Beispiel: Konfigurieren von automatischem IP-Multicast ohne explizite Tunnel

Automatisches Multicast-Tunneling (AMT) ermöglicht die dynamische Multicast-Konnektivität zwischen Multicast-fähigen Netzwerken über Inseln von reinen Unicast-Netzwerken hinweg. Eine solche Konnektivität ermöglicht es Service Providern, Inhaltsanbietern und ihren Kunden, sich an der Bereitstellung von Multicast-Datenverkehr zu beteiligen, selbst wenn sie keine End-to-End-Multicast-Konnektivität haben.

AMT wird auf Ethernet-Services-Routern der MX-Serie mit modularen Portkonzentratoren (MPCs) unterstützt, auf denen Junos 13.2 oder höher ausgeführt wird. AMT wird auch auf I-Chip-basierten MPCs unterstützt. AMT unterstützt Graceful Restart (GR), jedoch nicht GRES ( Graceful Routing Engine Switchover ).

AMT richtet dynamisch Unicast-gekapselte Tunnel zwischen bekannten Multicast-fähigen Relaispunkten (AMT-Relais) und Netzwerkpunkten ein, die nur über Unicast erreichbar sind (AMT-Gateways). Abbildung 1 zeigt die automatische Multicast-Tunneling-Konnektivität.

Das AMT-Protokoll ermöglicht die Erkennung und den Handshake zwischen Relays und Gateways, um Tunnel dynamisch einzurichten, ohne dass eine explizite Konfiguration pro Tunnel erforderlich ist.

Bei AMT-Relays handelt es sich in der Regel um Router mit nativer IP-Multicast-Konnektivität, die eine potenziell große Anzahl von AMT-Tunneln zusammenfassen.

Die Junos OS-Implementierung unterstützt die folgenden AMT-Relay-Funktionen:

• IPv4-Multicast-Datenverkehr und IPv4-Kapselung

• Bekannte Quellen im Multicast-Netzwerk

• Verhinderung von Denial-of-Service-Angriffen durch schnelles Verwerfen von Multicast-Paketen, die über ein Gateway bezogen werden.

• Replikation pro Route bis zum vollständigen Fan-Out aller AMT-Tunnel erwünscht

• Die Möglichkeit, normale Schnittstellenstatistiken für AMT-Tunnel zu erfassen

Multicastquellen, die sich hinter AMT-Gateways befinden, werden nicht unterstützt.

AMT unterstützt den PIM-Sparse-Modus. AMT unterstützt keinen Dense-Mode-Betrieb.

Transitdienstanbieter stehen vor einer Herausforderung im Internet, da viele lokale Dienstanbieter nicht Multicast-fähig sind. Die Herausforderung besteht darin, die Eigentümer von Inhalten dazu zu bewegen, Video- und anderen Multicast-Datenverkehr über ihre Backbones zu übertragen. Das Kostenmodell für die Eigentümer von Inhalten könnte unerschwinglich hoch sein, wenn sie für die Mehrheit ihrer Abonnenten für Unicast-Streams bezahlen müssen.

Bis mehr lokale Anbieter Multicast-fähig sind, gibt es eine Übergangsstrategie, die von der Internet Engineering Task Force (IETF) vorgeschlagen und in Open-Source-Software implementiert wurde. Diese Strategie wird als automatisches IP-Multicast ohne explizite Tunnel (AMT) bezeichnet. AMT umfasst das Einrichten von Relays an Peering-Punkten in Multicast-Netzwerken, die von Gateways aus erreicht werden können, die auf Hosts installiert sind, die mit Unicast-Netzwerken verbunden sind.

Wenn ein Benutzer, der mit einem reinen Unicastnetzwerk verbunden ist, ohne AMT Multicastinhalte empfangen möchte, kann der Inhaltsbesitzer dem Benutzer erlauben, über Unicast beizutreten. Dem Inhaltsbesitzer entstehen jedoch zusätzliche Kosten, da er zusätzliche Bandbreite benötigt, um die Unicast-Abonnenten zu unterstützen.

AMT ermöglicht es jedem Host, Multicast zu empfangen. Auf der Clientseite befindet sich ein AMT-Gateway, bei dem es sich um einen einzelnen Host handelt. Sobald das Gateway ein AMT-Relay gefunden hat, bei dem es sich um einen Host, in der Regel aber um einen Router handelt, sendet das Gateway in regelmäßigen Abständen IGMP-Nachrichten (Internet Group Management Protocol) über einen dynamisch erstellten UDP-Tunnel an das Relay. AMT-Relays und -Gateways kooperieren, um Multicast-Datenverkehr aus dem Multicast-Netzwerk an Endbenutzerstandorte zu übertragen. AMT-Relays empfangen den Datenverkehr nativ und leiten ihn per Unicast an Gateways weiter. Auf diese Weise kann jeder im Internet einen dynamischen Tunnel erstellen, um Multicast-Datenströme herunterzuladen.

Mit AMT kann ein Multicast-fähiger Dienstanbieter einem Inhaltseigentümer Multicastdienste anbieten. Wenn ein Kunde des lokalen Unicast-Anbieters den Inhalt empfangen möchte und sich über einen AMT-Join abonniert, kann der Multicast-fähige Transitanbieter den Inhalt effizient an den lokalen Unicast-Anbieter übertragen, der ihn an den Endbenutzer weiterleitet.

AMT ist eine hervorragende Möglichkeit für Anbieter von Transitdiensten (die zwar Zugriff auf die Inhalte erhalten, aber nicht viele Endnutzer haben), Multicast-Dienste für Inhaltseigentümer bereitzustellen, wo dies sonst wirtschaftlich nicht machbar wäre. Es ist auch eine nützliche Übergangsstrategie für lokale Service Provider, die noch nicht über Multicast-Unterstützung auf allen nachgeschalteten Geräten verfügen.

AMT ist auch nützlich, um zwei Multicast-fähige Dienstanbieter zu verbinden, die durch einen reinen Unicast-Dienstanbieter getrennt sind.

In ähnlicher Weise kann AMT von lokalen Service Providern verwendet werden, deren Netzwerke Multicast-fähig sind, um Multicast-Datenverkehr über ältere Edge-Geräte wie Digital Subscriber Line Access Multiplexer (DSLAMs) zu tunneln, die über eingeschränkte Multicast-Funktionen verfügen.

Die technischen Details der Implementierung von AMT lauten wie folgt:

• Ein Drei-Wege-Handshake wird verwendet, um Gruppen von Unicastempfängern beizutreten, um Spoofing und Denial-of-Service-Angriffe (DoS) zu verhindern.

• Ein AMT-Relay, das als Replikationsserver fungiert, tritt der Multicastgruppe bei und übersetzt Multicastdatenverkehr in mehrere Unicast-Streams.

• Der Erkennungsmechanismus verwendet Anycast, wodurch das Relay ermittelt werden kann, das dem Gateway in der Netzwerktopologie am nächsten ist.

• Ein AMT-Gateway, das als Client fungiert, ist ein Host, der der Multicastgruppe beitritt.

• Begrenzungen der Tunnelanzahl für Relays können die Bandbreitennutzung begrenzen und eine Verschlechterung des Service vermeiden.

AMT wird ausführlich im Internet-Entwurf draft-ietf-mboned-auto-multicast-10.txt, Automatic IP Multicast Without Explicit Tunnels (AMT) beschrieben.

AMT wird verwendet, um Multicast-Tunnel dynamisch zwischen Multicast-fähigen Netzwerken über Inseln von reinen Unicast-Netzwerken hinweg zu erstellen. Dazu laufen mehrere Schritte nacheinander ab.

1. Das AMT-Relay (in der Regel ein Router) kündigt ein Anycast-Adresspräfix und eine Route in die Unicast-Routing-Infrastruktur an.

2. Das AMT-Gateway (ein Host) sendet AMT-Relay-Discovery-Nachrichten an das nächstgelegene AMT-Relay, das über die reine Unicast-Infrastruktur erreichbar ist. Um die Möglichkeit von Replay- oder Wörterbuchangriffen zu verringern, enthalten die Relay Discovery-Nachrichten eine kryptografische Nonce. Eine kryptografische Nonce ist eine Zufallszahl, die nur einmal verwendet wird.

3. Das nächstgelegene Relay in der Topologie empfängt die AMT-Relay-Erkennungsnachricht und gibt die Nonce aus der Ermittlungsnachricht in einer AMT-Relay-Ankündigungsnachricht zurück. Dadurch kann das Gateway die eindeutige IP-Adresse des Relais lernen. Das AMT-Relais hat jetzt eine Adresse, die für alle nachfolgenden (S,G) Einträge verwendet werden kann, denen es beitreten wird.

4. Das AMT-Gateway sendet eine AMT-Anforderungsnachricht an die eindeutige IP-Adresse des AMT-Relays, um mit dem Beitritt zu (S,G) zu beginnen.

5. Das AMT-Relay sendet eine AMT-Mitgliedschaftsabfrage zurück an das Gateway.

6. Das AMT-Gateway empfängt die AMT-Abfragenachricht und sendet eine Nachricht zur Aktualisierung der AMT-Mitgliedschaft, die die IGMP-Join-Nachrichten enthält.

7. Das AMT-Relay sendet eine Join-Nachricht an die Quelle, um eine native Multicast-Struktur in der nativen Multicast-Infrastruktur zu erstellen.

8. Wenn Pakete von der Quelle empfangen werden, repliziert das AMT-Relay die Pakete an alle Schnittstellen in der Liste der ausgehenden Schnittstellen, einschließlich des AMT-Tunnels. Der Multicastdatenverkehr wird dann in Unicast-AMT-Multicastdatennachrichten gekapselt.

9. Um den Status im AMT-Relay beizubehalten, sendet das AMT-Gateway regelmäßige Aktualisierungen der AMT-Mitgliedschaft.

10. Nachdem der Tunnel eingerichtet wurde, wird der AMT-Tunnelstatus mit jeder gesendeten Meldung zur Mitgliedschaftsaktualisierung aktualisiert. Das Timeout für die Aktualisierungsmeldungen beträgt 240 Sekunden.

11. Wenn das AMT-Gateway die Gruppe verlässt, kann das AMT-Relay Ressourcen freigeben, die dem Tunnel zugeordnet sind.

Beachten Sie die folgenden Betriebsdetails:

• Das AMT-Relay erstellt eine AMT-Pseudoschnittstelle (Tunnelschnittstelle). AMT-Tunnelschnittstellen werden als logische Schnittstellen für generische UDP-Kapselung (UD) implementiert. Diese logischen Schnittstellen haben das Identifikatorformat ud-fpc/pic/port.unit.

• Alle Multicastpakete (Daten und Steuerung) werden in Unicastpaketen gekapselt. Die UDP-Kapselung wird für alle AMT-Steuer- und Datenpakete verwendet, wobei die von der IANA reservierte UDP-Portnummer (2268) für AMT verwendet wird.

• Das AMT-Relay verwaltet eine Empfängerliste für jede Multicast-Sitzung. Das Relais behält den Multicast-Status für jedes Gateway bei, das einer bestimmten Gruppe oder einem bestimmten (S,G)-Paar beigetreten ist.

In diesem Beispiel wird gezeigt, wie das AMT-Protokoll (Automatic Multicast Tunneling) konfiguriert wird, um dynamische Multicast-Konnektivität zwischen Multicast-fähigen Netzwerken über Inseln von Nur-Unicast-Netzwerken hinweg zu ermöglichen.