Co je vícesměrové směrování IP?

Směrování vícesměrového vysílání zahrnuje odesílání stejné zprávy do mnoha koncových bodů. Možná budete muset implementovat směrování vícesměrového vysílání, pokud ve vaší společnosti funguje zařízení pro videokonference nebo pokud máte zařízení pro audio chat, které zahrnuje konverzace mezi skupinami. Všechny routery jsou schopny řídit multicastové směrování a je relativně jednoduchým úkolem nastavit tuto schopnost.

Themulticastmetoda neposílá zprávu na všechny adresy v segmentu sítě – tznvysílání. Ještě jeden termín, který potřebujete znát, je „unicast.“ To znamená směrování paketu na jednu adresu. Unicast je standardní koncept přenosu, který zahrnuje odesílání paketů z jednoho zdroje do jednoho cíle prostřednictvím směrovačů. S multicastem je třeba paket replikovat a odeslat z jednoho zdroje do mnoha cílů.

Přesměrování zpětné cesty

Pravděpodobně víte, že všechny síťové přenosy se řídí sadami pravidel, které jsou známé jakoprotokoly. Hlavním cílem směrovacího algoritmu je předávat pakety přes směrovače na cílovou adresu, která je zapsána v hlavičce paketu. Postupy vícesměrového vysílání jsou trochu jiné. Paket má také zdrojovou adresu zapsanou ve své hlavičce a při předávání multicastového paketu směrovače používají metodologii, která je navržena tak, abyodeberte paket ze zdroje. To je těžké si představit, protože byste si mysleli, že jediný způsob, jak se paket může pohybovat po síti, je cestovat k danému cíli.

Metodika používaná pro multicastové IP směrování se nazývá „zpětná cesta vpřed.“ Referenční tabulka pro router mu říká, na které z jeho rozhraní by měl zkopírovat paket, aby byl paket předán na IP adresu obsaženou v cílovém poli v hlavičce paketu. Při předávání zpětné cesty je tabulka směrovače trochu jiná. Každý záznam zobrazuje upstream rozhraní a downstream rozhraní. Upstream rozhraní je přijímacím bodem pro paketypřicházející od multicastového odesílatele.Výstupní rozhraní je výstupním bodempro jakýkoli paket přicházející na dané upstream rozhraní.

V tabulce směrování zpětné cesty bude pro stejný zdroj mnoho záznamů. Takto je paket odeslán mnohokrát. Když směrovač přijme paket na nadřazeném rozhraní, protřídí svou směrovací tabulku a najde všechny směrovací záznamy, které obsahují mapování, kam předávat pakety z tohoto zdroje.Tyto cesty jsou seskupeny podle rozhraní, takže namísto zdrojové a cílové adresy budou výsledné záznamy prezentovat seznam jedinečných párů příchozích a odchozích rozhraní. Ve všech párech bude příchozí rozhraní stejné.

Směrovač přečte první záznam pro toto upstream rozhraní a odešle paket na odpovídající downstream rozhraní v tomto záznamu. Práce však není dokončena, protože shromáždila několik záznamů pro toto nadřazené rozhraní. Přečte tedy další záznam shromážděný prohledáváním tabulky a odešle paket do navazujícího rozhraní v tomto záznamu tabulky. Směrovač pokračuje, dokud mu nedojdou záznamy, které odpovídají rozhraní pro odesílání dat, na které paket dorazil. Tím pádem,jeden paket dorazil do routeru a byl několikrát odeslán.

Sestavení směrovací tabulky

Cíle pro paket vícesměrového vysílání se na požádání vloží do směrovací tabulky. To znamená, že koncové body, které očekávají příjem paketů ze zdroje vícesměrového vysílání, oznámí směrovači svůj zájem.Je to jako služba předplatného. Takže namísto zdroje multicastu, který router informuje „od nynějška by měl každý odeslaný paket směřovat do A, B, C a D“, každý z těchto příjemců odešle do routeru zprávu se slovy „Chci kopii čehokoli, co obdržíte od Z.“ Takto se nazývá „přesměrování zpětné cesty“ –trasa není organizována jako push out do cíle, je generována jako pull in ze zdroje.

Multicast IP směrovací protokoly

Jak můžete vidět z popisu toho, jak multicastové směrování funguje,vytvoření cesty vícesměrového vysílání má dvě fáze. První je proces předplatného, ​​kdy příjemci registrují své síťové IP adresy do skupiny. Tento postup je popsán vInternet Group Management Protocol(IGMP), který funguje pro adresy IPv4. Proces předplatného pro adresy IPv6 je dánMulticast Listener Discoveryprotokol (MILIARDA). Souhrnně se registrační protokoly pro předávání vícesměrového vysílání nazývají „protokoly zjišťování členství ve skupině vícesměrového vysílání“.

Výzkumníci neustále hledají lepší způsoby, jak řídit komunikaci, a proto se neustále vyvíjejí nové protokoly pro jakýkoli síťový úkol. Existují i ​​jiné protokoly pro zjišťování členství ve skupinách, ale IGMP a MLD jsou dva, které se dnes běžně používají. Podobně existuje mnoho teoretických protokolů zvažovaných pro druhou fázi multicastového směrování, což je skutečný přenos zpráv. Systém, který je implementován snad na všech dnes provozovaných routerech, se však nazývá tzvVícesměrové vysílání nezávislé na protokolu(PIM).

Duplikace paketů

Paket se duplikuje pouze v místě, kde se cesty k příjemcům rozdělují.To je důvod, proč router čte název rozhraní ze své směrovací tabulky spíše než cílové adresy. Pokud se tedy několik příjemců nachází za dalším směrovačem, směrovač přesměrování odešle tomuto zprostředkujícímu směrovači pouze jednu kopii. Všechny směrovače v cestě mají položky směrovací tabulky pro tuto vícesměrovou cestu.

Výsledkem použití rozhraní spíše než adres při předávání paketů vícesměrového vysílání je, že tyto pakety se duplikují pouze tehdy, když se cesty pro několik příjemců rozdělí. Pokud je tedy pět příjemců za jedním sousedním směrovačem, směrovač přesměrování odešle tomuto sousedovi pouze jednu kopii. Toto jednoduché pravidlo udržuje provoz na minimu. Tomu se říká 'řídké režim multicast směrování.“

Směrování vícesměrového vysílání v hustém režimu

Směrování vícesměrového vysílání v řídkém režimu je velmi efektivní a udržuje síťový provoz na minimu. Existuje však druhá metodika přeposílání, o které byste měli vědět. Tomu se říká 'husté režim multicast směrování.“ Zpočátku hustý režim zjednodušuje odkaz na směrovací tabulky. Metodika se však brzy zabuduje do prakticky stejného systému jako řídký režim, pokud jde o routery.

V hustém režimu přijímající směrovač zkopíruje všechny pakety vícesměrového vysílání, které přijmekaždé rozhraníže má jiné než rozhraní, na kterém paket přijal. Proto,každý router, ke kterému je tento uzel připojen, bude přijímat tyto multicastové pakety. Oznámení o předplatném je uloženo na routeru nejblíže k přijímači. Pokud je v síti několik zprostředkujících směrovačů, všechny zduplikují paket multicast a pošlou jej do všech sousedních směrovačů.Pokud máte ve své síti redundanci cesty, může tato metoda vést k tomu, že mezi směrovači koluje zpět spousta nadbytečného provozu..

Druhý mechanismus v metodologii hustého režimu omezuje veškerý ten nadbytečný provoz. Pokud směrovač, který se připojuje ke koncovým bodům, nemá ve své směrovací tabulce žádné příjemce pro adresu vícesměrového vysílání, upozorní sousední směrovače, aby mu neposílaly pakety pro tuto adresu vícesměrového vysílání. Takže až příště první směrovač v cestě dostane paket od odesílatele vícesměrového vysílání, předá tento paket všem svým rozhraním jiným než těm, které mu řekly, že to tak není. Nakonec tato metoda odhlášení omezí provoz na víceméně stejnou úroveň, jaká se vyskytuje u metody řídkého režimu. Hustý režim je také označován jako „zaplavení.“ Signál odhlášení odesílaný směrovači se nazývá „prořezávat zprávu“ nebo „prořezávání.“

Následující protokoly používají hustý režim:

• Distance Vector Multicast Routing Protocol (DVMRP)
• Multicast Open Shortest Path First (MOSPF)
• Režim PIM Dense

Přestože scénář hustého režimu brzy zaplní směrovací tabulku, je náchylný ke zpětné vazbě a může způsobit problémy v síti, když je poprvé implementován, takže je bezpečnější se této možnosti vyhnout.

Multicast IP adresy

Systém správy sítě TCP/IP přiděluje každému uzlu připojenému k síti jedinečnou adresu. Tato adresa musí být v rámci adresního prostoru jedinečnáadresy v LAN musí být jedinečné pouze v rámci této privátní sítěa ne po celém světě.

Adresový prostor zahrnuje rozsah adres, které jsou vyhrazeny pro směrování vícesměrového vysílání. Multicastové IP adresy efektivně vytvářejí fantomová zařízení. Existuje adresa, na kterou mohou ostatní zařízení odesílat zprávy, ale tato adresa nepředstavuje fyzické zařízení. Místo toho představuje skupinu vícesměrového vysílání.

Chcete-li nastavit skupinu vícesměrového vysílání, musíte nejprvepřidělit jedinečnou IP adresupro to. Jakmile tato adresa identifikuje skupinu, mohou tito zainteresovaní příjemci informovat router o svém zařazení do skupiny.

Když uzel odešle komunikaci, která má být distribuována všem členům skupiny, pakety těchto zpráv jsou adresovány na IP adresu, která představuje tuto skupinu. Směrovač odkazuje na členy této skupiny a odesílá kopii příchozího paketu na výstupní rozhraní, která představují členy skupiny.

Pokud dodržujete klasické IP adresování, měli byste vědět, že multicastové adresy jsouTřída D. Zabírají rozsah adres od 222.0.0.0 do 239.255.255.255. Tento blok je dále rozdělen na rozsahy úloh s adresami 222.0.0.0 až 224.0.0.225 vyhrazenými pro místní podsíť. Všechny multicastové adresy IPv6 mají předponu „ff.“

Implementace multicastového IP směrování

Naštěstí neexistují téměř žádné okolnosti, kdy byste museli přímo nastavovat raw multicast směrování.Veškerá multicastová komunikace je spravována aplikacemi, jako je videokonferenční systém. Proto je k implementaci směrování vícesměrového vysílání ve vaší síti zapotřebí jen málo ručního zásahu.

Převážná část práce na vytvoření směrování vícesměrového vysílání probíhá na směrovači.Tuto schopnost mají všechny síťové routery. Aplikace i router budou komunikovat přes IGMP. Váš směrovač může být dodán s vypnutými funkcemi směrování vícesměrového vysílání. Každá aplikace, která toto zařízení vyžaduje, však router zkontroluje v okamžiku instalace.

Jako aplikace pro koncového uživatele zařízení pro vícesměrové vysílání jen zřídka nabízí uživateli možnost, kterou IP adresu použít pro skupinu. Bude vyžadován administrátor, který nastaví skupinudát skupině smysluplný názeva aplikace tento název spojí s další dostupnou IP adresou vícesměrového vysílání.

Pokud používáte DHCP pro přidělování IP adres ve vaší síti, nemusíte se obávat kolize adres vícesměrového vysílání. Servery DHCP nebudou přidělovat adresy v rámci multicastové IP adresy skutečným zařízením.

Aktivita sítě multicast

I když se ujistěte, že používáteŘídký režimve vaší implementaci vícesměrového vysílání byste si měli být vědomi toho, že aktivita interaktivního vícesměrového vysílání vytváří velké množství síťového provozu. To platí zejména pro audio a video konferenční aplikace.

Tyto systémy nejen zvyšují dopravní zátěž, ale jsou časově kritické.Živé, interaktivní aplikace potřebují, aby jejich provoz byl doručen okamžitě. Nemohou čekat na ukládání do vyrovnávací paměti na síťových zařízeních, kterými provoz prochází.

Multicastové směrování na internetu

Multicastové směrování není omezeno na privátní sítě. Tuto metodu můžete také použít k oslovení vzdálených míst a služeb zákazníkům prostřednictvím této metodiky. V současné době existuje řada obchodních případů, které využívají směrování vícesměrového vysílání. Tyto zahrnujíIPTVaonline školicí kurzy. V těchto případech je však vhodné, aby se vaše firma přihlásila k odběru cloudové multicastové platformy, než abyste se pokoušeli řídit veškerý tento provoz ukončený internetem z vaší vlastní sítě.

Úvahy o směrování vícesměrového vysílání

Před implementací jakékoli multicastové aplikace je obzvláště důležité zkontrolovat kapacitu vaší sítě. Pokud si nemůžete dovolit rozšířit kapacitu sítě, měli byste se porozhlédnout po implementaci opatření pro formování dopravy , jako je Class-based Quality of Service (QoS). Měření využití šířky pásma a analýza nových scénářů použití vyžaduje podpůrné nástroje. Měli byste tedy zvážit nákup a analyzátor síťového provozu . Musíte také dávat pozor na stav vašich síťových zařízení, abyste zabránili potenciálním chybám v síti – zvažte instalaci monitor sítě také.

Používáte ve své síti vícesměrové směrování? Museli jste něco udělat, abyste to nastavili, nebo to všechno nastavil za vás konferenční software, který jste si nainstalovali? Zanechte zprávu v sekci Komentáře níže a podělte se o své zkušenosti s komunitou.