PDF de programación - Tema 14 - Broadcast y multicast

Bloque IV: El nivel de red

Tema 14: Broadcast y multicast

Índice

• Bloque IV: El nivel de red

– Tema 14: Broadcast y multicast

• Introducción
• Broadcast
• Multicast
• Transmisión multicast
• IGMP
• Enrutamiento multicast

• Referencias

– Capítulo 4 de “Redes de Computadores: Un enfoque 

descendente basdado en Internet”. James F. Kurose, Keith 
W. Ross. Addison Wesley, 2ª edición. 2003.

– Capítulos 12 y 13 de “TCP/IP Illustrated, Volume 1: The 
Protocols”, W. Richard Stevens, Addison Wesley, 1994.

RC ­ Bloque IV ­ Tema 14

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Introducción

• Existen tres tipos de direcciones IP que determinan el destinatario de 

una comunicación:
– Unicast (un destino)
– Broadcast (múltiples destinos): todas las máquinas
– Multicast (múltiples destinos): algunas máquinas

• Broadcast no es más que un caso concreto de multicast.
• Broadcasting y multicasting realizan una comunicación desde una 

máquina a un conjunto de ellas.
– Solo es válido con UDP (el mecanismo de conexiones TCP exige 

dos interlocutores)  comunicación no fiable.

• En el caso de broadcast el paquete es recibido por todas las 

máquinas interesadas o no en el paquete.
– El paquete es procesado hasta la capa UDP para aceptarlo o 

– Produce una fuerte sobrecarga cuando el broadcast es muy 

descartarlo.

acusado.

• Este problema lo soluciona el multicast ya que para recibir estos 
paquetes la maquina tiene que estar suscrita a un grupo multicast:
– Si no se está suscrito, los paquetes son directamente descartados 

por la interfaz de red.

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Broadcast

• Cuatro tipos diferentes de direcciones IP de broadcast:

– Broadcast limitado:

• Dirección: 255.255.255.255
• Nunca es redirigido por un router hacia la red exterior
• Se utiliza en el proceso de configuración de hosts (p.e. DHCP)

– Broadcast dirigido a red:

• Dirección: Identificador de red + Identificador de host a 1

– Clase A: <Id de red>.255.255.255
– Clase B: <Id de red>.<Id de red>.255.255
– Clase C: <Id de red>.<Id de red>. <Id de red>.255

• Puede ser redirigido por los routers al exterior pero esta opción puede 

estar deshabilitada

– Broadcast dirigido a subred:

• Dirección: Identificador de red + identificador de subred + Identificador 

de host a 1

– Broadcast dirigido a todas las subredes:

• Dirección: Identificador de red + Identificador de subred y de host a 1
• Para la red 210.53.23.0, con máscara de subred 255.255.255.192 la 

direcciones de broadcast para todas las subredes sería: 210.53.23.255
• Si una red no tiene subnetting es lo mismo que un broadcast dirigido a 

red.

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Multicast

• Proporciona dos tipos de servicios diferentes a la aplicación:

– Envío de datagramas a destinos múltiples.
– Solicitud de servidores por parte de clientes.

• Dirección IP multicast:

Clase D

1 1 1 0

28 bits

Identificador grupo multicast

•

Las direcciones comprendidas entre 224.0.0.0 a 239.255.255.255 
están reservadas para grupos de multicast.

• Hay algunos grupos de multicast asignados oficialmente por la IANA 

(Internet Assigned Numbers Authority) y otros que son para uso 
esporádico.

• Dentro de los grupos asignados por la IANA, algunos de los más 

conocidos son:
– 224.0.0.1 = todas las máquinas de la red (que soportan multicast).
– 224.0.0.2 = todos los routers de la red.
– 224.0.1.1 = usado en NTP (Network Time Protocol)
– 224.0.0.9 = usado por RIP versión 2.

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Multicast

• Los grupos de multicast son dinámicos: los hosts pueden darse 

de alta y de baja en cualquier momento.
– No hay restricciones en el número de hosts en un grupo.
– No es necesario pertenecer a un grupo para enviar un 

mensaje al grupo.

• Cuando un host se une a un grupo multicast se crea una 

interfaz de red virtual (con su propia dirección MAC) para recibir 
los mensajes multicast.
– Durante una comunicación mediante direcciones unicast es 
necesario convertir direcciones IP en direcciones Ethernet 
(mediante ARP)

– Las direcciones multicast también es necesario convertirlas 

a direcciones multicast Ethernet

– Este mapeo se realiza de forma fija para Ethernet

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Multicast: Direcciones Ethernet

•

Las direcciones Ethernet constan de 48 bits y se denotan como: 
0a:53:1f:84:82:0d

• El rango 01:00:5e:00:00:00 – 01:00:5e:7f:ff:ff está reservado para las 
direcciones Ethernet multicast, creando un espacio de direcciones de 
23 bits.

• Mecanismo de conversión de direcciones IP multicast a direcciones 

Ethernet multicast

Dirección 
Ethernet 
multicast

0 1 0 0 5 e
0000000100000000010111100- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

23 bits menos significativos de la 

dirección IP multicast, copiados a la 

dirección Ethernet multicast

Dirección IP clase D

1110- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

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5 bits no utilizados en la conversión 
a dirección Ethernet multicast

Multicast: Direcciones Ethernet
• El hecho de que haya 5 bits de la dirección IP que no se utilicen para la 

generación de la dirección Ethernet de multicast provoca que haya diferentes 
direcciones de grupos multicast (2^5 = 32) que se correspondan con la misma 
dirección Ethernet de multicast.

Dirección IP
224.128.64.32
224.0.64.32
225.128.64.32

...

Dirección IP hex.

e0.80.40.20
e0.0.40.20
e1.80.40.20

...

Dirección Ethernet
01:00:5e:00:40:20
01:00:5e:00:40:20
01:00:5e:00:40:20

...

• Esta conversión permite que la interfaz reconozca como propios tramas 

destinadas a las direcciones Ethernet multicast correspondientes.

• Como el mapeado no es único (1 dirección Ethernet multicast para 32 

direcciones IP multicast)  Es necesario realizar un filtrado posterior para 
eliminar las tramas no importantes.

• En otros medios físicos el mapeo se realiza de una forma muy parecida.

– FDDI tiene direcciones de 48 bits  Mismo mapeo.
– Token ring utiliza otro mecanismo para realizar el mapeo.

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Transmisión multicast

• En una única red física no hay problemas para realizar multicast:

– El emisor envía un datagrama IP a una dirección multicast, que es 
convertida en una dirección Ethernet multicast y se envía la trama.

– El receptor se une a un grupo y la interfaz se habilita para la 

recepción de estos datagramas multicast.

– Al recibir un mensaje multicast, se entrega una copia a uno o varios 

procesos.

IP: 210.53.23.10
IP multicast: 224.128.64.32
Eth.: 0f:9a:32:e3:09:8d
Eth. mult: 01:00:5e:00:40:20

IP: 210.53.23.47
Eth.: 3a:8c:01:3d:21:8a

X

Datagrama IP
Destino: 224.128.64.32
Trama Ethernet
Destino: 01:00:5e:00:40:20
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IP: 210.53.23.32
IP multicast: 224.128.64.32
Eth.: 8e:9a:93:90:3a:8a
Eth. mult: 01:00:5e:00:40:20

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Transmisión multicast

•

Las complicaciones se encuentran cuando hay que atravesar routers 
 Es necesario un protocolo en el router para determinar si algún host 
en alguna de sus redes pertenece a un grupo multicast.

• Para esto, se ha definido el protocolo denominado Internet Group 

Management Protocol (IGMP).

IP: 175.89.23.10
IP multicast: 224.128.64.32
Eth.: fb:8d:93:01:23:34
Eth. mult: 01:00:5e:00:40:20

X

IP: 210.53.23.10
IP multicast: 224.128.64.32
Eth.: 0f:9a:32:e3:09:8d
Eth. mult: 01:00:5e:00:40:20

IP: 210.53.23.47
Eth.: 3a:8c:01:3d:21:8a

X

Datagrama IP
Destino: 224.128.64.32
Trama Ethernet
Destino: 01:00:5e:00:40:20

RC ­ Bloque IV ­ Tema 14

IP: 210.53.23.32
IP multicast: 224.128.64.32
Eth.: 8e:9a:93:90:3a:8a
Eth. mult: 01:00:5e:00:40:20

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IGMP

•

Internet Group Management Protocol – Especificado en el RFC 
1112.

• Es un protocolo utilizado por hosts y routers para poder 

soportar adecuadamente el multicasting.

• Principal objetivo: que los routers de entrada a las redes 
conozcan que hosts están utilizando multicast y con qué 
grupos.

• Así, los routers permiten o no el paso de los datagramas 

multicast en función del grupo al que pertenece:
– Si está siendo utilizado en ese momento por algún host  

Se envía por esa interfaz.

TCP

UDP

IGMP

TRANSPORTE

IP

RED

Ethernet

ENLACE

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IGMP: Mensajes

• El tamaño del mensaje IGMP es fijo de 8 bytes

– No se considera la posibilidad de que se puedan transportar datos 

adicionales.

– El datagrama IP completo tiene una longitud de 28 bytes (20 de cabecera 

IP + 8 de mensaje IGMP)

• El campo del protocolo en la cabecera IP es 2.

0 4 8 16 31
Versión

Checksum

Tipo
(1 ó 2)

(1)

Sin usar

Dirección del grupo multicast (clase D)

• Versión: es la versión 1.
•

Tipo:
– 1 (query): consulta enviada por un router multicast.
– 2 (report): respuesta enviada por un host.

• Dirección del grupo: dirección IP clase D.

– En las consultas, este campo se rellena a ceros.
– En las respuestas, contiene el grupo multicast al que está asociado el host.

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IGMP: Operación

•
•

•

•

Base: un host se puede suscribir o abandonar dinámicamente grupos multicast.
Dentro de un mismo host pueden existir uno o varios procesos que pertenecen a uno o 
varios grupos multicast  Un host que soporta multicasting contiene unas tablas que 
relacionan los procesos que actualmente están haciendo uso del multicasting con sus 
grupos asociados.
Los hosts utilizan los datagramas IGMP para comunicar a los routers qué grupos 
multicast están utilizando sus procesos en ese momento:
Funcionamiento:
1.

Un host envía un mensaje IGMP a su router cuando el primer proceso se suscribe a 
un grupo.
•

Este mensaje se envía por la misma interfaz utilizada por ese proceso en 
caso de que existan varias interfaces.

2.

3.

4.

Un host nunca manda un mensaje cuando un proceso abandona un grupo, incluso 
aunque sea el último proceso del host suscrito a ese grupo.
Los routers que soportan multicast mandan regularmente mensajes para ver si los 
hosts mantienen todavía proc