Wat is multicast?

Multicasting is een methode om gegevens van één bron naar meerdere bestemmingen tegelijkertijd te verzenden.In tegenstelling tot Unicast, waar gegevens worden verzonden naar een enkele ontvanger of uitzending, waar gegevens worden verzonden naar alle apparaten op een netwerk, verzendt multicasting alleen gegevens naar een geselecteerde groep ontvangers die geïnteresseerd zijn in de informatie, waardoor het bijzonder nuttig is voor applicaties zoals zoals Applications LikeVideo streaming en online gamen.

In dit artikel zullen we behandelen hoe multicast werkt, de verschillende protocollen, beste use cases en meer.

Multicast -protocollen

Multicast -protocollen zijn ontworpen om de distributie van gegevens aan meerdere ontvangers tegelijk te beheren en te optimaliseren, waardoor de bandbreedte wordt bespaard, netwerkcongestie te verminderen en volledige gegevensoverdracht te garanderen.

Er zijn verschillende multicast -protocollen, die elk in staat zijn om samen te werken en tegelijkertijd specifieke aspecten van multicast -communicatie aan te pakken.Hier zijn enkele hoofdprotocollen om op de hoogte te zijn van:

IGMP (Internet Group Management Protocol)

IGMP is cruciaal voor het beheren van multicast -groepslidmaatschappen op IPv4 -netwerken.Apparaten die geïnteresseerd zijn in het ontvangen van multicast -gegevens verzenden IGMP -rapporten naar hun lokale routers, wat aangeeft welke multicast -groepen ze willen toetreden door de juiste klasse D IP -adressen op te geven.Routers gebruiken IGMP om deze groepslidmaatschappen bij te houden en ervoor te zorgen dat multicast -pakketten alleen worden doorgestuurd naar de netwerksegmenten waar apparaten zijn geabonneerd op die groepen.

PIM (Protocol Independent Multicast)

PIM is een familie van multicast -routeringsprotocollen die worden gebruikt om het beste pad te bepalen voor het leveren van multicast -verkeer.Er zijn twee hoofdvarianten van PIM: PIM-SM (schaarse modus) en PIM-DM (dichte modus).

Pim-sm is ontworpen voor netwerken waar leden van multicastgroep veel verspreid zijn en multicast -gegevens niet vaak worden verzonden.Het bouwt een distributieboom die de multicast -bron alleen met de ontvangers verbindt wanneer dat nodig is, waardoor onnodige gegevensoverdracht wordt verminderd.

PIM-DM, aan de andere kant, is geschikt voor netwerken waar groepsleden dicht zijn verpakt en gegevens worden vaak verzonden.Het overspoelt het netwerk in eerste instantie met multicast -pakketten en snijdt vervolgens takken van de distributieboom die geen geïnteresseerde ontvangers hebben, waardoor een efficiënte gegevens wordt geleverd in omgevingen met een hoge multicast -activiteit.

MSDP (Multicast Source Discovery Protocol)

MSDP wordt gebruikt om interdomain multicast-communicatie mogelijk te maken, waardoor routers in verschillende domeinen informatie kunnen delen over actieve multicast-bronnen.Dit wordt meestal gebruikt naast PIM-SM om multicast-mogelijkheden uit te breiden over verschillende administratieve grenzen, waardoor multicast-gegevens efficiënt kunnen worden verzonden over meerdere autonome systemen (ASE's) op internet.MSDP zorgt ervoor dat bronnen in het ene domein kunnen worden ontdekt en toegankelijk kunnen worden door ontvangers in het andere, wat een breder bereik voor multicast -inhoud vergemakkelijkt.

DVMRP (afstandsvector multicast routering protocol)

DVMRP is een van de vroegste multicast -routeringsprotocollen.Het is gebaseerd op het afstandsvectorrouteringsalgoritme en is ontworpen om multicast-gegevensoverdracht in een netwerk te beheren door een kortste-path-boom te bouwen van de bron naar de ontvangers.DVMRP wisselt periodiek routeringsinformatie uit met aangrenzende routers om nauwkeurige routetabellen te handhaven, waardoor efficiënte en lusvrije multicast-gegevens leveren.

MOSPF (Multicast Open eerst kortste pad)

MOSPF is een uitbreiding van het OSPF -protocol (open kortste pad eerst) ter ondersteuning van multicast -routering.Het maakt gebruik van de Link-State-informatie van OSPF om de kortste-path-bomen voor multicast-groepen te berekenen, waardoor efficiënte en nauwkeurige gegevens wordt geleverd.MOSPF integreert naadloos met OSPF, waardoor het een geschikte keuze is voor netwerken die al OSPF gebruiken voor unicast -routing.

PGM (pragmatische algemene multicast)

PGM is een multicast transportprotocol dat ervoor zorgt dat gegevens betrouwbaar worden geleverd aan alle beoogde ontvangers.Het biedt mechanismen voor het detecteren van verloren pakketten en het aanvragen van hertransmissies, zodat alle multicast -ontvangers de volledige gegevensstroom ontvangen.PGM is met name nuttig in toepassingen waar gegevensintegriteit van cruciaal belang is, zoals bestandsoverdrachten en streamingmedia.

Hoe multicast werkt

Multicast gebruikt het klasse D -bereik (224.0.0.0 tot 239.255.255.255) van de IPv4 -adressysteem, die specifiek wordt aangeduid voor multicasting.Dit is hoe een apparaat, zoals een tv, multicasting gebruikt om gegevens te ontvangen, zoals on-demand video-inhoud van een kabelaanbieder:

1. Initiatie van het apparaat: De tv wil gegevens ontvangen (een tv-programma) die multicast is voor een specifieke groep ontvangers-bijvoorbeeld een on-demand evenement.

2. Deelnemen aan een multicast -groep: De tv stuurt een IGMP-rapport naar zijn lokale router, wat wijst op zijn interesse in het toetreden tot een bepaalde multicast-groep geïdentificeerd door een specifiek klasse D IP-adres dat is gereserveerd voor het on-demand evenement dat wordt aangeboden door de kabelaanbieder.

3. Router Management: Na ontvangst van het IGMP -rapport werkt de router zijn groepslidmaatschapsrecords bij.Het weet nu dat de tv op zijn netwerk geïnteresseerd is in het ontvangen van multicast -streams.

4. Multicast routing: Wanneer de kabelprovider gegevens genereert (bijv. Streaming van een on-demand gebeurtenis), verzendt deze een enkele kopie van het gegevenspakket met het multicast-bestemming IP-adres.Routers in het netwerk, met behulp van multicast -routeringsprotocollen zoals PIM, bepalen de beste paden om deze pakketten door te sturen om alle apparaten te bereiken die geïnteresseerd zijn in de multicast -groep.

5. Gegevens levering: Routers sturen multicast -pakketten alleen door naar de specifieke netwerksegmenten waar apparaten, zoals de tv, zijn geabonneerd op de multicast -groep.Deze gerichte leveringsbenadering minimaliseert netwerkcongestie en optimaliseert het gebruik van bandbreedte in vergelijking met het afzonderlijk verzenden van gegevens naar elk apparaat.

6. Apparaatontvangst: De tv, die eerder het IGMP-rapport heeft verzonden, ontvangt nu de multicast-gegevensstroom van de kabelaanbieder, waardoor deze het on-demand evenement kan streamen.

Multicast -toepassingen

Multicast wordt veel gebruikt in scenario's waarbij gegevens efficiënt moeten worden verdeeld onder meerdere ontvangers.Hier zijn enkele van de meest voorkomende toepassingen:

Media streaming: Multicast is de sleutel in IPTV (internetprotocol televisie) en live -uitzendingen.Hiermee kunnen streamingdiensten tegelijkertijd een enkele gegevensstroom gegevens naar meerdere abonnees verzenden, waardoor een efficiënt gebruik van bandbreedte en consistente levering van video-inhoud van hoge kwaliteit wordt gewaarborgd.

Videovergaderen: Voor grootschalige videogesprekken, webinars en virtuele vergaderingen ondersteunt multicast de gelijktijdige transmissie van audio- en videogegevens naar tal van deelnemers.Dit vermindert de belasting van servers en netwerken en zorgt voor een soepelere ervaring voor alle aanwezigen.

Bestandsverdeling: Multicast is ideaal voor het distribueren van software -updates, patches en grote bestanden naar meerdere apparaten.Bedrijven kunnen een enkel updatepakket naar alle computers binnen een netwerk verzenden, waardoor de vereiste tijd en bandbreedte aanzienlijk worden verkleind in vergelijking met het verzenden van individuele updates naar elk apparaat.

IoT -apparaten: Op het gebied van het Internet of Things (IoT) vergemakkelijkt multicast de communicatie tussen talloze sensoren, apparaten en centrale systemen.Een centraal systeem kan bijvoorbeeld besturingsopdrachten of firmware -updates naar alle IoT -apparaten in een netwerk tegelijkertijd verzenden, waardoor de efficiëntie en het reactievermogen worden verbeterd.

Voordelen van multicast

Multicast biedt verschillende voordelen, waardoor het een voorkeursmethode is voor gegevensverdeling in veel netwerkomgevingen.Deze voordelen zijn onder meer:

Efficiëntie: Multicast vermindert het bandbreedtegebruik aanzienlijk door een enkel pakket naar meerdere ontvangers te verzenden in plaats van gegevens voor elke ontvanger te dupliceren.Dit is met name belangrijk in netwerken met beperkte bandbreedte of hoge data -transmissie -vereisten.

Schaalbaarheid: Multicast is zeer schaalbaar en ondersteunt grote netwerken met veel ontvangers zonder een significante toename van het verbruik van bandbreedte of netwerkbelasting.Dit maakt het geschikt voor toepassingen waarbij duizenden of zelfs miljoenen gebruikers betrokken zijn, zoals live-uitzendingen of grootschalige softwaredistributies.

Verminderde netwerkbelasting: Door de last op de afzender en de algehele netwerkinfrastructuur te verminderen, zorgt Multicast voor een efficiëntere gegevensoverdracht.Deze vermindering van de netwerkbelasting vertaalt zich in een lagere latentie, hogere doorvoer en een stabielere netwerkomgeving.

Multicast -uitdagingen en beperkingen

Hoewel multicast veel voordelen biedt, biedt het ook uitdagingen die moeten worden aangepakt voor een succesvolle implementatie.Het begrijpen van deze uitdagingen kan helpen bij het plannen en onderhouden van efficiënte en beveiligde multicast -netwerken.

Compatibiliteit: Een van de belangrijkste uitdagingen met multicast is dat niet alle netwerkapparaten en infrastructuur het ondersteunen.Oudere routers, schakelaars en netwerkkaarten hebben mogelijk geen multicast -mogelijkheden, die upgrades of vervangingen vereisen om multicast -functionaliteit mogelijk te maken.

Configuratiecomplexiteit: Het opzetten en beheren van een multicast -netwerk kan complex zijn.Het vereist zorgvuldige planning, precieze configuratie en voortdurend onderhoud om ervoor te zorgen dat multicast -verkeer efficiënt stroomt en alle beoogde ontvangers bereikt.Misverbonden kunnen leiden tot problemen zoals netwerklussen, overmatig verkeer of onvolledige gegevenslevering.

Betrouwbaarheidsproblemen: Pakketverlies kan een belangrijk probleem zijn in netwerken die multicast niet native ondersteunen of onvoldoende multicast -ondersteuning hebben.In tegenstelling tot Unicast, waar verloren pakketten opnieuw kunnen worden verzonden, bevat multicast geen inherent mechanismen voor pakketherstel, wat kan leiden tot gegevensverlies als de netwerkomstandigheden niet optimaal zijn.

Beveiligingsoverwegingen

Multicast -netwerken kunnen kwetsbaar zijn voor ongeautoriseerde toegang als er geen juiste beveiligingsmaatregelen aanwezig zijn.Indringers kunnen mogelijk lid worden van multicast -groepen en gegevens onderscheppen die bedoeld zijn voor legitieme ontvangers, wat leidt tot datalekken en privacykwesties.

Het implementeren van codering en toegangscontroles kan multicast verkeer veiligstellen en beschermen tegen ongeautoriseerde toegang.Encryptie zorgt ervoor dat zelfs als multicast -pakketten worden onderschept, de gegevens onleesbaar blijven voor niet -geautoriseerde gebruikers.Toegangscontroles, zoals IGMP Snooping en Multicast Group Management, help ervoor te zorgen dat alleen geautoriseerde apparaten lid kunnen worden van multicast -groepen en multicast -gegevens kunnen ontvangen.