Мультивещание

Эта статья находится на начальном уровне проработки, в одной из её версий выборочно используется текст из источника, распространяемого под свободной лицензией
Материал из энциклопедии Руниверсалис

Схемы маршрутизации

anycast

broadcast

multicast

unicast

geocast

п • о • р

Мультивещание, многоадресное вещание (англ. multicast — групповая передача) — форма широковещания, при которой адресом назначения сетевого пакета является мультикастная группа (один ко многим). Существует мультивещание на канальном, сетевом и прикладном уровнях. Мультивещание не следует путать с технологией передачи на физическом уровне точка-многоточка.

Описание

Групповая передача (сверху) в сравнении с однонаправленной передачей. Оранжевыми кругами показаны конечные точки, зелеными — точки маршрутизации.

Ряд приложений, например, дистанционное обучение, рассылка почты, радио, видео по запросу, видеоконференцсвязь, поддерживают мультивещание. В одноадресной сети с каждым получателем устанавливается индивидуальное соединение даже при потреблении одного ресурса по общему маршруту. В многоадресной рассылке источник посылает единственный экземпляр данных по общему маршруту тем получателям, кто подписался на рассылку. Преимущество этого подхода: добавление новых пользователей не влечет за собой необходимость увеличения пропускной способности сети по общему маршруту до потребителей услуги. Соответственно, снижается нагрузка и на промежуточное оборудование.

При запуске на сервере приложения с поддержкой мультивещания, оно посылает в сеть уведомление, что соответствующая группа доступна для присоединения. Клиент, который хочет присоединиться к рассылке посылает уведомление об этом. Все промежуточные маршрутизаторы записывают, что за соответствующим маршрутом находится клиент соответствующей мультикастной группы. Поскольку состав группы со временем может меняться, вновь появившиеся и выбывшие члены группы динамически учитываются в построении путей маршрутизации. В локальной сети управлением мультикастными группами обычно занимается IGMP. Существует несколько алгоритмов и протоколов для построения мультивещательного дерева и опроса участников.

Для мультикастных групп зарезервированы адреса как на канальном, так и на сетевом уровнях.

Чтобы технология работала, она должна поддерживаться сервером, клиентом и всеми промежуточными маршрутизаторами. Чтобы коммутаторы посылали пакеты только нужным получателям, они должны поддерживать IGMP snooping (у Cisco есть своя реализация — CGMP), иначе пакеты рассылаются широковещательно. Также нужно иметь в виду, что мультикаст может блокироваться межсетевыми экранами.

Мультивещание в интернете

В 1995 году была создана международная магистральная сеть для обмена мультивещательным трафиком Mbone[англ.]. На её основе с 1997 до 2008 работала система виртуальных комнат для видео-конференций. Российская точка обмена мультикаст-трафиком Multicast Internet Exchange (Multicast-IX) создана на базе Московского Internet Exchange в 2002 году.

Каждый участник Мультикаст-IX образует собственный PIM домен и может использовать собственный набор Rendezvous Point (RP), отличающийся от RP других участников Multicast IX. Каждый из участников Мультикаст-IX конфигурирует на своем маршрутизаторе PIM RP для своего домена. Попарное взаимодействие между участниками осуществляется путём настройки MBGP/MSDP-сессий.

Существуют уникальные глобальные мультикастовые группы, принадлежащие соответствующим компаниям. Обычное физическое лицо не может вещать в интернете с использованием частных мультикастных групп. Кроме того, многие интернет-провайдеры не имеют мультикаст-связности либо запрещают её. Для преодоления участков, не поддерживающих мультивещание, может применяться туннелирование.

IPv4

В IPv4 для мультивещания зарезервирована подсеть 224.0.0.0/4. Полный актуальный список зарезервированных блоков на сайте IANA [1]. Разъяснения по зарезервированным мультикастовым подсетям RFC 5771. Выделение мультикастовых адресов описано в RFC 5771. Глобально маршрутизация разрешена только для подсетей 233.0.0.0/8 и 234.0.0.0/8. Но не все провайдеры поддерживают мультикаст-связность.
В Windows просмотреть ARP-таблицу можно командой arp -a; просмотреть членство в мультикастных группах: netsh interface ipv4 show joins.

224.0.0.0/24
Local Network Control Block. Как правило только для известных протоколов. RFC 3171 для этого блока требует выставления TTL=1.

224.0.0.0 — зарезервировано
224.0.0.1 — все системы в подсети, поддерживающие мультикаст. Система включается в группу при инициализации интерфейса. О членстве в этой группе система не сообщает.
224.0.0.2 — все маршрутизаторы в подсети, поддерживающие мультикаст
224.0.0.5, 224.0.0.6 - OSPF
224.0.0.9 - RIPv2
224.0.0.10 - IGRP
224.0.0.13 - PIM
224.0.0.18 - VRRP
224.0.0.19, 224.0.0.20, 224.0.0.21 - IS-IS
224.0.0.22 - IGMP
224.0.0.102 - HSRP
224.0.0.107 - Протокол точного времени (PTP) версия 2
224.0.0.251 - Multicast DNS (Zeroconf)
224.0.0.252 - LLMNR[англ.]
224.0.0.253 - Teredo
и другие

224.0.1.0 по 238.255.255.255
Globally Scoped Addresses

224.0.1.0/24 - Internetwork Control Block
224.0.2.0 — 224.0.255.255 - AD-HOC Block I
224.1.0.0/16 - Зарезервировано
224.2.0.0/16 - SDP/SAP Block. RFC 2974. Для приема и передачи анонсов мультимедийных сеансов. Используется Session Announcement Protocol[англ.].
224.3.0.0/16, 224.4.0.0/16 - AD-HOC Block II
224.5.0.0 по 224.251.255.255 - Зарезервировано
224.252.0.0/14 - DIS Transient Groups
225.0.0.0 — 231.255.255.255 Зарезервировано
232.0.0.0/8 — Source-Specific Multicast[англ.] Block (SSM). RFC 4607. Модель, где данные передаются только получателям с явно заданной группой.
233.0.0.0/8 - GLOP адреса. Для организаций, у которых есть присвоенная 16-битная автономная система (AS), выделяется подсеть /24. RFC 3180
233.252.0.0/14 — AD-HOC Block III
234.0.0.0/8 — Блок мультистовых адресов, основанных на IPv4-unicast. RFC 6034. Например, если организации выделено 192.0.2.0/24, глобальным multicast адресом этой организации будет 234.192.0.2/32.

239.0.0.0/8 Для частных мультикаст-доменов/организаций (пользовательские адреса). Могут динамически использоваться протоколами.

239.255.255.250 — SSDP.
239.192.152.143 — Local Peer Discovery для BitTorrent.

Алгоритмы построения дерева мультивещания

  • Лавинный алгоритм (Flooding)
  • RPB (Reverse Path Broadcasting)
  • TRPB (Truncated Reverse Path Broadcasting)
  • RPM (Reverse Path Multicasting)
  • RPF (Reverse path forwarding[англ.])
  • CBT (Core-Based Tree)

Основные протоколы построения деревьев мультивещания

Внутри звена: IGMP (Internet Group Management Protocol) в IPV4 и Multicast Listener Discovery в IPv6.

Интрадоменный (Inter-domain[англ.]) протокол: BGMP (Border Gateway Multicast Protocol[англ.])

Интердоменные протоколы:

  • плотный режим (dense mode):
DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol)
MOSPF (Multicast Open Shortest Path First)
PIM-DM (Protocol Independent Multicast — dense mode)
  • редкий режим (sparse mode):
CBT (Core-based trees[англ.])
PIM-SM (Protocol Independent Multicast — sparse mode)

В сетях с подвижными узлами:

MoM (Mobile Multicast)
MMA (Multicast by Multicast Agent)
MobiCast[англ.]
MRMP (Maximum-Residual Multicast Protocol[англ.])

Xcast[англ.] (explicit multi-unicast) — особый протокол мультивещания не использующий мультикастные группы. Хорошо работает в небольших группах.

Протоколы, использующие мультивещание

multicast NTP, Multicast BGP[англ.], Multicast DNS[англ.], Multicast File Transfer Protocol, Pragmatic General Multicast, Multicast router discovery[англ.], Narada multicast protocol[англ.], Gossip protocol[англ.], SMART Multicast[англ.], Scalable Reliable Multicast[англ.], Shortest Path Bridging (SPB) (IEEE 802.1aq), Cisco Group Multicast Protocol, Simple Multicast Routing Protocol, Multiple Registration Protocol.

Сервисы и технологии

См. также

Ссылки

Источник — https://xn--h1ajim.xn--p1ai/index.php?title=Мультивещание&oldid=10388133