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# System prepended metadata

title: 'NRP : Multicast'
tags: [NRP, Amphi, S2]

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# NRP : Multicast

###### tags: `NRP` `S2` `Amphi`


## Petit mot pour le DS

Ca va etre un QCM avec moodle de 30min avec acces a internet et tout ce qu'on veux. Donc on garde le crenaux sur l'EDT


## Principe du multicast

Envoyer les mêmes données a plusieurs hôtes avec une seule transmission

Les cibles visées sont : 
- Les jeux en multiplayer
- La video en stream
- Video conference
- Updates dans un reseau
- Mêmes INSAIENS....

![](https://i.imgur.com/1Y1O31m.png)

Le principe est qu'on envoie une seule fois les données. C'est les routeurs sur le réseau qui se chargent de dupliquer le paquet pour les différents hôtes.

**Avantage** : moins de charge pour le réseau.

Est-ce qu'on peut l'implémenter ? Il faut :

 - des routeurs puissants pour faire la redistribution
 - Des adresses pour le multicast
 - Pour ces adresses il faut des abonnés => groupes (analogie aux maillinglists)
 - La possibilité de créer et effacer les groupes
 - La possibilité de créer et maintenir en temps réel la topologie (des utilisateurs joignent ou quittent les groupes en permanence)

Le problème est le temps reel, comment maintenir une liste de personnes qui join et leave en permanance ? 

### IPv4

La plage **224.0.0.0 -> 224.0.1.255** est réservée au multicast donc on peut l'utiliser.
Pour un multicast sur un réseau local on peut utiliser cette plage d'adresses et mettre un TTL de 1. 

Protocole IGMP

### IPv6

Les adresses avec le prefix **ff00::/8** sont reservées au multicast

Protocole : Multicast Listener Discovery (MLD - RFC 2710)

![](https://i.imgur.com/CDakoAF.png)

Le scope sert a definir a quelle dimension est destiné le paquet : 
 - si s=1, l'adresse multicast est locale à l'hôte,
 - si s=2, l'adresse est link-local,
 - si s=5, l'adresse est locale au site,
 - si s=8, l'adresse est locale à l'organisation,
 - si s=e, l'adresse est globale.

Le Group ID sert a definir a qui est destiné le paquet : 
 - si 1, les hôtes
 - si 2, les routeurs
 - si 101, NTP
 - et bien d'autres

=> Exemple pour tous les hôtes sur un segment : **ff02::1**

## Routage

Un protocole qui gère la communication entre les hôtes et les routeurs sur le réseau : pour savoir si les hôtes veulent toujours faire partie des groupe multicast...

Protocole de routage, entre les routeurs pour acheminer les messages multicasts 

**Pour manager les groupe :**

- IPv4 : Internet Group Management Protocol

Operations entre l'hôte et le routeur multicast local

L'hôte demande à joindre ou a quitter un groupe 

**Routeur**

 - IPv6 : c'est équivalent, mais on parle de Multicast Listener Discovery

Les paquets sont encapsuler dans les paquets ICMP

On fait des requets pour participer à un groupe et les routeurs font des queries

Différence : Si jamais il y a plusieurs routeurs qui font partie du même réseau, il y a un algorithme local qui a lieu entre les routeurs pour savoir qui fait les queries vers les hotes pour avoir un seul routeur sur le LAN qui fait les demandes un peu comme OSPF

Pour faire les demandes, on a plusieurs types de message:

 - Multicast Listener Query
 - Multicast Listener Report

Les state change reports permettent de prévenir que les hotes ont changé d'état pour faire parti d'un gorupe multicast.

Au lieu de faire des acquitements, on envoit plusieurs fois la même donnée

Example : 
On a plusieurs hôtes qui veulent recevoir des messages multicast : ils veulent utiliser le moins de connection possible pour faire circuler le message
Comment faire pour qu'ils communiquent sans qu'il y ait des boucles ? 
On essaie de faire un arbre qui vont acheminer des informations multicast seulement vers les hotes qui en ont besoin.
Le routeur D ne recoit pas le trafic multicast puisque ces hotes en ont pas besoin

**Comment on crée les arbres ?**
Il faut prendre en compte :
 - Le temps et les ressources qui sont utiles pour construire l'arbre : Nombre de lien et de routeurs utilisés
 - Temps pour s'adapter aux subscribers
 - Le nombre de source : 
     -  point to multipoint => video streaming comme twitch
     - multipoint to multipoint => Online conference

**2 types d'arbres utilisées :**

- Source-based tree : on construit un arbre différent pour chaque source, on va avoir un overlap sur une partie de leur topologie
 - Groupe-shared tree : on construit un arbre qui est partagé par plusieurs membres du groupe

**Source based tree :** 
Construit à partir du plus cours chemin 
Multicast : fait fonctionner des protocoles unicast en paralleles sur le réseau => il peut utilisés les infos trouvées dans le protocol
On conserve qui est le prochain saut pour une source donnée, si on ne l'a pas, c'est le protocole multicast qui fait tourner un protocol de routing unicast
Basée sur le Reverse Path Forwarding (RPF)
algo :
```python
if (le packet est reçu par le 
plus court lien qui retourne vers  la source ): 
    Fait suivre a tous les voisins
else: drop packet
```

Une fois qu'on recoit le paquet multicast, on le foward aux liens 
![](https://i.imgur.com/hgIYKOh.png =400x400)

Quand C recoit le paquet de A, il le forward ses voisins mais quand il recoit le paquet de B, il le renvoit pas vers ses voisins car B fait  parti du plus cours chemin vers A (de même pour les autres routeurs) => on obtient un arbre qui touche tous les routeurs du réseau.

On envoit le paquets à tous les voisins sauf aux celui qui fait partie du plus court chemin.

*(Comment il construit le lien vers G ?)* Quand B recoit le paquet de A, il le forward à D qui le forward a G, a chaque fois le routeur fais partie du plus court chemin

![](https://i.imgur.com/X1GMsIt.png =500x400)

Puisque le réseau multicast n'a pas besoin d'aller jusqu'à G, il va élaguer le lien entre D et G et D n'a pas de voisin qui veut faire partie du groupe multicast donc on enlève le lien de B vers D aussi.


**Shared Tree**

On a un noeud centrale où toutes les sources qui veulent envoyer des infos au multicast passent par ce noeud. Les membres qui veulent joindre le groupe multicast vont vers ce noeud => point de rendez-vous
Chaque noeud cherche le plus court chemin pour joindre ce noeud central.


Multicast Routing protocols
 - Distance Vector Multicast Routing Protocol (DVMRP)
 - Multicast Open Shortest Path First (MOSPF : version multicast de OSPF) Tire partie des infos qui sont déjà connues grâce à OSPF pour faire son routing.
 - Protocol-Independent Multicast (PIM) => Le plus utilisé, deux versions : en fonction de la charge du reseau.
     - Sparce : Les membres du groupe sont répartis un peu partout dans le réseau.
     - Dense : Les membres du groupe multicast sont distribués de manière dense dans le reseau (groupe serré). => approche broadcast 

**Dense**

https://networklessons.com/multicast/multicast-pim-assert-explained

![](https://i.imgur.com/9a2u684.png =700x400)

**Sparse**

Les Host doivent explicitement intégrer le mcast group pour etre intégrés à l'arbre (no more flooding)

Utilisation d'un point de rendez-vous (RP)
Comment le noeud central est choisi ? 
 - Configurer manuellement
 - Choisi automatiquement (Cisco -> protocole proprietaire)

Est-ce que c'est rentable de faire du multicast : 

 - Ajoute des compléxités aux protocoles
 - Ajoute des failles de sécurité
 - Difficile à scale
 - Couteux

=> Pas très utilisé au final

Quelques applications: 
 - IPTV dans des hotels
 - Chaines radio en grande bretagne
 - Allemagne (TV)
 - En général ce ne sont pas des services qui arrivent jusqu'a l'utilisateur final.


