Descripción general de la multidifusión

Comparación de multidifusión con unidifusión

El proceso del 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 un único origen de servidor y muchos receptores de cliente. Los protocolos de enrutamiento utilizados para la multidifusión difieren en muchos aspectos 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 unidifusión, difusión y multidifusión se pueden resumir de la siguiente manera:

• Unidifusión: Uno a uno, de una fuente a un destino.

• Emisión: Uno a todos, desde una fuente a todos los destinos posibles.

• Multidifusión: Uno a muchos, de una fuente a múltiples destinos que expresan interés en recibir el tráfico.

  Nota:

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

Con el tráfico de unidifusión, muchos flujos de paquetes IP que viajan a través de las redes fluyen desde una sola fuente, como el servidor de un sitio web, a un único destino, como un 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 acceder en la red, que suele ser una LAN. La radiodifusión es la forma más fácil de asegurarse de que el tráfico llegue a sus destinos.

Las cadenas de televisión utilizan la radiodifusión para distribuir vídeo 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 codificado. La radiodifusión no es factible 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 la codificación, y los problemas de privacidad relacionados.

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

En una red IP, dado que los destinos (clientes) no suelen comunicarse directamente con los orígenes (servidores), los dispositivos de enrutamiento entre el origen y el destino deben poder determinar la topología de la red desde la perspectiva de unidifusión o multidifusión para evitar el tráfico de enrutamiento al azar. Los dispositivos de enrutamiento de multidifusión replican los paquetes recibidos en una interfaz de entrada y envían las copias en múltiples interfaces de salida.

En la multidifusión IP, el origen y el destino casi siempre son hosts y no dispositivos de enrutamiento. Los dispositivos de enrutamiento de multidifusión distribuyen el tráfico de multidifusión a través de la red desde el origen hasta los destinos. El dispositivo de enrutamiento de multidifusión debe encontrar orígenes de multidifusión en la red, enviar copias de paquetes en varias interfaces, evitar bucles de enrutamiento, conectar destinos interesados con el origen adecuado 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 enrutador no pueden enviar varias copias de paquetes, por lo que no admiten la multidifusión directamente.

Usos de la multidifusión IP

La multidifusión permite que una red IP admita algo más que el modelo de unidifusión de entrega de datos que prevalecía en las primeras etapas de Internet. La multidifusión, definida originalmente como una extensión de host en RFC 1112 en 1989, proporciona un método eficaz para entregar flujos de tráfico que se pueden caracterizar como uno a muchos o de varios 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 fluir de una sola fuente a un solo 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 de una sola fuente a muchos destinos que requieren los paquetes, como en un servicio de cotización de noticias o acciones entregado a muchas PC. Por esta razón, se prefiere el término receptor al oyente 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" (cotizaciones de acciones, resultados deportivos, 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 preocupada por reducir la sobrecarga de recursos de red para aplicaciones multimedia o de datos de uno a muchos o de muchos a muchos con múltiples receptores se beneficia de la multidifusión.

Si la unidifusión fuera empleada por servicios de radio o teletipo de noticias, cada radio o PC tendría que tener una sesión de tráfico separada para cada oyente o espectador en una PC (este es en realidad el método para algunos servicios basados en la Web). La carga de procesamiento y el ancho de banda consumidos por el servidor aumentarían linealmente a medida que más personas "sintonizaran" el servidor. Esto es extremadamente ineficiente cuando se trata de la escala global de Internet. La unidifusión coloca la carga de la duplicación de paquetes en el servidor y consume más y más ancho de banda troncal a medida que crece el número de usuarios.

Si en su lugar se empleara la difusión, el origen podría generar una única secuencia de paquetes IP utilizando una dirección de destino de difusión. Aunque la difusión elimina el problema de duplicación de paquetes del servidor, esta no es una buena solución para IP porque las difusiones IP solo se pueden enviar a una única subred y los dispositivos de enrutamiento IP normalmente aíslan las subredes IP en interfaces separadas. Incluso si se pudiera dirigir un flujo de paquetes IP para ir literalmente a todas partes, y no hubiera necesidad de "sintonizar" ninguna fuente, la difusión sería extremadamente ineficiente debido a la tensión del ancho de banda y la necesidad de que los hosts desinteresados descarten grandes cantidades 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 la estación de radio o el tráfico de teletipo de noticias, la multidifusión proporciona el resultado más eficiente y efectivo, sin ninguno de los inconvenientes y todas las ventajas de los otros métodos. Una única fuente de paquetes de multidifusión llega a todos los receptores interesados . Al igual que con la difusión, el host transmisor genera un solo flujo de paquetes IP, por lo que la carga permanece constante tanto si hay un receptor como si hay un millón. Los dispositivos de enrutamiento de red replican los paquetes y entregan los paquetes a los receptores adecuados, pero solo la función de replicación es nueva para los dispositivos de enrutamiento. Los enlaces que conducen a subredes que consisten en receptores totalmente desinteresados no llevan tráfico de multidifusión. La multidifusión minimiza la carga que recae sobre el emisor, la red y el receptor.

Terminología de multidifusión IP

Multidifusión tiene su propio conjunto particular de términos y acrónimos que se aplican a los dispositivos y redes de enrutamiento de multidifusión IP. La figura 1 muestra algunos de los términos que se usan 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 crear un árbol de distribución que conecta los receptores (preferido a las implicaciones multimedia de los oyentes, pero también se utiliza el oyente) con las fuentes. En terminología de multidifusión, el árbol de distribución está enraizado 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 de 0 a N–1 interfaces descendentes en un dispositivo de enrutamiento, donde N es el número de interfaces lógicas en el dispositivo de enrutamiento. Para evitar bucles, la interfaz ascendente nunca debe recibir copias de paquetes de multidifusión descendentes.

Figura 1: Terminología de multidifusión en una red IP

Los bucles de enrutamiento son desastrosos en las redes de multidifusión debido al riesgo de paquetes replicados repetidamente. Una de las complejidades de los protocolos modernos de enrutamiento de multidifusión es la necesidad de evitar los bucles de enrutamiento, paquete por paquete, mucho más rigurosamente 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 forma 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 comprobación 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 verifica si se puede usar la misma dirección como destination dirección para volver a la fuente a través de una ruta de unidifusión. Si la interfaz saliente 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 no superan la comprobación RPF se descartan porque la interfaz entrante no está 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 prevención de bucles

El árbol de distribución utilizado para la multidifusión está enraizado 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 una shared tree red troncal a medida que el árbol de distribución localiza la fuente de multidifusión de forma más centralizada en la red. Los árboles de distribución compartidos con raíces en la red principal son creados y mantenidos por un dispositivo de enrutamiento de multidifusión que funciona como un punto de encuentro (RP), una característica de los protocolos de multidifusión en modo disperso.

Ámbito administrativo para la prevención de bucles

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

Terminología de hoja y sucursal de multidifusión

Cada subred con hosts en el dispositivo de enrutamiento que tiene 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 a la subred de host anteriormente no recibía copias de los paquetes de multidifusión), se crea una nueva rama , 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 rama no contiene hojas porque no hay hosts interesados en la interfaz del dispositivo de enrutamiento que conduce a esa subred IP, la rama se elimina del árbol de distribución y no se envían paquetes de multidifusión por esa interfaz. Los paquetes se replican y envían a múltiples interfaces solo donde 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 la misma secuencia de paquetes IP, normalmente desde el mismo origen de multidifusión, se denominan grupos. En las redes de multidifusión IP, el tráfico se entrega a grupos de multidifusión en función de una dirección de multidifusión IP o dirección de grupo. Los grupos determinan la ubicación de las hojas, y las hojas determinan las ramas de la red de multidifusión.

Direccionamiento de multidifusión IP

La multidifusión utiliza 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 porque todo el concepto de dirección con clase está obsoleto. Las direcciones de multidifusión nunca pueden aparecer como la dirección de origen en un paquete IP y sólo 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 todavía se pueden describir en términos de longitud de prefijo en notación tradicional, pero solo por conveniencia. Por ejemplo, el intervalo de direcciones de multidifusión de 232.0.0.0 a 232.255.255.255 se puede escribir como 232.0.0.0/8 o 232/8.

Los proveedores de servicios de Internet (ISP) no suelen asignar direcciones de multidifusión a sus clientes porque las direcciones de multidifusión se relacionan con el contenido, no con dispositivos físicos. A los receptores no se les asignan sus propias direcciones de multidifusión, sino que necesitan conocer la dirección de multidifusión del contenido. A las fuentes se les deben asignar direcciones de multidifusión solo para producir el contenido, no para identificar su lugar en la red. Cada fuente y receptor sigue necesitando una dirección IP de unidifusión ordinaria.

El direccionamiento de multidifusión suele hacer referencia a los receptores, y el origen del contenido de multidifusión ni siquiera suele ser miembro del grupo de multidifusión para el que produce contenido. Si la fuente necesita monitorear los paquetes que produce, el monitoreo se puede hacer localmente y no hay necesidad de 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 host de multidifusión se definen como las direcciones IP cuyo orden alto de cuatro bits son 1110, dando 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 (IANA) 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 de 224.0.0.1 a 224.0.0.255 está reservado para uso de cable local. Los grupos de este intervalo se asignan para diversos usos, incluidos los protocolos de enrutamiento y los mecanismos de detección local.

El intervalo de 239.0.0.0 a 239.255.255.255 está reservado para direcciones con ámbito administrativo. Dado que los paquetes dirigidos a direcciones de multidifusión con ámbito administrativo no cruzan los límites administrativos configurados y que las direcciones de multidifusión con ámbito administrativo se asignan localmente, no es necesario que estas direcciones sean únicas a través de los límites administrativos.

Tramas de capa 2 y direcciones de multidifusión IPv4

La multidifusión en una LAN es un buen lugar para iniciar una investigación de multidifusión en la capa 2. En la capa 2, la multidifusión se ocupa de las tramas y direcciones del control de acceso a medios (MAC) en lugar de los paquetes y direcciones IPv4 o IPv6. Considere una sola LAN, sin dispositivos de enrutamiento, con un origen de multidifusión que se 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 del 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 fácil y directamente a la dirección MAC del origen. Pero, ¿qué pasa con la dirección de destino del paquete? Esta es la dirección del grupo de multidifusión IP. ¿Qué dirección MAC de destino de la trama corresponde a la dirección del grupo de multidifusión del paquete?

Una opción es que las LAN simplemente utilicen la dirección MAC de difusión LAN, lo que garantiza que la trama sea procesada por cada estación de la LAN. Sin embargo, este procedimiento frustra todo 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. No tiene sentido difundir tramas a nivel LAN para admitir grupos de multidifusión.

Sin embargo, existe una manera fácil de utilizar eficazmente las tramas de capa 2 para fines de multidifusión. La dirección MAC tiene un bit que se establece en 0 para 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 de 0x01-00-5E-00-00-00 a 0x01-00-5E-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 finaliza o el host abandona el grupo en la capa de paquetes (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 una longitud de 32 bits, lo que deja 8 bits de dirección IP sobrantes. ¿Qué método de asignación de 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 la capa de paquetes 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 preocupantes, no 8. Una LAN no debe soltar los últimos bits de la dirección IPv4 porque es casi seguro que son bits de host, dependiendo de la máscara de subred. Pero los bits de orden alto, los bits de dirección más a 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 se eliminan los 5 bits que siguen a los 1110 iniciales en la dirección IPv4. Los 23 bits restantes se asignan, uno por uno, a 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 en 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 tramas enviadas a ambos grupos de multidifusión, el software IP debe rechazar uno u otro.

Una vez determinada la dirección MAC para el grupo de multidifusión, el sistema operativo del host ordena esencialmente a la tarjeta de interfaz LAN que se una o abandone el grupo de multidifusión. Una vez unido a un grupo de multidifusión, el host acepta tramas enviadas a la dirección de multidifusión, así como 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 bucles de enrutamiento de multidifusión, todo dispositivo de enrutamiento de multidifusión debe estar siempre atento a la interfaz que conduce al origen de ese contenido de grupo de multidifusión por la ruta más corta. Esta es la interfaz ascendente (entrante) y los paquetes nunca deben reenviarse de vuelta a una fuente de multidifusión. Todas las demás interfaces son posibles interfaces descendentes (salientes), dependiendo del número de ramas del árbol de distribución.

Los dispositivos de enrutamiento supervisan de cerca el estado de las interfaces entrantes y salientes, 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 determinado está esencialmente "activado" para el contenido de ese grupo. Las interfaces de la lista de interfaces salientes del dispositivo de enrutamiento envían copias de los paquetes del grupo recibidos en la lista de interfaces entrantes para ese grupo. Las listas de interfaces entrantes y salientes pueden ser diferentes para los distintos grupos de multidifusión.

El estado de reenvío de multidifusión en un dispositivo de enrutamiento se escribe normalmente en notación (S,G) o (*,G). Estos se pronuncian "ess comma gee" y "star comma 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 particular para la que S es la fuente. Todos los paquetes de multidifusión enviados desde este origen tienen S como dirección de origen y G como dirección de destino.

El asterisco (*) de la notación (*,G) es un comodín que indica que el estado se aplica a cualquier origen de aplicación de multidifusión que se envíe al grupo G. Por lo tanto, si dos fuentes 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 construya (una) árboles de distribución cuando un host en una subred conectada directamente, normalmente una LAN, desea recibir tráfico de un determinado grupo de multidifusión, podar ramas, localizar orígenes y grupos, e impedir bucles de enrutamiento.

Existen varios protocolos de enrutamiento de multidifusión:

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

• OSPF de multidifusión (MOSPF): extiende OSPF para uso de multidifusión, pero solo para 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 todas las fuentes. MOSPF utiliza árboles de distribución basados en fuentes en la forma (S, G).

• Modo PIM bidireccional: una variación de PIM. El 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 puede ser más larga en comparación con el modo disperso PIM. Las rutas PIM bidireccionales son siempre rutas de origen comodín (*,G). El protocolo elimina la necesidad de rutas (S,G) y eventos activados por datos. Los árboles de grupo bidireccionales (*,G) transportan tráfico ascendente desde los remitentes hacia el RP como descendente desde el RP a los receptores. Como consecuencia, las reglas estrictas basadas en el reenvío de ruta inversa (RPF) que se encuentran en otros modos PIM no se aplican al PIM bidireccional. En su lugar, el PIM bidireccional (*,G) enruta el tráfico de reenvío desde todos los orígenes y el RP. Los dispositivos de enrutamiento PIM bidireccional deben tener la capacidad de aceptar tráfico en muchas interfaces entrantes potenciales. El PIM bidireccional escala bien porque no necesita un estado específico de la fuente (S,G). El PIM bidireccional se recomienda en despliegues con muchos orígenes dispersos y muchos receptores dispersos.

• Modo denso PIM: en este modo de PIM, se supone que casi todas las subredes posibles tienen al menos un receptor que desea recibir el tráfico de multidifusión de una fuente, por lo que la red se inunda con tráfico en todas las ramas posibles, y luego se poda cuando las sucursales no expresan interés en recibir los paquetes, explícita (por mensaje) o implícitamente (silencio de tiempo de espera). Este es el modo denso de operación de multidifusión. Las LAN son redes apropiadas para el funcionamiento en modo denso. Algunos protocolos de enrutamiento de multidifusión, especialmente los más antiguos, sólo admiten el funcionamiento en modo denso, lo que los hace inapropiados para su uso en Internet. A diferencia de DVMRP y MOSPF, el modo denso PIM permite que un dispositivo de enrutamiento utilice cualquier protocolo de enrutamiento de unidifusión y realiza comprobaciones de RPF utilizando la tabla de enrutamiento de unidifusión. El modo denso PIM tiene un mensaje de unión implícito, por lo que los dispositivos de enrutamiento utilizan el método de inundación y poda para entregar tráfico en todas partes y luego determinar dónde están los receptores desinteresados. El modo denso PIM utiliza árboles de distribución basados en fuentes con la forma (S,G), al igual que todos los protocolos en modo denso. PIM también admite el modo de densidad dispersa, con grupos mixtos dispersos y densos, pero no hay una notación especial para ese modo operativo. Si se admite el modo de densidad dispersa, el protocolo de enrutamiento de multidifusión permite que algunos grupos de multidifusión sean dispersos y otros grupos densos.

• Modo disperso PIM: en este modo de PIM, se supone que muy pocos de los posibles receptores quieren paquetes de cada fuente, por lo que la red establece y envía paquetes solo en ramas 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 utilice cualquier protocolo de enrutamiento de unidifusión y realiza comprobaciones de reenvío de ruta inversa (RPF) mediante la tabla de enrutamiento de unidifusión. El modo disperso 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 disperso de PIM utiliza un dispositivo de enrutamiento RP como origen inicial del tráfico de grupos de multidifusión y, por lo tanto, crea árboles de distribución con el formato (*,G), al igual que todos los protocolos de modo disperso. El modo disperso 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 apropiadas para el funcionamiento en modo disperso y, de hecho, una directriz 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 disperso PIM (modo disperso, unión explícita y árboles compartidos (*,G)), pero se dice que es más eficiente para encontrar fuentes que el modo disperso PIM. La TCC rara vez se encuentra fuera de las discusiones académicas. No hay despliegues a gran escala de TCC, comerciales o de otro tipo.

• Multidifusión específica del origen (SSM) PIM: mejora del modo disperso de PIM que permite a un cliente recibir 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 explícito 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: definido en RFC 2236, Protocolo de administración de grupos de Internet, versión 2. Entre otras características, IGMPv2 agrega un mensaje de salida explícito al mensaje de unión.

• IGMPv3: definido en RFC 3376, Protocolo de administración de grupos de Internet, versión 3. Entre otras características, IGMPv3 optimiza la compatibilidad con un único origen de contenido para un grupo de multidifusión o multidifusión específica del código fuente (SSM). Se utiliza con PIM SSM para crear un árbol de ruta más corto entre el receptor y el origen.

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

• Multicast Source Discovery Protocol (MSDP): permite que los grupos ubicados en un dominio de enrutamiento de multidifusión encuentren RP en otros dominios de enrutamiento. MSDP no se utiliza en un RP si todos los receptores y orígenes se encuentran en el mismo dominio de enrutamiento. Normalmente se ejecuta en el mismo dispositivo de enrutamiento que el RP de modo disperso PIM. No es apropiado si todos los receptores y orígenes se encuentran en el mismo dominio de enrutamiento.

• Protocolo de anuncio de sesión (SAP) y Protocolo de descripción de sesión (SDP): muestra nombres de sesiones de multidifusión y correlaciona los nombres con el tráfico de multidifusión. SDP es un protocolo de directorio de sesiones que anuncia sesiones de conferencias multimedia y comunica información de configuración a los participantes que desean unirse a la sesión. Un cliente suele utilizar 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 añadir 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 del receptor 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 enlace o dispositivo de enrutamiento sobrecargado pueden hacer que la multidifusión sea tan ineficiente como la unidifusión repetida. Por lo tanto, hay una compensación 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 gota y continuación del servicio de datagramas del Protocolo de datagramas de usuario (UDP) (pero el reordenamiento puede convertirse en un problema). La multidifusión moderna utiliza UDP casi exclusivamente.

Rendimiento de multidifusión del enrutador de la serie T

Los enrutadores principales de la serie T de Juniper Networks manejan requisitos extremos de replicación de paquetes de multidifusión con una carga mínima del enrutador. Cada componente de memoria replica un paquete de multidifusión dos veces como máximo. Incluso en el peor de los casos que implique un despliegue de abanico máximo, 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 mayores requisitos de distribución de multidifusión.