- Multicast Open Shortest Path First
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MOSPF (Multicast open shortest path first) ist die Multicast-Erweiterung zu OSPF (open shortest path first). MOSPF ermöglicht das Multicast-Routing innerhalb einer OSPF Domain. Hierbei ist aber besonderes Augenmerk auf die Tatsache zu legen, dass diese Domain nicht beliebig groß sein/werden darf und dass die Routing-Berechnung effizient und schnell funktioniert. In OSPF handhabt jeder Router eine komplette Datenbank, welche die gesamte Topologie beschreibt. Durch das Hinzufügen eines neuen link states records, - dem group-membership-LSA - ist es nun möglich, den Standort aller Multicast-Teilnehmer einer Gruppe in der Datenbank zu speichern. Somit steht diese Information auf allen Routern der Domain zur Verfügung. Diese group-membership-LSA werden von jenen Routern erzeugt, die an einem Subnet (LAN) über IGMP die Gruppenmitgliedschaft feststellen. Diese LSA verbleiben weiters wie Router- und Network-LSA´s nur innerhalb einer OSPF Area.
In Kombination mit den Router- und Network-LSAs (Topology Database) kann somit ausgehend vom Router, hinter welchem sich eine Multicast Source befindet, für jede Source ein impliziter Source Base Tree (Shortest Path Tree (SPT)) durch das Netzwerk berechnet werden. Es wird dazu kein zusätzliches Multicast-Routing-Protokoll benötigt, da das herkömmliche Unicast-Routing von OSPF mitgenutzt wird.
Theoretisch kann die Berechnung des SPT via RPF (Reverse Path Forwarding) und Pruning jeweils am Router erfolgen, bevor ein Multicast Paket verschickt wird (da ja die gesamte Topology-Database in jedem Router zur Verfügung steht). Dies kann aber zu Performance-Problemen führen, da der Router für jede Multicast-Source einen eigenen SPT berechnen muss. Diese Berechnungen können auch Router, welche mit sehr leistungsstarken CPU’s ausgestattet sind, in die Knie zwingen.
Statt dieser automatischen Berechnung aller SPT’s wird nach einer „computation on demand“ (Berechnung nach Bedarf) Methode gearbeitet. Hierbei wird der SPT erst berechnet, wenn das erste Multicast Paket eines bestimmten Source für eine bestimmte Multicast Gruppe eintrifft. Mögliche Zweige in diesem berechneten SPT, welche über keine Multicast-Empfänger verfügen, werden von dem Baum „gepruned“. Trotzdem kann dieses Verfahren ebenfalls zu einem Performance-Problem führen, wenn sich hinter einem Router viele verschiedene Sources befinden und diverse Multicast-Empfänger sich selbst oft auf- und abdrehen. Dieses Verhalten (auf- und abdrehen) führt wiederum zu ständigen Neuberechnungen des SPT.
Wenn es nun zu einer Berechnung eines SPT gekommen ist, wird diese Information am Router gecached und für spätere Kommunikation zwischen dem Source und der entsprechenden Multicast Gruppe genutzt.
Inter-Area Routing
OSPF ermöglicht es, eine OSPF Domain in mehrere Area’s zu unterteilen. Wird dies getan, so verfügt nicht mehr jeder Router über eine vollständige Topologie-Karte der OSPF Domain. Stattdessen kennt jeder Router nur seine Area(s) und die Kommunikation zwischen Area’s erfolgt über die ABR’s (area border router). Dies ist zwar für Unicast OSPF nicht schlimm, jedoch können somit bei Multicast OSPF keine vollständigen SPT’s berechnet/gebildet werden. Dies führt u.U. zu ineffizientem Multicast-Routing.
Damit MOSPF zwischen zwei Areas funktioniert, müssen die Area Border Router über das Multicast-Verhalten des Netzwerkes Bescheid wissen. Solche wissenden Router werden als Multicast Area Border Routers (MABR) bezeichnet. Ein MABR wird sämtliche Multicast-Informationen zusammenfassen und diese LSA’s in die Area 0 schicken (Hinweis: Die Area 0 verteilt diese empfangenen Informationen aber nicht wieder an andere Area’s, d. h. diese Vorgehensweise ist nur dann brauchbar, wenn sich die Multicast-Sources in der Area 0 befinden). Sollten Sources aber auch außerhalb der Area 0 liegen, so wird dieses Problem durch Setzen eines Wildcard-Bit im Router-LSA eines jeden MABR gelöst. Dieses Bit führt dazu, dass jeder MABR Mitglied einer jeden Multicast-Gruppe wird und somit auch den Multicastverkehr einer Source ansaugt, die nicht in der Area 0 liegt. Damit gelangt der Multicastverkehr zur Area 0 und diese kann dann gemäß den in Area 0 bekannten Gruppenmitgliedschaften den Multicastverkehr zu den betroffenen Areas weiterleiten. Dies kann aber zu unerwünschtem Netzwerkverkehr (Traffic) führen, wenn keine „echten“ Sources existieren.
Quellen
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