Hoe Multicast werkt

Multicast-functionaliteit is gebaseerd op een groepsnetwerkmodel. Dit betekent dat hosts die gegevens willen ontvangen zich aansluiten bij een “multicast-groep” specifiek. Elke multicastgroep heeft zijn eigen IP-adres, een speciaal IP-adres in de bereik 224.0.0.0 tot 239.255.255.255, bekend als een klasse D IP-adres.

Zodra een host zich bij een multicastgroep aansluit, heeft deze toestemming om alle gegevens te ontvangen die naar het IP-adres van de groep worden verzonden. Wanneer een host (of server) gegevens wil verzenden, verzendt deze de gegevens naar het groeps-IP-adres, in plaats van naar één enkel IP-adres.

De routers en switches binnen het netwerk zijn op de hoogte van deze groepen en zijn verantwoordelijk voor het repliceren van de gegevens en het verzenden ervan naar alle hosts die zich bij die specifieke groep hebben aangesloten.

Ejemplo

Om dit te illustreren, laten we zeggen dat u drie hosts heeft: A, B en C. Alle drie sluiten zich aan bij multicastgroep 1, die het IP-adres 224.0.0.1 heeft. Als u nu een server heeft die gegevens naar deze drie hosts wil verzenden, stuurt de server de gegevens naar 224.0.0.1.

De routers en switches op het netwerk repliceren deze gegevens en sturen deze naar A, B en C. Als een host D zich bij de groep aansluit, zal deze automatisch ook gegevens gaan ontvangen die naar dat IP-adres zijn verzonden.

Multicast-protocollen

Multicast-routeringsprotocollen worden gebruikt om multicast-verkeer te coördineren en ervoor te zorgen dat gegevens alle leden van een groep bereiken. De meest voorkomende protocollen zijn onder meer:

1. IGMP (Internetgroepbeheerprotocol)

IGMP is een communicatieprotocol dat in IP-netwerken wordt gebruikt om multicast-groepslidmaatschap tot stand te brengen op een enkel netwerksegment (een lokaal netwerk of LAN). Het werkt tussen de host en de lokale router, waardoor de host de router kan informeren dat hij gegevens wil ontvangen die naar een specifiek multicast-groepsadres zijn verzonden.

Er zijn verschillende versies van IGMP.

• • La versie 1 staat alleen toe dat hosts lid worden van groepen.
  • La versie 2 voegt de mogelijkheid toe voor hosts om groepen te verlaten en introduceert ook een querymechanisme waarmee de router kan bepalen welke hosts nog steeds tot een multicastgroep behoren.
  • La versie 3 voegt de mogelijkheid toe voor hosts om aan te geven welke specifieke bron ze multicast-verkeer willen ontvangen, ook wel 'source-based multicast' genoemd.

2. PIM (protocolonafhankelijke multicast)

PIM is een routeringsprotocol dat wordt gebruikt om te beheren hoe pakketten over een netwerk worden gerepliceerd en naar leden van een multicastgroep worden verzonden.

In tegenstelling tot andere routeringsprotocollen wordt PIM niet gebruikt om een ​​pad door een netwerk te kiezen, maar eerder om distributiebomen te construeren die bepalen hoe pakketten worden gerepliceerd en gedistribueerd naar leden van een multicastgroep.

Er zijn twee hoofdtypen PIM: PIM-SM (Sparse Mode) en PIM-DM (Dense Mode).

• • PIM-SM Het wordt gebruikt in netwerken waar multicast-groepen verspreid zijn en er niet veel ontvangers zijn.
  • PIM-DM Het wordt gebruikt in netwerken waar multicast-ontvangers dicht opeengepakt zijn.

3. DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol)

Het is een van de oudste multicast-routeringsprotocollen. Het is gebaseerd op het RIP-algoritme (Routing Information Protocol), een afstandsvectorrouteringsprotocol.

DVMRP maakt gebruik van een techniek die bekend staat als traffic flooding, waarbij multicast-verkeer naar alle punten op het netwerk wordt verzonden, waarna routers verkeer verwijderen van netwerken die geen leden in de multicast-groep hebben.

DVMRP construeert wat bekend staat als een spanning tree, een structuur die definieert hoe pakketten over het netwerk worden gedistribueerd. Hoewel DVMRP een van de eerste multicast-routeringsprotocollen was en zeer invloedrijk is geweest, wordt het tegenwoordig niet zo vaak gebruikt vanwege de acceptatie van modernere en efficiëntere protocollen zoals PIM.

Elk van deze protocollen speelt een unieke rol bij het faciliteren van multicast-verkeer, en zal vaak samenwerken om multicast-diensten op een netwerk aan te bieden.

Een host kan bijvoorbeeld IGMP gebruiken om een ​​lokale router te informeren dat hij lid wil worden van een multicastgroep, en vervolgens kan die router PIM gebruiken om de distributie van pakketten naar die host te beheren.

Multicast-toepassing in lokale en mondiale netwerken

Multicast wordt vaak gebruikt in lokale netwerken (LAN's). Dit komt omdat de meeste moderne switches en routers op een LAN multicast native ondersteunen, en netwerkbeheerders volledige controle over het netwerk hebben, waardoor multicast eenvoudiger te implementeren en te beheren is.

In een lokaal netwerk kan multicast voor uiteenlopende toepassingen worden gebruikt. Deze kunnen video- of audiostreaming, softwaredistributie, systeemupdates en vele andere toepassingen omvatten die gelijktijdige levering van gegevens aan meerdere hosts vereisen.

Het gebruik van multicast in een mondiaal netwerk zoals internet is ingewikkelder. Hoewel het IP-protocol multicast ondersteunt, zijn niet alle routers op internet geconfigureerd om dit te ondersteunen. Dit betekent dat u weliswaar gegevens naar een groeps-IP-adres kunt sturen, maar dat er geen garantie is dat die gegevens alle potentiële groepsleden bereiken.

Om deze beperking te overwinnen, kunnen technieken zoals “IP-multicast via Unicast”, waarbij multicast-gegevens worden ingekapseld in unicast-pakketten voor transport via internet. Hoewel dit de levering van multicast-gegevens via internet mogelijk maakt, biedt het niet dezelfde bandbreedte-efficiëntie als native multicast.