Πώς λειτουργεί η Multicast

Η λειτουργία Multicast βασίζεται σε ένα μοντέλο ομαδικού δικτύου. Αυτό σημαίνει ότι οι οικοδεσπότες που επιθυμούν να λαμβάνουν δεδομένα εντάσσονται σε ένα "ομάδα πολλαπλών εκπομπών" ειδικός. Κάθε ομάδα multicast έχει τη δική της διεύθυνση IP, η οποία είναι μια ειδική διεύθυνση IP στο εύρος 224.0.0.0 έως 239.255.255.255, γνωστή ως διεύθυνση IP κατηγορίας D.

Μόλις ένας κεντρικός υπολογιστής ενταχθεί σε μια ομάδα πολλαπλών εκπομπών, έχει δικαίωμα λήψης τυχόν δεδομένων που αποστέλλονται στη διεύθυνση IP της ομάδας. Όταν ένας κεντρικός υπολογιστής (ή διακομιστής) θέλει να στείλει δεδομένα, στέλνει τα δεδομένα στη διεύθυνση IP της ομάδας, αντί να τα στέλνει σε μία μόνο διεύθυνση IP.

Οι δρομολογητές και οι μεταγωγείς εντός του δικτύου γνωρίζουν αυτές τις ομάδες και είναι υπεύθυνοι για την αναπαραγωγή των δεδομένων και την αποστολή τους σε όλους τους κεντρικούς υπολογιστές που έχουν ενταχθεί στη συγκεκριμένη ομάδα.

Παράδειγμα

Για να το δείξουμε αυτό, ας υποθέσουμε ότι έχετε τρεις κεντρικούς υπολογιστές: A, B και C. Και οι τρεις συμμετέχουν στην ομάδα multicast 1, η οποία έχει τη διεύθυνση IP 224.0.0.1. Τώρα, εάν έχετε έναν διακομιστή που θέλει να στείλει δεδομένα σε αυτούς τους τρεις κεντρικούς υπολογιστές, ο διακομιστής στέλνει τα δεδομένα στο 224.0.0.1.

Οι δρομολογητές και οι διακόπτες στο δίκτυο αναπαράγουν αυτά τα δεδομένα και τα στέλνουν στους A, B και C. Εάν ένας κεντρικός υπολογιστής D ενταχθεί στην ομάδα, θα αρχίσει αυτόματα να λαμβάνει δεδομένα που αποστέλλονται και σε αυτήν τη διεύθυνση IP.

Πρωτόκολλα πολλαπλής διανομής

Τα πρωτόκολλα δρομολόγησης πολλαπλής διανομής χρησιμοποιούνται για τον συντονισμό της κυκλοφορίας πολλαπλών εκπομπών και για τη διασφάλιση ότι τα δεδομένα φτάνουν σε όλα τα μέλη μιας ομάδας. Τα πιο κοινά πρωτόκολλα περιλαμβάνουν:

1. IGMP (Internet Group Management Protocol)

Το IGMP είναι ένα πρωτόκολλο επικοινωνίας που χρησιμοποιείται σε δίκτυα IP για τη δημιουργία ιδιότητας μέλους ομάδας πολλαπλής διανομής σε ένα μεμονωμένο τμήμα δικτύου (τοπικό δίκτυο ή LAN). Λειτουργεί μεταξύ του κεντρικού υπολογιστή και του τοπικού δρομολογητή, επιτρέποντας στον κεντρικό υπολογιστή να ενημερώσει το δρομολογητή ότι θέλει να λαμβάνει δεδομένα που αποστέλλονται σε μια συγκεκριμένη διεύθυνση ομάδας πολλαπλής διανομής.

Υπάρχουν πολλές εκδόσεις του IGMP.

• • La έκδοση 1 επιτρέπει μόνο στους οικοδεσπότες να συμμετέχουν σε ομάδες.
  • La έκδοση 2 προσθέτει τη δυνατότητα για τους κεντρικούς υπολογιστές να εγκαταλείπουν τις ομάδες και επίσης εισάγει έναν μηχανισμό ερωτημάτων για τον δρομολογητή για να προσδιορίζει ποιοι κεντρικοί υπολογιστές εξακολουθούν να ανήκουν σε μια ομάδα multicast.
  • La έκδοση 3 προσθέτει τη δυνατότητα για τους κεντρικούς υπολογιστές να υποδεικνύουν ποια συγκεκριμένη πηγή θα ήθελαν να λαμβάνουν επισκεψιμότητα πολλαπλής διανομής, γνωστή ως "πολλαπλή εκπομπή βάσει πηγής".

2. PIM (Πολλαπλή εκπομπή ανεξάρτητη από το πρωτόκολλο)

Το PIM είναι ένα πρωτόκολλο δρομολόγησης που χρησιμοποιείται για τη διαχείριση του τρόπου με τον οποίο τα πακέτα αναπαράγονται σε ένα δίκτυο και αποστέλλονται σε μέλη μιας ομάδας πολλαπλής διανομής.

Σε αντίθεση με άλλα πρωτόκολλα δρομολόγησης, το PIM δεν χρησιμοποιείται για την επιλογή μιας διαδρομής μέσω ενός δικτύου, αλλά για την κατασκευή δέντρων διανομής που καθορίζουν τον τρόπο με τον οποίο τα πακέτα αναπαράγονται και διανέμονται στα μέλη μιας ομάδας πολλαπλής διανομής.

Υπάρχουν δύο κύριοι τύποι PIM: PIM-SM (Sparse Mode) και PIM-DM (Dense Mode).

• • PIM-SM Χρησιμοποιείται σε δίκτυα όπου οι ομάδες πολλαπλής εκπομπής είναι διασκορπισμένες και δεν υπάρχουν πολλοί δέκτες.
  • PIM-DM Χρησιμοποιείται σε δίκτυα όπου οι δέκτες πολλαπλής εκπομπής είναι πυκνοί.

3. DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol)

Είναι ένα από τα παλαιότερα πρωτόκολλα δρομολόγησης πολλαπλής διανομής. Βασίζεται στον αλγόριθμο RIP (Routing Information Protocol), ο οποίος είναι ένα πρωτόκολλο δρομολόγησης διανυσμάτων απόστασης.

Το DVMRP χρησιμοποιεί μια τεχνική γνωστή ως πλημμύρα κυκλοφορίας, όπου η κυκλοφορία πολλαπλής διανομής αποστέλλεται σε όλα τα σημεία του δικτύου και, στη συνέχεια, οι δρομολογητές απορρίπτουν την κυκλοφορία από δίκτυα που δεν έχουν μέλη στην ομάδα πολλαπλής διανομής.

Το DVMRP κατασκευάζει αυτό που είναι γνωστό ως spanning tree, το οποίο είναι μια δομή που ορίζει πώς θα διανεμηθούν τα πακέτα στο δίκτυο. Αν και το DVMRP ήταν ένα από τα πρώτα πρωτόκολλα δρομολόγησης πολλαπλής διανομής και είχε μεγάλη επιρροή, δεν χρησιμοποιείται τόσο συχνά σήμερα λόγω της υιοθέτησης πιο σύγχρονων και αποτελεσματικών πρωτοκόλλων όπως το PIM.

Καθένα από αυτά τα πρωτόκολλα παίζει μοναδικό ρόλο στη διευκόλυνση της κυκλοφορίας πολλαπλών εκπομπών και συχνά συνεργάζεται για την παροχή υπηρεσιών πολλαπλής διανομής σε ένα δίκτυο.

Για παράδειγμα, ένας κεντρικός υπολογιστής μπορεί να χρησιμοποιήσει το IGMP για να ενημερώσει έναν τοπικό δρομολογητή ότι θέλει να συμμετάσχει σε μια ομάδα multicast και, στη συνέχεια, αυτός ο δρομολογητής μπορεί να χρησιμοποιήσει το PIM για να διαχειριστεί τη διανομή των πακέτων σε αυτόν τον κεντρικό υπολογιστή.

Εφαρμογή Multicast σε τοπικά και παγκόσμια δίκτυα

Η Multicast χρησιμοποιείται συνήθως σε τοπικά δίκτυα (LAN). Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι οι περισσότεροι σύγχρονοι διακόπτες και δρομολογητές σε ένα LAN υποστηρίζουν εγγενώς multicast και οι διαχειριστές δικτύου έχουν τον πλήρη έλεγχο του δικτύου, καθιστώντας ευκολότερη την εφαρμογή και τη διαχείριση της multicast.

Σε ένα τοπικό δίκτυο, η multicast μπορεί να χρησιμοποιηθεί για μια ποικιλία εφαρμογών. Αυτά μπορεί να περιλαμβάνουν ροή βίντεο ή ήχου, διανομή λογισμικού, ενημέρωση συστημάτων και πολλές άλλες εφαρμογές που απαιτούν ταυτόχρονη παράδοση δεδομένων σε πολλούς κεντρικούς υπολογιστές.

Η χρήση του multicast σε ένα παγκόσμιο δίκτυο όπως το Διαδίκτυο είναι πιο περίπλοκη. Αν και το πρωτόκολλο IP υποστηρίζει multicast, δεν έχουν ρυθμιστεί όλοι οι δρομολογητές στο Διαδίκτυο για να το υποστηρίζουν. Αυτό σημαίνει ότι ενώ μπορείτε να στείλετε δεδομένα σε μια διεύθυνση IP ομάδας, δεν υπάρχει καμία εγγύηση ότι αυτά τα δεδομένα θα φτάσουν σε όλα τα πιθανά μέλη της ομάδας.

Για να ξεπεραστεί αυτός ο περιορισμός, τεχνικές όπως π.χ "Πολλαπλή εκπομπή IP μέσω Unicast", όπου τα δεδομένα πολλαπλής διανομής ενσωματώνονται σε πακέτα unicast για μεταφορά μέσω Διαδικτύου. Αν και αυτό μπορεί να επιτρέψει την παράδοση δεδομένων πολλαπλής διανομής μέσω του Διαδικτύου, δεν προσφέρει την ίδια απόδοση εύρους ζώνης με την εγγενή πολλαπλή μετάδοση.