มัลติคาสต์ทำงานอย่างไร

ฟังก์ชั่นมัลติคาสต์ขึ้นอยู่กับโมเดลเครือข่ายกลุ่ม ซึ่งหมายความว่าโฮสต์ที่ต้องการรับข้อมูลเข้าร่วม “กลุ่มมัลติคาสต์” เฉพาะเจาะจง. แต่ละกลุ่มมัลติคาสต์มีที่อยู่ IP ของตัวเองซึ่งเป็นที่อยู่ IP พิเศษใน ช่วง 224.0.0.0 ถึง 239.255.255.255หรือที่เรียกว่าที่อยู่ IP คลาส D

เมื่อโฮสต์เข้าร่วมกลุ่มมัลติคาสต์ จะได้รับอนุญาตให้รับข้อมูลใดๆ ที่ส่งไปยังที่อยู่ IP ของกลุ่ม เมื่อโฮสต์ (หรือเซิร์ฟเวอร์) ต้องการส่งข้อมูล จะส่งข้อมูลไปยังที่อยู่ IP ของกลุ่ม แทนที่จะส่งข้อมูลไปยังที่อยู่ IP เดียว

เราเตอร์และสวิตช์ภายในเครือข่ายรับรู้ถึงกลุ่มเหล่านี้และมีหน้าที่รับผิดชอบในการจำลองข้อมูลและส่งไปยังโฮสต์ทั้งหมดที่เข้าร่วมกลุ่มนั้น

ตัวอย่าง

เพื่ออธิบายสิ่งนี้ สมมติว่าคุณมีโฮสต์สามรายการ: A, B และ C ทั้งสามโฮสต์เข้าร่วมมัลติคาสต์กลุ่ม 1 ซึ่งมีที่อยู่ IP 224.0.0.1 ตอนนี้ หากคุณมีเซิร์ฟเวอร์ที่ต้องการส่งข้อมูลไปยังโฮสต์ทั้งสามนี้ เซิร์ฟเวอร์จะส่งข้อมูลไปที่ 224.0.0.1

เราเตอร์และสวิตช์บนเครือข่ายจะจำลองข้อมูลนี้และส่งไปยัง A, B และ C หากโฮสต์ D เข้าร่วมกลุ่ม ก็จะเริ่มรับข้อมูลที่ส่งไปยังที่อยู่ IP นั้นโดยอัตโนมัติเช่นกัน

โปรโตคอลมัลติคาสต์

โปรโตคอลการกำหนดเส้นทางแบบหลายผู้รับใช้เพื่อประสานการรับส่งข้อมูลแบบหลายผู้รับและทำให้แน่ใจว่าข้อมูลเข้าถึงสมาชิกทั้งหมดของกลุ่ม โปรโตคอลที่พบบ่อยที่สุดได้แก่:

1. IGMP (โปรโตคอลการจัดการกลุ่มอินเทอร์เน็ต)

IGMP เป็นโปรโตคอลการสื่อสารที่ใช้ในเครือข่าย IP เพื่อสร้างความเป็นสมาชิกกลุ่มมัลติคาสต์บนส่วนเครือข่ายเดียว (เครือข่ายท้องถิ่นหรือ LAN) ทำงานระหว่างโฮสต์และเราเตอร์ภายในเครื่อง ช่วยให้โฮสต์แจ้งเราเตอร์ว่าต้องการรับข้อมูลที่ส่งไปยังที่อยู่กลุ่มมัลติคาสต์เฉพาะ

IGMP มีหลายเวอร์ชัน

• • La 1 รุ่น อนุญาตให้โฮสต์เข้าร่วมกลุ่มเท่านั้น
  • La 2 รุ่น เพิ่มความสามารถสำหรับโฮสต์ในการออกจากกลุ่มและยังแนะนำกลไกการสืบค้นสำหรับเราเตอร์เพื่อกำหนดว่าโฮสต์ใดที่ยังอยู่ในกลุ่มมัลติคาสต์
  • La 3 รุ่น เพิ่มความสามารถสำหรับโฮสต์ในการระบุแหล่งที่มาเฉพาะที่พวกเขาต้องการรับการรับส่งข้อมูลแบบหลายผู้รับ หรือที่เรียกว่า "มัลติคาสต์ตามแหล่งที่มา"

2. PIM (มัลติคาสต์อิสระโปรโตคอล)

PIM เป็นโปรโตคอลการกำหนดเส้นทางที่ใช้จัดการวิธีการจำลองแพ็กเก็ตผ่านเครือข่ายและส่งไปยังสมาชิกของกลุ่มมัลติคาสต์

ไม่เหมือนกับโปรโตคอลการกำหนดเส้นทางอื่นๆ PIM ไม่ได้ใช้เพื่อเลือกเส้นทางผ่านเครือข่าย แต่ใช้เพื่อสร้างแผนผังการกระจายที่กำหนดวิธีการจำลองแพ็กเก็ตและกระจายไปยังสมาชิกของกลุ่มมัลติคาสต์

PIM มีสองประเภทหลัก: PIM-SM (โหมดเบาบาง) และ PIM-DM (โหมดหนาแน่น)

• • พิม-เอสเอ็ม ใช้ในเครือข่ายที่มีการกระจายกลุ่มมัลติคาสต์และมีตัวรับไม่มาก
  • PIM-DM ใช้ในเครือข่ายที่ตัวรับมัลติคาสต์อัดแน่น

3. DVMRP (โปรโตคอลการกำหนดเส้นทางมัลติคาสต์เวกเตอร์ระยะทาง)

เป็นหนึ่งในโปรโตคอลการกำหนดเส้นทางมัลติคาสต์ที่เก่าแก่ที่สุด มันขึ้นอยู่กับอัลกอริทึม RIP (Routing Information Protocol) ซึ่งเป็นโปรโตคอลการกำหนดเส้นทางเวกเตอร์ระยะทาง

DVMRP ใช้เทคนิคที่เรียกว่า Traffic Flooding โดยที่การรับส่งข้อมูลแบบหลายผู้รับจะถูกส่งไปยังทุกจุดบนเครือข่าย จากนั้นเราเตอร์จะปล่อยการรับส่งข้อมูลจากเครือข่ายที่ไม่มีสมาชิกในกลุ่มมัลติคาสต์

DVMRP สร้างสิ่งที่เรียกว่า spanning tree ซึ่งเป็นโครงสร้างที่กำหนดวิธีการกระจายแพ็กเก็ตข้ามเครือข่าย แม้ว่า DVMRP จะเป็นหนึ่งในโปรโตคอลการกำหนดเส้นทางแบบหลายผู้รับกลุ่มแรกๆ และมีอิทธิพลอย่างมาก แต่ก็ไม่ได้มีการใช้กันทั่วไปในปัจจุบันเนื่องจากการปรับใช้โปรโตคอลที่ทันสมัยและมีประสิทธิภาพมากขึ้น เช่น PIM

แต่ละโปรโตคอลเหล่านี้มีบทบาทเฉพาะในการอำนวยความสะดวกในการรับส่งข้อมูลแบบหลายผู้รับ และมักจะทำงานร่วมกันเพื่อให้บริการแบบหลายผู้รับบนเครือข่าย

ตัวอย่างเช่น โฮสต์สามารถใช้ IGMP เพื่อแจ้งเราเตอร์ในพื้นที่ว่าต้องการเข้าร่วมกลุ่มมัลติคาสต์ จากนั้นเราเตอร์นั้นสามารถใช้ PIM เพื่อจัดการการกระจายแพ็กเก็ตไปยังโฮสต์นั้นได้

แอปพลิเคชั่นมัลติคาสต์ในเครือข่ายท้องถิ่นและระดับโลก

Multicast มักใช้ในเครือข่ายท้องถิ่น (LAN) เนื่องจากสวิตช์และเราเตอร์สมัยใหม่ส่วนใหญ่บน LAN รองรับมัลติคาสต์โดยกำเนิด และผู้ดูแลระบบเครือข่ายสามารถควบคุมเครือข่ายได้อย่างสมบูรณ์ ทำให้ใช้งานและจัดการมัลติคาสต์ได้ง่ายขึ้น

ในเครือข่ายท้องถิ่น มัลติคาสต์สามารถใช้งานได้หลากหลาย สิ่งเหล่านี้อาจรวมถึงการสตรีมวิดีโอหรือเสียง การเผยแพร่ซอฟต์แวร์ การอัปเดตระบบ และแอปพลิเคชันอื่นๆ จำนวนมากที่ต้องการการส่งข้อมูลไปยังโฮสต์หลายเครื่องพร้อมกัน

การใช้มัลติคาสต์ในเครือข่ายระดับโลกเช่นอินเทอร์เน็ตมีความซับซ้อนมากขึ้น แม้ว่าโปรโตคอล IP จะรองรับมัลติคาสต์ แต่ไม่ใช่ว่าเราเตอร์ทั้งหมดบนอินเทอร์เน็ตจะได้รับการกำหนดค่าให้รองรับ ซึ่งหมายความว่าแม้คุณจะสามารถส่งข้อมูลไปยังที่อยู่ IP ของกลุ่มได้ แต่ก็ไม่มีการรับประกันว่าข้อมูลนั้นจะไปถึงสมาชิกกลุ่มที่มีศักยภาพทั้งหมด

เพื่อเอาชนะข้อจำกัดนี้ เทคนิคต่างๆ เช่น “IP มัลติคาสต์ผ่าน Unicast”โดยที่ข้อมูลมัลติคาสต์ถูกห่อหุ้มไว้ในแพ็กเก็ตยูนิคาสต์สำหรับการขนส่งทางอินเทอร์เน็ต แม้ว่าสิ่งนี้จะสามารถเปิดใช้งานการส่งข้อมูลแบบหลายผู้รับผ่านทางอินเทอร์เน็ตได้ แต่ก็ไม่ได้ให้ประสิทธิภาพแบนด์วิธเช่นเดียวกับมัลติคาสต์ดั้งเดิม