Cách thức hoạt động của Multicast

Chức năng Multicast dựa trên mô hình mạng nhóm. Điều này có nghĩa là các máy muốn nhận dữ liệu sẽ tham gia vào một “nhóm phát đa hướng” cụ thể. Mỗi nhóm multicast có địa chỉ IP riêng, đây là một địa chỉ IP đặc biệt trong phạm vi 224.0.0.0 đến 239.255.255.255, được gọi là địa chỉ IP lớp D.

Khi máy chủ tham gia nhóm multicast, nó có quyền nhận bất kỳ dữ liệu nào được gửi đến địa chỉ IP của nhóm. Khi máy chủ (hoặc máy chủ) muốn gửi dữ liệu, nó sẽ gửi dữ liệu đến địa chỉ IP của nhóm, thay vì gửi dữ liệu đến một địa chỉ IP duy nhất.

Các bộ định tuyến và chuyển mạch trong mạng nhận thức được các nhóm này và chịu trách nhiệm sao chép dữ liệu và gửi nó đến tất cả các máy chủ đã tham gia nhóm cụ thể đó.

thí dụ

Để minh họa điều này, giả sử bạn có ba máy chủ: A, B và C. Cả ba đều tham gia nhóm multicast 1, có địa chỉ IP 224.0.0.1. Bây giờ, nếu bạn có máy chủ muốn gửi dữ liệu đến ba máy chủ này, máy chủ sẽ gửi dữ liệu đến 224.0.0.1.

Các bộ định tuyến và chuyển mạch trên mạng sao chép dữ liệu này và gửi nó đến A, B và C. Nếu máy chủ D tham gia nhóm, nó cũng sẽ tự động bắt đầu nhận dữ liệu được gửi đến địa chỉ IP đó.

Giao thức multicast

Các giao thức định tuyến multicast được sử dụng để điều phối lưu lượng multicast và đảm bảo dữ liệu đến được tất cả các thành viên của một nhóm. Các giao thức phổ biến nhất bao gồm:

1. IGMP (Giao thức quản lý nhóm Internet)

IGMP là giao thức truyền thông được sử dụng trong mạng IP để thiết lập tư cách thành viên nhóm phát đa hướng trên một phân đoạn mạng duy nhất (mạng cục bộ hoặc mạng LAN). Nó hoạt động giữa máy chủ và bộ định tuyến cục bộ, cho phép máy chủ thông báo cho bộ định tuyến rằng nó muốn nhận dữ liệu được gửi đến một địa chỉ nhóm multicast cụ thể.

Có một số phiên bản của IGMP.

• • La phiên bản 1 chỉ cho phép các máy chủ tham gia nhóm.
  • La phiên bản 2 bổ sung khả năng cho các máy chủ rời khỏi nhóm và cũng giới thiệu cơ chế truy vấn cho bộ định tuyến để xác định máy chủ nào vẫn thuộc nhóm phát đa hướng.
  • La phiên bản 3 bổ sung khả năng cho các máy chủ chỉ ra nguồn cụ thể nào họ muốn nhận lưu lượng truy cập đa hướng, được gọi là “phát đa hướng dựa trên nguồn”.

2. PIM (Đa tuyến độc lập giao thức)

PIM là giao thức định tuyến được sử dụng để quản lý cách các gói được sao chép trên mạng và gửi đến các thành viên của nhóm multicast.

Không giống như các giao thức định tuyến khác, PIM không được sử dụng để chọn đường dẫn qua mạng mà để xây dựng cây phân phối xác định cách các gói được sao chép và phân phối đến các thành viên của nhóm multicast.

Có hai loại PIM chính: PIM-SM (Chế độ thưa thớt) và PIM-DM (Chế độ dày đặc).

• • PIM-SM Nó được sử dụng trong các mạng có các nhóm multicast phân tán và không có nhiều máy thu.
  • PIM-DM Nó được sử dụng trong các mạng có mật độ dày đặc các máy thu multicast.

3. DVMRP (Giao thức định tuyến đa hướng vectơ khoảng cách)

Đây là một trong những giao thức định tuyến multicast lâu đời nhất. Nó dựa trên thuật toán RIP (Giao thức thông tin định tuyến), là giao thức định tuyến vectơ khoảng cách.

DVMRP sử dụng một kỹ thuật được gọi là tràn lưu lượng, trong đó lưu lượng multicast được gửi đến tất cả các điểm trên mạng và sau đó bộ định tuyến loại bỏ lưu lượng truy cập từ các mạng không có thành viên trong nhóm multicast.

DVMRP xây dựng cái được gọi là cây bao trùm, là cấu trúc xác định cách các gói sẽ được phân phối trên mạng. Mặc dù DVMRP là một trong những giao thức định tuyến multicast đầu tiên và có ảnh hưởng rất lớn nhưng ngày nay nó không được sử dụng phổ biến do việc áp dụng các giao thức hiện đại và hiệu quả hơn như PIM.

Mỗi giao thức này đóng một vai trò riêng trong việc tạo điều kiện thuận lợi cho lưu lượng phát đa hướng và thường sẽ phối hợp với nhau để cung cấp các dịch vụ phát đa hướng trên mạng.

Ví dụ: một máy chủ có thể sử dụng IGMP để thông báo cho bộ định tuyến cục bộ rằng nó muốn tham gia một nhóm phát đa hướng và sau đó bộ định tuyến đó có thể sử dụng PIM để quản lý việc phân phối các gói đến máy chủ đó.

Ứng dụng multicast trong mạng cục bộ và toàn cầu

Multicast thường được sử dụng trong các mạng cục bộ (LAN). Điều này là do hầu hết các bộ chuyển mạch và bộ định tuyến hiện đại trên mạng LAN đều hỗ trợ phát đa hướng và quản trị viên mạng có toàn quyền kiểm soát mạng, giúp việc triển khai và quản lý phát đa hướng dễ dàng hơn.

Trong mạng cục bộ, multicast có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng. Chúng có thể bao gồm truyền phát video hoặc âm thanh, phân phối phần mềm, cập nhật hệ thống và nhiều ứng dụng khác yêu cầu phân phối dữ liệu đồng thời tới nhiều máy chủ.

Việc sử dụng multicast trong mạng toàn cầu như Internet phức tạp hơn. Mặc dù giao thức IP hỗ trợ multicast nhưng không phải tất cả các bộ định tuyến trên Internet đều được cấu hình để hỗ trợ nó. Điều này có nghĩa là mặc dù bạn có thể gửi dữ liệu đến địa chỉ IP của nhóm nhưng không có gì đảm bảo rằng dữ liệu đó sẽ đến được với tất cả các thành viên tiềm năng của nhóm.

Để khắc phục hạn chế này, các kỹ thuật như “IP Multicast qua Unicast”, trong đó dữ liệu multicast được gói gọn trong các gói unicast để truyền qua Internet. Mặc dù điều này có thể cho phép phân phối dữ liệu multicast qua Internet nhưng nó không mang lại hiệu quả về băng thông như multicast nguyên gốc.