IP multicast - Grupo ARCO

Versión 28/02/11 

:: Redes :: 

aplicación 

transporte 

red 

enlace 

IP multicast 

Redes : : IP multicast 

física 

David Villa :: http://www.inf-cr.uclm.es/www/dvilla/ 

1

Contenidos 

Introducción 

Grupos Multicast 

IGMP 

Enrutamiento Multicast 



2

Introducción 


El envío de datagramas en IP es de dos tipos: 

● 

● 

Unicast. Un origen a un solo destino. 

Broadcast. Un origen a todos los hosts de la sub-red. Los 

encaminadores no permiten que estos datagramas salgan de la 

sub-red 

Algunos tipos de aplicaciones necesitan un método eficiente 

para enviar mensajes a un grupo de nodos en cualquier 

parte de la red. 

Se trata de evitar que el origen tenga que enviar una copia del 

mensaje a cada destino. 


3

Grupos multicast 


IP multicast permite el envío de datagramas a un grupo 

concreto de nodos. 

El grupo completo de nodos se identifica por una única 

dirección IP (una dirección multicast) 

Los grupos son dinámicos, los nodos pueden entrar y salir de 

un grupo en cualquier momento. Un nodo puede ser miembro 

de varios grupos de forma simultánea. 

No hay limitaciones en el número de nodos que pueden estar 

un grupo. 


4

Grupos multicast 

Un nodo puede enviar a un grupo sin pertenecer a él. 

Los grupos pueden ser permanentes o temporales. 

Los grupos permanentes tiene dirección IP fijas asignadas 

Los grupos temporales existen sólo mientras tengan 

miembros. 



5

Direcciones multicast 


Todas las direcciones multicast son de clase D. 

Cada dirección identifica un grupo multicast: 2 28 grupos 

Algunas direcciones multicast especiales: 

● 

● 

● 

● 

● 

224.0.0.0 - Reservado 

224.0.0.1 - Todos los hosts de esta red 

224.0.0.2 - Todos los enrutadores de esta red 

224.0.0.5 - Todos los enrutadores OSPF 

224.0.0.11- Todos los agentes móviles 

Nota 

Lista de direcciones IP multicast asignadas estáticamente: 

http://www.iana.org/assignments/multicast-addresses 


6

Envío de paquetes multicast 


● 

● 

● 

El envío de datagramas IP multicast a otras redes lo realizan 

enrutadores multicast. Pueden utilizarse enrutadores 

unicast/multicast o se puede usar otros específicos. 

Operación de envío: 

Un nodo transmite un paquete IP multicast (en una trama Ethernet 

multicast), llegando a todos los miembros del grupo en la sub-red. 

Los enrutadores de la sub-red son responsables de hacer llegar ese 

paquete a todas las redes en las que haya miembros de ese grupo. 

En las redes distantes, el enrutador debe encapsular el paquete sobre 

una trama multicast para que llegue a todos los nodos suscritos al 

grupo. 


7

Multicast en el nivel de enlace 

En la LAN, los paquetes IP multicast se encapsulan en tramas muticast. 

La dirección física multicast se construye a partir de un patrón de 25 bits 

más los 23 bits de la dirección IP del datagrama 

1110 

IP clase D: 32 bits 

23 bits 

01:00:5E:0 

Ethernet: 48 bits 


En una WAN donde raramente se soporta multicast, el datagrama 

multicast se encapsula en un datagrama unicast (tunneling) 


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Ventajas y desventajas 

Ventajas 

● 

● 

Se ahorra ancho de banda 

Disminuye la carga de los servidores 

Desventajas 

● 

● 

● 

Distribución no confiable de los paquetes. No se puede usar TCP 

Duplicación de paquetes, debida a errores de enrutamiento 

Congestión. Las aplicaciones multicast no pueden implementar 

un mecanismo de control como el de TCP. 



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Protocolo IGMP (Internet Group Management Protocol) 

Es un protocolo específico para la gestión de grupos multicast. 

Los nodos de una red local lo utilizan para notificar a los enrutadores 

multicast su entrada y salida de los grupos 

Formato del mensaje IGMP: 

0 

1 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

tipo 

tiempo máximo 

de respuesta 

2 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

checksum 

3 

0 1 

dirección del grupo 


● 

● 

tipo: a) pregunta general o especial (0x11), b) informe de membresía (0x16) 

y c) salida (0x17) 

tiempo máximo: un valor tiempo (en decenas de segundos) en el que una 

petición será respondida. 


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Protocolo IGMP 

Formato del mensaje IGMP: 

tipo: 

0 

1 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

tipo 

tiempo máximo 

de respuesta 


2 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 

checksum 

3 

0 1 

 

 

a) pregunta general o 

especial (0x11), 

b) informe de 

membresía (0x16) 

 

c) salida (0x17) 

● 

tiempo máximo: un valor tiempo (en decenas de segundos) en el que una 


petición será respondida. 

Encapsulación: 

cabecera 

de trama 

cabecera IP 

TTL:1 

cabecera 

IGMP 

área de datos de la trama 

datos 

IGMP 

área de datos IP 

terminador 

de la trama 


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Protocolo IGMP :: operación 

Los enrutadores multicast utilizan IGMP para aprender las 

direcciones de los grupos con miembros en la sub-red 

Un enrutador multicast mantiene una lista de grupos. 

Cuando un nodo quiere entrar en un grupo envía un paquete de 

petición de suscripción. Si el nodo sabe que hay otros 

miembros activos no envía nada. 

petición para entrar en el grupo 


0x16 0 


host o enrutador 


12

Protocolo IGMP :: salir de un grupo 

Cuando un nodo quiere dejar un grupo, envía un mensaje de salida 

del grupo a 224.0.0.2 (todos los enrutadores multicast de la sub-red) 

Cuando el enrutador interrogador recibe un mensaje de salida envía 

un mensaje de pertenencia a ese grupo para averiguar si queda 

algún nodo más, antes de abandonarlo él mismo. 

petición para salir del grupo 

0x17 0 



comprobación especial de membresía 

0x11 100 



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Protocolo IGMP :: mantenimiento de grupos 

Un enrutador (el interrogador) envía periódicamente mensajes IGMP de 

pertenencia a grupos a la dirección 224.0.0.1. (todos los nodos mcast) 

Cuando un nodo recibe ese paquete inicia un temporizador aleatorio para 

cada uno de los grupos a los que pertenece. 

Cuando el temporizador expira, envía un mensaje de pertenencia. 

Si el enrutador no recibe ningún mensaje de pertenencia después de ese 

tiempo, elimina a su vez su suscripción al grupo. 

comprobación general de membresía 


0x11 100 

0.0.0.0 


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Diferencias con el enrutamiento unicast. 

● Entra un solo datagrama pero puede ser necesario generar 

copias que saldrán por varios interfaces. 

● La tabla de enrutamiento es más compleja y más costosa de 

mantener. 

El datagrama unicast se enruta a través de un grafo, mientras 

que el multicast se enruta a través de un árbol. 

Hay dos clases de árboles 

● Árbol con raíz en el origen del paquete 

● Árbol compartido 


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Enrutamiento Multicast :: Árboles 

Árbol de núcleo 

Árbol con raíz en el origen 



16


Tipos de árboles 

● 

bidireccionales. 

● unidireccionales. 

Árbol de núcleo bidireccional 



17


Tipos de árboles 

● 

bidireccionales. 

● 

unidireccionales. 

Árbol de núcleo bidireccional 

Árbol de núcleo unidireccional 



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La mayoría de los protocolos de enrutamiento multicast utilizan 

la técnica RPF (Reverse Path Fordwarding), Reenvío por Ruta 

Inversa 

La información de enrumatiento se puede obtener de la tabla de 

enrutamiento unicast o usar una especifica, como DVMRP 

(Distance Vector Multiple Routing Protocol) 

La transmisión multicast se puede limitar de dos modos: 

● 

● 

Con un umbral TTL 

Utilizando direcciones con el prefijo 239.0.0.0/8 que no se 

transmiten fuera de una red corporativa 


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Tipos de protocolos: 

de modo denso (DVMRP y PIM-DM): Asumen que en cada red 

existe, al menos, un receptor activo en cada grupo 

de modo disperso (PIM-SM y CBT): En este caso, se asume que 

la mayoría de las redes no tiene ningún receptor para los grupos 

activos. 

de estado de enlace (MOSPF): Es como los protocolos de modo 

denso, pero el método de actualización de las tablas está basado 

en OSPF. 



20

Enrutamiento Multicast :: Protocolos de modo denso 

Utilizan la inundación y poda de ramas en la transmisión de 

paquetes a un grupo. 

Pasado un tiempo, un enrutador vuelve a enviar paquetes 

multicast de un grupo podado. 

Los enrutadores que han enviado un mensaje de poda, y 

desean volver a recibir paquetes del grupo podado, envían un 

mensaje “injerto” 

Utilizan árboles con raíz en el origen. 



21

Enrutamiento Multicast :: Protocolos de modo disperso 

Usan árboles de núcleo. 

Los enrutadores suponen que, por defecto, no ningún host 

interesado en ningún grupo multicast. 

Cuando un enrutador tiene un nodo que pertenece a un grupo, 

envía una solicitud al enrutador siguiente con destino en la raíz del 

árbol del grupo. 

Cuando un enrutador no tiene receptores de un grupo concreto, 

envía un mensaje de poda al siguiente enrutador hacia la raíz del 

árbol de ese grupo. 



22

Referencias 

Se recomienda repasar y profundizar el contenido de este tema utilizando (al 

menos) la siguiente bibliografía básica: 

B.F. Transmisión de datos y redes de comunicaciones, cuarta edición 2007. 

● 

Sección 21.3 y 22.4. 



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