Cómo funciona Multicast

La funcionalidad del multicast se basa en un modelo de red de grupo. Esto significa que los hosts que deseen recibir datos se unen a un “grupo multicast” específico. Cada grupo multicast tiene su propia dirección IP, que es una dirección IP especial en el rango 224.0.0.0 a 239.255.255.255, conocida como dirección IP de Clase D.

Una vez que un host se une a un grupo multicast, tiene permiso para recibir cualquier dato enviado a la dirección IP del grupo. Cuando un host (o un servidor) desea enviar datos, envía los datos a la dirección IP del grupo, en lugar de enviarlos a una dirección IP única.

Los routers y switches dentro de la red son conscientes de estos grupos y se encargan de replicar los datos y enviarlos a todos los hosts que se han unido a ese grupo en particular.

Ejemplo

Para ilustrar esto, supongamos que tienes tres hosts: A, B y C. Los tres se unen al grupo multicast 1, que tiene la dirección IP 224.0.0.1. Ahora, si tienes un servidor que quiere enviar datos a estos tres hosts, el servidor envía los datos a 224.0.0.1.

Los routers y switches en la red replican estos datos y los envían a A, B y C. Si un host D se une al grupo, automáticamente comenzará a recibir datos enviados a esa dirección IP también.

Protocolos de Multicast

Los protocolos de enrutamiento de multicast se utilizan para coordinar el tráfico de multicast y garantizar que los datos lleguen a todos los miembros de un grupo. Los protocolos más comunes incluyen:

1. IGMP (Internet Group Management Protocol)

IGMP es un protocolo de comunicaciones que se utiliza en redes IP para establecer la pertenencia a un grupo multicast en un solo segmento de red (una red local o LAN). Funciona entre el host y el router local, permitiendo al host informar al router que desea recibir datos enviados a una dirección de grupo multicast específica.

Existen varias versiones de IGMP.

• • La versión 1 sólo permite a los hosts unirse a grupos.
  • La versión 2 añade la capacidad de los hosts para abandonar grupos y también presenta un mecanismo de consulta para que el router determine qué hosts aún pertenecen a un grupo multicast.
  • La versión 3 añade la capacidad para los hosts de indicar a qué fuente específica les gustaría recibir el tráfico multicast, lo que se conoce como “multicast basado en la fuente”.

2. PIM (Protocol Independent Multicast)

PIM es un protocolo de enrutamiento utilizado para gestionar cómo los paquetes se replican en una red y se envían a los miembros de un grupo multicast.

A diferencia de otros protocolos de enrutamiento, PIM no se utiliza para elegir un camino a través de una red, sino para construir árboles de distribución que definen cómo los paquetes se replican y distribuyen a los miembros de un grupo multicast.

Existen dos tipos principales de PIM: PIM-SM (Sparse Mode) y PIM-DM (Dense Mode).

• • PIM-SM se utiliza en redes donde los grupos multicast están dispersos y no hay muchos receptores.
  • PIM-DM se utiliza en redes donde los receptores de multicast están densamente empaquetados.

3. DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol)

Es uno de los protocolos de enrutamiento multicast más antiguos. Se basa en el algoritmo RIP (Routing Information Protocol), que es un protocolo de enrutamiento de vector de distancia.

DVMRP utiliza una técnica conocida como inundación de tráfico, donde el tráfico multicast se envía a todos los puntos de la red, y luego los routers eliminan el tráfico de las redes que no tienen miembros en el grupo multicast.

DVMRP construye lo que se conoce como un árbol de expansión, que es una estructura que define cómo los paquetes se distribuirán a través de la red. Aunque DVMRP fue uno de los primeros protocolos de enrutamiento multicast y ha sido muy influyente, no es tan comúnmente utilizado hoy en día debido a la adopción de protocolos más modernos y eficientes como PIM.

Cada uno de estos protocolos desempeña un papel único en la facilitación del tráfico de multicast, y a menudo trabajarán juntos para proporcionar servicios de multicast en una red.

Por ejemplo, un host puede utilizar IGMP para informar a un router local que desea unirse a un grupo multicast, y luego ese router puede utilizar PIM para gestionar la distribución de paquetes a ese host.

Aplicación de Multicast en redes locales y globales

El multicast se utiliza comúnmente en redes locales (LANs). Esto se debe a que la mayoría de los switches y routers modernos en una LAN soportan multicast de forma nativa, y los administradores de red tienen un control completo sobre la red, lo que facilita la implementación y gestión del multicast.

En una red local, el multicast puede ser utilizado para una variedad de aplicaciones. Estos pueden incluir la transmisión de video o audio, la distribución de software, la actualización de sistemas y muchas otras aplicaciones que requieren la entrega simultánea de datos a múltiples hosts.

El uso del multicast en una red global como Internet es más complicado. Aunque el protocolo IP soporta multicast, no todos los routers en Internet están configurados para soportarlo. Esto significa que, si bien puedes enviar datos a una dirección IP de grupo, no hay garantía de que esos datos lleguen a todos los posibles miembros del grupo.

Para superar esta limitación, se utilizan técnicas como el “IP Multicast sobre Unicast”, donde los datos multicast se encapsulan en paquetes unicast para su transporte a través de Internet. Aunque esto puede permitir la entrega de datos multicast a través de Internet, no ofrece las mismas eficiencias de ancho de banda que el multicast nativo.