  áthaladáskor 1-gyel növekszik
• Amikor egy útválasztó egy ilyen csomagot vesz,
  akkor ezt elolvasva megtudja, hogy a csomagot
  küldo hány útválasztónyi távolságra van tole
• Természetesen a legkedvezobb útvonal keresése
  érdekében, ha ugyanarra a távoli útválasztóra egy
  kedvezobb értéket kap (vagyis van rövidebb
  útvonal is), az elozot eldobva, az új értéket
  jegyzi be a saját táblázatába

32
Fordított tanulás módszere II

• Azonban egy esetleges meghibásodást, vagy a
  legkedvezobb útvonal túlterheltségét az
  algoritmus nem veszi észre
• Ezért célszeru idonként mindent elfelejtetni
  vele, azaz törölni a feljegyzéseket, hogy az
  ilyen változó körülményekre is muködjön az
  eljárás
• Az algoritmus azért tartozik az elszigetelt
  hozzáigazodó algoritmusok közé, mert a szomszédos
  útválasztók véleményét a táblázat létrehozásánál
  nem veszi figyelembe

33
Elosztott hozzáigazodó útválasztás

• Az elosztott hozzáigazodó útválasztás esetén az
  útválasztók információt cserélnek úgy, hogy az
  irányítási döntéseket a helyi és a kapott
  ismeretekre együtt alapozhassák
• A megvalósított hálózatokban ez a legnépszerubb
  eljárás
• Típusai
• Távolságvektoros útválasztási algoritmus
• Útválasztási Információs Protokoll (RIP)
• Belso Átjáró Útválasztási Protokoll (IGRP)
• Bovített IGRP (EIGRP)
• Kapcsolatállapotú útválasztási algoritmus
• Nyílt Legrövidebb Útvonal Elsore (Open Shortest
  path First --OSPF)

34
Távolságvektoros útválasztás (DVR)

• A benne szereplo legkisebb késleltetési útvonalat
  megkereso matematikai eljárás elnevezései
• Hátrafelé keresés algoritmus
• Bellman-Ford algoritmus
• Ford-Fulkerson algoritmus
• Cél a forgalom részére a legkisebb
  késleltetéssel járó útvonalak megkeresése
• Ezért minden útválasztóban egy táblázatot hoznak
  létre, amely
• az összes alhálóbeli célállomáshoz
  útválasztóhoz vagy átjáróhoz megadja a
  legkisebb késleltetésu útvonalat és
• ezzel együtt a továbbításhoz szükséges ido
  becsült vagy mért értékét
• Ezt a táblázatot nevezik távolságvektornak

35
Végtelenig számlálás

• A DVR algoritmus legnagyobb hibája az, hogy a
  rossz hírek lassan terjednek
• Ez abból adódik, hogy egy meghibásodott csomópont
  esetén az útválasztók a többféle lehetséges
  útvonal miatt becsaphatják egymást azzal, hogy
  egymásra számítanak, fokozatosan növelve a hibás
  csomóponthoz vezeto út költségére vonatkozó
  bejegyzést az útválasztási táblázataikban
• Így, ha valahol egy útválasztó elérhetetlenné
  válik, a többiek a bejegyzésükkel elvben
  bármeddig elszámolhatnak, anélkül, hogy
  felismernék a kérdéses csomópont
  elérhetetlenségét
• Ezt a jelenséget nevezik végtelenig számlálásnak
  (count-to-infinity)

36
Hasított látókör módszere

• Ennek kiküszöbölése érdekében alkalmazzák a
  hasított látókör (split horizon) módszert
• Eszerint az útválasztási információt soha nem
  érdemes visszaküldeni abba az irányba, ahonnan
  érkezett
• Véd a két csomópontos hurok ellen

• Ha RA elérhetetlenné válik, ezt RB megüzeni
  RC-nek és RD-nek is
• Azonban a RC és a RD az hirdeti ekkor még
  magáról, hogy van útvonala RA-ba

37
Kapcsolatállapotú útválasztási algoritmus

• A legkedvezobb út nem feltétlenül jelenti a
  fizikailag legrövidebb útvonalat
• Egyéb tényezok
• útba eso útválasztók száma
• utazási ido
• vonalhasználat költségei
• A legkisebb költségu útvonal megtalálására
  alkalmazott matematikai eljárás különbözo
  elnevezései
• Elorefelé keresés
• Dijkstra algoritmus,
• Legrövidebb útvonal (SP),
• átlagos sorállási ido
• átviteli késleltetési ido
• átlagos forgalom
• útba eso vonalak megbízhatósága

38
Kapcsolatállapotú útválasztás elonyei

• A távolságvektoros algoritmusok egyes
  helyzetekben lassan értek célt, ezért
  kifejlesztették a kapcsolatállapotú útválasztás
  algoritmust
• Ez abban tér el a távolságvektoros algoritmustól,
  hogy esetében az egyes útválasztók az általuk
  mért adatokat egy hálózat összes útválasztójának
  elküldik
• nemcsak a szomszédjaiknak
• A távolságvektoros útválasztók a közvetlen
  szomszédjaiknak elküldött távolságvektorokkal
  szintén kicserélnek egymással kapcsolatállapot
  jellemzoket
• de a hálózat alakzatát nem közlik egymással
• Ezzel szemben a kapcsolatállapotú útválasztási
  protokollok eloször feltérképezik a hálózat
  összeköttetéseit és ezután keresik meg a
  legrövidebb utat

39
Kapcsolatállapotú algoritmusok

• A kapcsolatállapotú algoritmusok elonye még
• általában több tényezot vesznek figyelembe a
  legrövidebb útvonal kiszámításánál, mint a
  távolságvektoros algoritmusok
• Ilyen többlet tényezo pl.
• a kért szolgálattípus (ToS)
• a viszonylagos átbocsátás
• a megbízhatóság

40
Kapcsolatállapotú algoritmusok

• Az útválasztók közti közlés is hatékonyabb az
  esetükben, mivel csak a hálózatbeli változásokat
  küldik át egymásnak, s nem az egész útválasztási
  táblázatot
• Így a kapcsolatállapotú útválasztási protokollok
  nagyobb számítási- és tárigény árán ugyan, de
  gyorsabban célba juttatják az üzenetet, mint a
  távolságvektorosak
• Ez fontos szempont a dinamikusan változó
  hálózatok esetében
• Egy további elonye a kapcsolatállapotú
  útválasztásnak, hogy az útválasztók egyenletesen
  osztják meg a terhelést az elonyös kapcsolatok
  között, míg a távolságvektoros útválasztó csak
  egy kapcsolatot választ ki

41
A kapcsolatállapotú algoritmus eljárása

• A kapcsolatállapotú algoritmus szerint minden
  egyes útválasztónak a következo eljárást kell
  követnie
• Felkutatja, hogy mely útválasztók a közvetlen
  szomszédjai és mi a hálózati címük
• Megméri minden egyes szomszédjához tartozó úton a
  késleltetést, vagy a valamilyen értelemben vett
  költséget
• Létrehoz egy csomagot az általa megismert
  adatokkal (kapcsolatállapot)
• Elküldi ezt a csomagot az összes útválasztónak
• A szukebb értelemben vett Dijkstra algoritmussal
  meghatározza a legrövidebb útvonalat a hálózat
  összes útválasztójához

42
Elorefelé keresés (Dijkstra algoritmus)

• A hálózatot leíró gráf minden szakaszához
  rendelünk egy számot
• amely valamilyen elfogadott mértékben leírja a
  szakasz megfelelo voltát
• Ezen mérték szerint kell a legrövidebb útvonalat
  meghatároznunk

43
Elorefelé keresés (folyt.)

• Minden útválasztót címkével látnak el, amely
  címke tartalmazza az adott útválasztó legrövidebb
  távolságát egy adott forrás-útválasztótól
• Ez induláskor minden útválasztóra végtelen
• Az algoritmus muködése során útvonalakat talál és
  így változnak az útválasztók címkéi is a legjobb
  útvonalat tükrözve
• Egy címke lehet ideiglenes vagy állandó
• Ha az algoritmus felismeri, hogy egy adott címke
  a forrástól a címkéhez tartozó útválasztóig
  vezeto legrövidebb útvonalat jelzi, akkor a
  címkét állandóvá teszi és ezután már nem
  változtatja

44
Útválasztási protokollok

• Az útválasztási protokollok a hálózati
  protokollok részét képezik
• A gyakorlatban a legelterjedtebbek az elosztott
  hozzáigazodó táblázat alapú útválasztó
  algoritmusokon alapuló protokollok
• Távolságvektoros útválasztási protokollok
• Kapcsolatállapotú útválasztási protokollok

45
Távolságvektoros protokollok

• Ha a hibás útválasztó ismét muködni kezd, ennek a
  híre gyorsan szétterjed az útválasztók között,
  hiszen a legrövidebb útvonalakról szóló
  ismeretüket (a távolságvektort) rendszeresen
  frissítik
• Jellemzoen a korábbi útválasztási protokollok
  alapulnak a távolságvektoron, ilyenek pl.
• Útválasztási Információs Protokoll (RIP),
  (Routing Information Protocol)
• Belso Átjáró Útválasztási Protokoll (IGRP),
  (Interior Gateway Routing Protocol)

46
Távolságvektoros protokollok

• Az útválasztók összeköttetési állapotai, röviden
  a kapcsolatállapotok leírására a célig tartó
  útvonalba eso útválasztók közötti ugrások számát,
  az ugrásszámokat használják mértékként, mely 0
  ... 16 értéku lehet
• A 16-os ugrásszám azt jelenti, hogy a csomópont
  elérhetetlen, így a RIP protokoll egyik hátránya,
  hogy két gazdagép között 15 útválasztóban
  korlátozza a hálózatot
• A RIP a szomszédai felé 30 másodpercenként küld
  frissíto üzenetet
• Ha egy útválasztó nem kap 180 másodpercen belül
  frissíto üzenetet, a szomszédját elérhetetlennek
  tekinti.

47
RIP és IGRP által figyelembe vett tényezok

• RIP mérték az ugrásszám
• Ugrásszám (max. 15)
• IGRP -- mértéknél figyelembe véve még
• Kapcsolat sebessége (vagy a rendelkezésre álló
  sávszélesség), más néven ugrás-késleltetés
• útválasztóbeli késleltetés (sorhossz)
• csomagméret
• hálózati terhelés
• megbízhatóság

48
A táblázatok idoszerusítése

• A távolságvektoros eljárásoknál hátrányt jelent,
  hogy minden egyes útválasztó táblázatát idonként
  szórtadni kell függetlenül attól, hogy
  keletkezett-e benne változás
• A szórtadások ismétlodési ideje változó a RIP
  különbözo megvalósításai esetében
• pl. az APPLE Útválasztási Táblázat Karbantartó
  Protokolljában (RTMP) 10 s
• a NOVELL NetWare-beli RIP protokollban pedig 60 s
• máshol esetleg csak 90 s
• A távolságvektorok rendszeres (összehangolt)
  karbantartása, tehát átküldése komoly hálózati
  terhelést jelenthet
• ezért célszeru ezeket csak akkor átküldeni, ha
  jelentos változás történt a forgalomban, vagy a
  hálózat elemeinek muködési körülményeiben

49
Bovített (Enhanced) IGRP (EIGRP)

• Az EIGRP támogatja a TCP/IP, az IPX és az
  AppleTalk hálózati protokoll-rendszereket,
  továbbá a kapcsolatállapotú útválasztási
  protokollok számos elonyös tulajdonságával is
  rendelkezik
• Ilyen pl. a gyors célbaérés (gyorsabban
  továbbítja az útválasztó információkat az egész
  hálózaton),
• a frissítéseket a változások beállta után a
  leheto leghamarabb elküldi,
• nincs szüksége az útválasztók közötti idonkénti
  üzenetszórásra

50
Kapcsolatállapotú útválasztási protokollok

• Az algoritmus alkalmazása során az egyes
  útválasztók lényegében a teljes hálózati
  alakzatot és az összes késleltetést kísérletileg
  megmérik és szétküldik az összes többi
  útválasztónak
• Ezután a Dijkstra algoritmust alkalmazzák minden
  egyes útválasztótól az összes többihez vezeto
  legrövidebb útvonal meghatározásához
• Manapság az egyik legelterjedtebb
  kapcsolatállapotú útválasztási protokoll a RADIA
  PEARLMAN által kifejlesztett Nyílt Legrövidebb
  Útvonal Elsore (OSPF)
• Ez a legkisebb költségu útvonalakat választja ki
  az üzenetek számára, ahol a költséget az egyes
  kapcsolatok terhelési és kapacitási állapotát
  kifejezo kapcsolatállapot mérték adja

51
OSPF

• A nyílt szó onnan ered, hogy a nemzetközi
  szabványokon alapuló, nem egy bizonyos gyártó
  által ellenorzött, ún. nyílt rendszerek keretében
  fejlesztették ki
• Az OSPF útválasztási protokoll kezelni tudja a
  különbözo helyi hálózatok sajátosságait
• pl. azt, hogy a terheléstol függoen a forgalom
  egy részét átirányítja a kevésbé foglalt
  vonalakra
• Mivel az útválasztásnak elsodlegesen a helyi
  hálózatok között (tartománybeli szint, LAN-ok
  között) van jelentosége, ezért az azonos LAN-on
  lévo OSPF útválasztók között felesleges alkalmazni

52
OSPF (folyt.)

• A kapcsolatállapot ismeretek felesleges
  cseréjének elkerülése érdekében a helyi hálózaton
  lévo útválasztók által választott kijelölt
  útválasztó az, amely részt vesz a
  kapcsolatállapotok kicserélésében
• Az OSPF alkalmazásával az önkormányzó rendszeren
  (AS) belüli minden egyes útválasztó megtanulja az
  összes kapcsolat állapotát és kiszámítja az
  ugrásokon, a kapcsolatok sebességén és egyéb
  tényezokön alapulva a cél felé vezeto legkisebb
  költségu útvonalat

53
OSPF területek

• Az OSPF protokoll lehetoséget nyújt az AS-ek
  felosztására kisebb részekre, területekre (area)
• A területek határait a területhatár-útválasztók
  (Area Border Router, AB) alkotják
• Ezeknek többszörös határfelületük van és
  elkülönített alakzati adatbázist tartanak karban
  az egyes területekre
• A területekre osztás kétféle OSPF útválasztást
  eredményez, attól függoen, hogy a forrás és a cél
  azonos vagy különbözo területen van
• Az egyes területeken belüli OSPF útválasztók
  elnevezése területbeli útválasztók (Intra Area
  Router, IA)
• Az AS-ek határán muködo OSPF útválasztók
  elnevezése AS-határoló útválasztó (AS Boundary
  Router, ASB)

54
OSPF (folyt.)

• Mivel az OSPF útválasztók az adott tartománybeli
  teljes hálózati alakzat térképével rendelkeznek,
  ezért azonnal a legrövidebb útvonalat építik fel,
  innen adódik a protokoll elnevezésében a
  Legrövidebb Út Elsore kifejezés
• Minden egyes hálózati protokollhoz van egy-egy
  kapcsolatállapotú útválasztási protokoll is
  (következo dia)
• A DDS és az AURP AppleTalk protokollok

55
A hálózati protokollokba foglalt
kapcsolatállapotú útválasztási protokollok
56
Ethernet

• A MAC címek közül a 01005E00000016-tól az
  01005E7FFFFF16-ig terjedoket lefoglalták a
  többesadás csomagoknak
• Az adó az adatkereteket egy MAC többesadás címre
  küldi
• A vevo úgy programozza fel a hálókártyáját, hogy
  erre a MAC címre is figyeljen
• Így egyetlen keret-folyammal sok gazdagépet
  ellátunk, viszont a nem érdekelt gazdagépeket ne
  zavarjuk
• IGMP szaglászás (snooping)

57
Az IP többesadás feltalálása

• 1988 Steve Deering a Ph.D. értekezésében
  bevezette az egyesadásos IP többesadásra való
  kiterjesztését, röviden az IP többesadást
• 1989 az RFC 1112 szabvány létrehozása
• 1992 San Diego, egy IETF találkozón vizsgálták
  eloször nagy méretekben egy hangszórás
  (audiocast) keretében

58
A hálózati szintu többesadás muködése
59
Az IP többesadás jellege

• Hálózati technológia
• Kiterjeszti az IP hagyományos mindent-megtesz
  egyesadás kézbesítési modelljét a hatékony
  sokpontos csomag átvitellel
• Többlet értelmet igényel a hálózatban
• A többesadáshoz az útválasztókban
• jelentos mennyiségu állapot és összetettség
  szükséges, továbbá
• telepíteni és igazgatni kell ezeket a
  szolgáltatásokat egy egyesadásra létrehozott
  háttérszerkezeten
• IP többesadásnál a felhasználó nem kapcsolódik
  közvetlenül a szolgáltatóhoz egy önálló
  adatáramlással, hanem csak a helyi IP
  útválasztójához
• A gazdagépeket, amelyek egy adott többesadás IP
  címen keresztül közlési viszonyban állnak
  egymással együttesen többesadás gazdagép
  csoportnak (röviden csoportnak) hívjuk

60
A többesadás modell jellemzoi

• Ez egy végrendszer leírás és nem tárgyalja annak
  feltételeit, hogy egy hálózat hogyan végezze el
  az útválasztást
• Nem írt elo semmilyen alapeljárást a
  következokre
• Szolgáltatás-minoség (QoS)
• Biztonság
• Címkiosztás
• Az IP többesadás elonyei a kapcsolati szintu
  többesadással szemben
• a többesadás csoport felállítása és lebontása
  dinamikus, a gyakorlatban csak másodperceket
  igényel

61
Az IP többesadás szolgáltatási modelljei

• Szempont a többesadás csoport tagjai bármely
  vevotol elfogadnak-e adást, továbbá maga a
  hálózat továbbít-e bármely vevobol eredo
  többesadást
• Bármiforrású (ASM) (Any Source Multicast)
• Csoport elv (Deering-i modell)
• Forrásjellemzo (SSM)
• Csatorna modell
• Forrásszurt (SFM)
• Csoport elv és csatorna modell

62
A csoportelv jellemzoi
63
Az ASM jellemzoi

• Mivel egyedi cél-címek helyett logikai
  csoportcímeket használ, a forrásnak nem kell
  ismernie a vevok címét
• csak a csoportcímre küld adatcsomagokat és a
  hálózat gondja az, hogy a szükséges útválasztást
  és csomag-többszörözést elvégezze
• Az ügyfélnek nem kell ismernie, hogy honnan jön
  az információ
• csak csatlakozik egy többesadás csoporthoz és az
  összes adatcsomagot veszi, amelyet erre a
  csoportcímre a továbbiakban elküldenek

64
Az ASM tulajdonságai összefoglalva

• Méretezheto protokoll muködés
• Felhasználó által meghatározott
  hatókör-szabályozás
• Rugalmas csoport tagság

• További elnevezései
• Internetes Szabvány Többesadás (ISM)
• Internetes Hagyományos Többesadás (ITM)
• Deering-féle többesadás

65
A forrásjellemzo többesadás (SSM)

• ASM névtelenségi modell a csoporttagságra és a
  forrásokra
• Egyes esetekben szükség lenne a források
  kifejezett ismeretére és arra, hogy a hálózat
  csak adott forrásokból származó adatokat
  továbbítson
• Csatorna modell
• A venni kívánt többesadás forgalmat nem csak a
  többesadás csoport címmel (Group, G), hanem a
  forrás egyesadás IP címével (Source, S) együtt
  határozzák meg
• (S,G) páros csatorna
• Különbség a csoport elvtol
• a nyitott csoportok nevu átfogó jellemzo
  keretében a forrás névtelensége helyett a forrás
  meghatározott

66
Forrásszurt többesadás (SFM)

• ASM egy változata
• Alkalmazza mind a csoport elvet, mind a csatorna
  modellt
• Egy forrás az IP adatcsomagokat a teljes
  többesadás címtartomány (224/4) bármelyik címére
  küldheti
• Azt a hálózat továbbítani fogja a csoporttagokat
  tartalmazó minden egyes alhálózat helyi
  útválasztójáig
• A gazdagépen futó alkalmazás kérheti, hogy
• a G csoportnak vagy csak a források egy bizonyos
  halmazának csomagjait küldjék
• vagy mindegyikét, kivéve a források egy bizonyos
  halmazát
• Így az alkalmazások alkalmazhatnak forrásszurést
  egy adott csoportnak küldött többesadás adatokra
• Csak a LAN-on lévo csoportirányításban tér el az
  ASM-tol

67
Többesadás IP címek
Az IP többesadásaz IP címekD-osztályútartományá
nvalósul meg
68
A D-osztályú csoportcímek

• Az elso 4 bit (a 4 legnagyobb helyiértéku bit,
  MSB) 1110
• Így az IP cím elso bájtja 0-kal kiegészítve
  adja az elso bájtot
• 1110 0000 22410 E016
• Az ezután következo összesen 28 bit határozza meg
  a többesadás csoportot, ahova az adatcsomagot
  küldik
• Pl. pingelve a 224.0.0.1 címet az összes
  többesadásra képes gazdagép válaszolni fog
• azaz az összes többesadásra képes gazdagépnek
  kapcsolódnia kell ehhez a csoporthoz
  bekapcsolásnál, még pedig az összes többesadást
  fogadni tudó felületükön (hálókártyájukon)
• Az elobbihez hasonlóan, a 224.0.0.2 által jelölt
  csoporthoz az összes többesadásra képes
  útválasztó csatlakozik
• Az összes különleges csoport nevét az Assigned
  numbers c. RFC-ben (szabvány) rögzítették

69
A többesadás címválaszték

• A lehetséges 232 IP címbol 228 cím többesadásos
• Így csaknem 270 millió különbözo többesadás
  csoport lehetséges
• Az egyes többesadás címeken egymástól független
  közlési viszonyok létesülhetnek
• Pl. mindegyikben egy-egy rádióadás
• Ez összehasonlítva a rádiózásban szokásos
  adófrekvenciák számával, nagyságrendekkel nagyobb
  választékot jelent

70
A többesadás MAC és IP címek megfeleltetése

• Hasonlóan az egyesadáshoz, többesadás esetében is
  hozzá kell rendelni a többesadás IP címeket egy
  helyi hálózat MAC címeihez
• Az útválasztók egymás közötti forgalmában az
  egyes útválasztók a többesadás csomagokat
  meghatározott útválasztóknak továbbítják
• Így a keretek átviteléhez az útválasztók az
  egymás közötti forgalmukban egyesadás MAC címeket
  használnak
• De ha az útválasztó egy határfelületére
  csatlakozó alháló gazdagépeinek továbbítja a
  többesadás forgalmat, akkor célszeru többesadás
  kapcsolati szintu címeket alkalmaznia

71
A többesadás MAC és IP címek megfeleltetése

• A továbbiakban feltételezzük, hogy az útválasztó
  és a gazdagépek közötti kapcsolati szintu hálózat
  rendelkezik többesadás címekkel
• Egy többesadás IP cím hozzárendelése egy MAC
  címhez
• A többesadás IP cím legkisebb helyiértéku (LSB)
  23 bitjét elhelyezik a többesadás MAC cím
  legkisebb helyiértéku 23 bitjére (következo dia)
• Ezt az eljárást követik az Ethernet és az FDDI
  hálózatokban is

72
A többesadás MAC és IP címek megfeleltetése
(folyt.)
73
A többesadás MAC és IP címek megfeleltetése
(folyt.)

• A kiosztási eljárás egy soktól-egynek
  megfeleltetés
• 32 különbözo többesadás IP címet ugyanarra a MAC
  címre osztanak ki
• azaz több IP többesadás csoport is igénybe veheti
  ugyanazt a MAC címet egy adott alhálózaton, még
  ha ez nem is valószínu
• Az alhálózaton a többesadás MAC címek használata
  egy kapcsolati szintu többesadás szolgáltatást
  jelent
• A hálózatközbol érkezo IP-adatcsomagokból és az
  IP címhez rendelt többesadás MAC címbol a helyi
  útválasztó kapcsolati szintu protokollegyede
  összeállítja az alhálózatra küldendo kereteket
• A többesadás MAC címre küldött keretek mindig a
  helyi hálózaton belül maradnak
• Az útválasztók közvetlenül nem továbbítják azokat
  a hálózatköz felé
• A keretbeli IP csomagot egy másik alhálózatra
  való átküldésnél újrakeretezik egy ottani MAC
  címre címezve

74
Fenntartott többesadás címek
75
Többesadás elkezdése

• Tegyük fel, hogy szeretnénk indítani egy
  többesadást
• Ahhoz, hogy többesadjunk egy hang vagy mozgókép
  programot, a forrásnak eloször igényelnie kell
  egy D osztályú többesadás címet, amely egy
  állomás frekvenciaként, vagy csatorna
  sorszámként muködik
• A D osztályú címeket egy program foglalja le
• Ezt egy, az éppen szabad címeket tartalmaz
  adatbázisból tudja kiválasztani
• Az éppen használt többesadás címek között
  ugyanúgy lehet hangolni, mint a rádióban

76
A többesadás gazdagépi feltételei

• 0. szint Nem támogatja az IP többesadást. Sem
  fogadni, sem küldeni nem tud többesadás
  csomagokat, azokat nem veszi figyelembe
• 1. szint Küld, de nem fogad IP adatcsomagokat.
  Nem csatlakozott a többesadás csoporthoz, de küld
  adatcsomagokat
• 2. szint Teljes IP többesadás támogatás
• csatlakozás többesadás csoporthoz
• csoport elhagyása
• ezen információk terjesztése a többesadás
  útválasztók feléEhhez a TCP/IP protokollhalomban
  szerepelnie kell az Internet Csoportirányítási
  Protokollnak (IGMP)

77
A többesadás hálózati feltételei

• Többesadást támogató útválasztók
• Többesadás útválasztási algoritmusok
• Méretezhetoség
• Protokollok frissítése
• Internet-szolgáltatók hozzáállása
• Többesadás Gerinchálózat (MBone) vagy
  tartományközi természetes többesadás továbbítás

78
Hatókör-szabályozás

• Távolság alapú hatókör-szabályozás
• távolság (vagy élettartam) alapú
• TTL többlet jelentése az IP egyesadáshoz képest
• Igazgatási hatókör-szabályozás

79
TTL tartományok
80
Igazgatási hatókör-szabályozás

• Igény földrajzi és sávszélesség korlátok
  párhuzamosan
• A 239.0.0.0 - 239.255.255.255 tartomány (239/8)
  az igazgatási felosztásra fenntartott
• Újrafelhasználás egy hatókör-szabályozott
  térségen belül egy alkalmazás által használt
  többesadás címet használhatja bármely alkalmazás
  a hatókörön kívül
• Az alkalmazások teljesen kihasználhatják a
  rendelkezésre álló sávszélességet anélkül, hogy a
  forgalom kis sávszélességu kapcsolatokat is
  igénybe venne és emiatt fennakadás keletkezne az
  egész közlési viszonyban

81
Az IP többesadás támogatása a különbözo protokoll
szinteken

• Az IP többesadás alapú közlés létrehozásához
  többféle szintu szoftver és hardver eszköznek van
  szerepe, melyek közül az alapvetobbek az alábbiak

82
IP többesadás hardver és szoftver támogatottsága
83
Többesadás alkalmazások csoportjai

• valós ideju hang és mozgókép média átvitele a
  társult szabályozási információkkal együtt, pl.
• munkaértekezletek, konferenciák
• rádiós hírek, zenei koncertek
• egyetemi szemináriumok, távoktatás
• élo sebészeti bemutatók orvosi találkozókra
• tartós adatok megbízható többesadás szállítása
  megosztott eszközökhöz, mint amilyen a fehér
  tábla vagy a szövegszerkesztok
• viszonykatalógusok többesadás viszonyok
  létrehozására és bejelentésére

84
Mobil többesadás

• Támogatja az egyesadás IP útválasztást mobil
  gazdagépekre IP hálózatban
• Mindent-megtesz szolgáltatás
• Modellek
• távoli feliratkozás vagy
• kétirányú alagútkészítés
• hálózatonként egy alagutas többesadás
• Mindegyik a honi ügynök és az idegen ügynök
  modellen alapul
• ezek rögzített címeken muködo folyamatok az MH
  honi hálózatában, illetve az éppen látogatott
  hálózatban
• felelosek az IP adatcsomagok továbbításáért az MH
  aktuális helyére

85
A csoportirányítás (Group Management)

• Csoportirányítás
• A csoporttagok útválasztó általi felvétele vagy
  törlése, valamint az útválasztó tagsági
  állapotról való ismereteinek a karbantartása
• Lappangás, Latency (ebben az értelemben)
• Csoporthoz való csatlakozás vagy csoport
  elhagyásának ideje

86
Internet Csoportirányítási Protokoll (IGMP)

• Jelzési protokoll
• Felelos útválasztó
• Ha egynél több többesadás útválasztó van az
  alhálózatban
• a többesadás üzenet forrásához legközelebbi
  útválasztót kiválasztják, hogy legyen a
  többesadás üzenetek továbbításáért felelos
• Az összes többi útválasztó egyszeruen eldobja az
  attól a forrástól jövo többesadás üzeneteket
• Ha több, mint egy útválasztó van az alhálózaton
  egyenlo távolságra a forrástól
• akkor a legkisebb IP számmal rendelkezo
  útválasztót választják ki

87
Csatlakozás az IGMPv1-ben

• Egy alkalmazás utasítja a gazdagép hálózati
  szoftverét, hogy csatlakozzon egy csoporthoz
• A hálózati szoftver ellenorzi, hogy nem tagja-e
  már az adott csoportnak
• Ha nem, akkor egy IGMP csatlakozás üzenetet küld
  a helyi alhálóra
• A gazdagép újraprogramozza a hálózati
  határfelületét (hálókártyáját) az adott IP
  csoportcímhez tartozó többesadás MAC címre jövo
  keretek fogadására

88
IGMPv1 (folyt.)

• Ha a gazdagépnek egynél több hálózati
  csatolófelülete van, akkor
• kiválaszthatja, hogy melyiken szeretné fogadni a
  többesadás csomagokat
• Az IGMP csatlakozás üzenet informálja az összes
  helyi útválasztót, hogy egy új vevo van a
  csoportban az adott alhálózaton
• A helyi útválasztó erre a MAC címre a többesadás
  IP címre érkezo forgalmat elkezdi kézbesíteni az
  alhálóra

89
Gazdagép tagsági lekérdezések (Host Membership
Query)

• Az útválasztó idoközönként IGMP gazdagép tagsági
  lekérdezéseket küld azért, hogy lássa, vajon
  melyik csoportnak van tagja az alhálón
• nem tud meghatározni egy bizonyos csoportot,
  hanem szórtad az összes-gazdagép csoportcímre,
  azaz a 224.0.0.1-re
• A TTL mezo a lekérdezési üzenetben 1
• így a lekérdezések nem terjednek át más alhálóra
• Ha egy bizonyos számú lekérdezés után nincs
  válasz, akkor az útválasztó feltételezi, hogy az
  alhálón nincs több csoporttag

90
Gazdagép tagsági lekérdezések (folyt.)

• Ha egy gazdagép még tag, válaszol egy újabb
  csatlakozás üzenettel (a csoportcímre küldve
  el)
• hacsak azt nem hallja, hogy valaki már így tett
  elobb ugyanarra a csoportcímre vonatkozólag
• A válaszokat idoben lépcsozetesen osztják el,
  hogy elkerüljék az adott alhálón a torlódást
• Az így nyert ismeretekre támaszkodva az
  útválasztó el tudja dönteni, hogy továbbítsa-e
  egy adott többesadás címre beérkezo üzeneteket
  egy adott határfelületére kapcsolódó alhálójára
  vagy ne

91
Gazdagép tagsági lekérdezések (folyt.)

• Minden egyes többesadás-útválasztó karbantart egy
  táblázatot, amely megadja, hogy mely
  csoportcímeket kell nyitva tartania az egyes
  határfelületeihez kapcsolódó alhálói számára
• így kizárja az alhálóbeli gazdagépek által nem
  igényelt többesadás csoportok forgalmát

92
Csoport elhagyás

• Ha egy alkalmazás befejezi a többesadás közlésben
  való részvételt és ezért a gazdagép nem igényli a
  továbbiakban a többesadás forgalmat, akkor
• újraprogramozza a hálókártyáját a többesadás
  forgalom figyelmen kívül hagyására
• A gazdagép nem küld IGMP üzenetet, ha el akarja
  hagyni a csoportot
• Ezért a többesadás forgalom az útválasztótól az
  alhálózatra még érkezik mindaddig, amíg az
  útválasztónak az idozítése le nem jár és nem küld
  egy kérdést, amelyre senki nem felel
• Az útválasztó ezután leállítja a forgalom
  továbbítását

93
IGMPv1 értékelése

• Egy többesadás-csoporthoz való csatlakozás gyors
• De az elhagyás lassú lehet
• Mivel addig, amíg újra le nem kérdezi az
  útválasztó az alhálózatát, azt feltételezi, hogy
  a csoporttagság nem változott

94
IGMPv1 csomag formátuma

• Két, 32 bites szóból áll

95
IGMPv2

• IGMPv1-hez képest kiterjesztések
• Ha több útválasztó van, akkor kiválasztanak
  egyet, amelyik felelos az alháló lekérdezéséért
• Az útválasztók adott csoportra vonatkozóan
  lekérdezhetik a gazdagépeket egy csoportja
  jellemzo kérdezéssel
• Kifejezett csoport elhagyási üzenet
• Az útválasztónak a csoport elhagyási üzenet után
  csoportra jellemzo kérdés felhasználásával
  nem kell kivárnia az idozítés lejártát ahhoz,
  hogy megbizonyosodjék, hogy az adott csoportnak
  van-e még tagja az alhálózaton, amivel csökkenti
  a protokoll lappangási idejét

96
IGMPv2 értékelése

• Elorelépés az IGMPv1-hez képest
• Lehetové teszi egy vevonek, hogy kijelöljön egy D
  osztályú csoportcímet, amelyhez csatlakozni akar
• Továbbra is hiányzó tulajdonság
• Nem teszi lehetové a források eloírását,
  amelyekrol akar (vagy nem akar) forgalmat venni

97
IGMPv3

• Új tulajdonság forrás-szurés
• Ez a rendszer arra való képessége, hogy
• egy adott többesadás címre érkezo csomagokat csak
  bizonyos forráscímekrol fogadjon el, ill.
• más beállításnál mindenhonnan elfogadjon,
  bizonyos forráscímek kivételével
• Ezzel bevezeti a forrásra jellemzo csatlakozást
  és elhagyást, így a gazdagépek külön-külön tudnak
  fel- (vagy le-) iratkozni adott csoportba tartozó
  bizonyos forrásokra/ról
• A forrás-szurés segítségével egy vevo
  feliratkozhat egy forrásjellemzo többesadásbeli
  (SSM) többesadás csatornára

98
Többesadás Hallgató Felfedezés (Multicast
Listener Discovery, MLD)

• IPv6-beli csoportirányítás
• Hallgatók (listener) azok a csomópontok, amelyek
  venni akarják a többesadás csomagokat
• MLD-vel meghatározható, hogy az egyes hallgatókat
  melyik többesadás csoport érdekli
• Két változat MLDv1 és MLDv2
• Az MLDv2 hasonlóan az IGMPv3-hoz lehetové teszi a
  forrás-szurést, azaz annak meghatározását, hogy
  adott csoport esetén melyik forrásból jövo
  csomagokat kívánja venni
• Az IPv6 útválasztók számára lehetové teszi a
  hallgatók jelenlétének érzékelését