Что такое многоадресная IP-маршрутизация?

Многоадресная маршрутизация включает в себя отправку одного и того же сообщения многим конечным точкам. Возможно, вам потребуется реализовать многоадресную маршрутизацию, если в вашей компании работает средство видеоконференцсвязи или если у вас есть средства аудиочата, которые включают разговоры между группами. Все маршрутизаторы способны управлять многоадресной маршрутизацией, и настроить эту функцию довольно просто..

многоадресного Метод не отправляет сообщение на все адреса в сегменте сети, то есть вещания. Еще один термин, который вам нужно знать, это «одноадресный.«Это означает маршрутизацию пакета на один адрес. Одноадресная передача – это стандартная концепция транспорта, которая включает в себя отправку пакета из одного источника в один пункт назначения через маршрутизаторы. При многоадресной передаче пакет должен быть реплицирован и отправлен из одного источника во многие пункты назначения..

Переадресация по обратному пути

Вы, вероятно, знаете, что все сетевые передачи следуют наборам правил, которые известны как протоколы. Основной целью алгоритма маршрутизации является пересылка пакетов через маршрутизаторы на адрес назначения, который записывается в заголовок пакета. Многоадресные процедуры немного отличаются. Пакет также имеет адрес источника, записанный в его заголовке, и при пересылке многоадресного пакета маршрутизаторы используют методологию, которая предназначена для забрать пакет из источника. Это сложная концепция, потому что вы можете подумать, что единственный способ, по которому пакет может перемещаться по сети, – это движение к указанному месту назначения..

Методология, используемая для многоадресной IP-маршрутизации, называется «переадресация по обратному пути.Справочная таблица для маршрутизатора сообщает ему, на какой из его интерфейсов он должен скопировать пакет, чтобы переслать пакет на IP-адрес, содержащийся в поле назначения в заголовке пакета. В переадресации обратного пути таблица маршрутизатора немного отличается. Каждая запись показывает восходящий интерфейс и нисходящий интерфейс. Восходящий интерфейс является точкой приема пакетов прибывающий от многоадресного отправителя. Нисходящий интерфейс является точкой выхода для любого пакета, поступающего на данный восходящий интерфейс.

В таблице маршрутизации переадресации обратного пути будет много записей для одного и того же источника. Вот как пакет отправляется много раз. Когда маршрутизатор получает пакет в вышестоящем интерфейсе, он сортирует свою таблицу маршрутизации и находит все записи маршрутизации, которые содержат сопоставление, куда направлять пакеты из этого источника.. Эти пути сгруппированы по интерфейсу, поэтому вместо адреса источника и получателя результирующие записи будут представлять список уникальных входящих и исходящих пар интерфейса. Во всех парах входящий интерфейс будет одинаковым.

Маршрутизатор считывает первую запись для этого вышестоящего интерфейса и отправляет пакет соответствующему нисходящему интерфейсу в этой записи. Однако работа не завершена, потому что она собрала несколько записей для этого вышестоящего интерфейса. Таким образом, он читает следующую запись, собранную при поиске в таблице, и отправляет пакет в нисходящий интерфейс в этой записи таблицы. Маршрутизатор продолжает работать до тех пор, пока не закончатся записи, соответствующие интерфейсу восходящего потока, на который поступил пакет. таким образом, один пакет прибыл в маршрутизатор и был разослан несколько раз.

Сборка таблицы маршрутизации

Направления для многоадресного пакета помещаются в таблицу маршрутизации по запросу. То есть конечные точки, которые ожидают приема пакетов от многоадресного источника, уведомляют маршрутизатор о своем интересе. Это похоже на услугу подписки. Таким образом, вместо того, чтобы отправлять многоадресную рассылку, информирующую маршрутизатор «отныне, каждый отправляемый мной пакет должен отправляться в A, B, C и D», каждый из этих получателей отправляет маршрутизатору сообщение «Я хочу копия всего, что вы получаете от Z. »Итак, вот как« переадресация обратного пути »получает свое имя – маршрут не организован как отправка к месту назначения, он генерируется как извлечение из источника.

Протоколы многоадресной IP-маршрутизации

Как видно из описания работы многоадресной маршрутизации, Есть два этапа создания многоадресного пути. Первый – это процесс подписки, при котором получатели регистрируют свои сетевые IP-адреса в группе. Эта процедура изложена в Протокол управления интернет-группами (IGMP), который работает для адресов IPv4. Процесс подписки на адреса IPv6 продиктован Discovery Multicast Listener протокол (MLD). В совокупности протоколы регистрации для многоадресной пересылки называются «протоколы обнаружения членства в многоадресной группе».

Исследователи постоянно ищут лучшие способы управления связью, поэтому всегда разрабатываются новые протоколы для любых сетевых задач. Существуют и другие протоколы обнаружения членства в группах многоадресной рассылки, но IGMP и MLD – это те, которые сегодня широко используются. Аналогичным образом, существует много теоретических протоколов для второй фазы многоадресной маршрутизации, которая представляет собой фактическую передачу сообщений. Однако система, которая реализована практически на всех работающих сегодня маршрутизаторах, называется Независимая от протокола Multicast (ПИМ).

Дублирование пакетов

Пакет дублируется только в точке, где маршруты к получателям разделены. Вот почему маршрутизатор считывает имя интерфейса из своей таблицы маршрутизации, а не адреса назначения. Таким образом, если несколько получателей находятся за пределами следующего маршрутизатора, маршрутизатор пересылки отправит только одну копию этому промежуточному маршрутизатору. Все маршрутизаторы в пути имеют записи таблицы маршрутизации для этого многоадресного маршрута..

Результатом использования интерфейсов, а не адресов при пересылке многоадресных пакетов, является то, что эти пакеты дублируются только при разделении путей для нескольких получателей. Таким образом, если пять получателей находятся за пределами одного соседнего маршрутизатора, маршрутизатор пересылки отправляет только одну копию этому соседу. Это простое правило сводит трафик к минимуму. Это называется “многоадресная маршрутизация разреженного режима.»

Многоадресная маршрутизация в плотном режиме

Многоадресная маршрутизация разреженного режима очень эффективна и сводит сетевой трафик к минимуму. Однако есть вторая методология пересылки, о которой вам следует знать. Это называется “многоадресная маршрутизация в плотном режиме.Изначально плотный режим упрощает обращение к таблицам маршрутизации. Тем не менее, методология вскоре превращается в практически ту же систему, что и разреженный режим, что касается маршрутизаторов..

В плотном режиме принимающий маршрутизатор копирует все многоадресные пакеты, которые он получает каждый интерфейс что он имеет интерфейс, отличный от интерфейса, на котором он получил пакет. Следовательно, каждый маршрутизатор, к которому подключен этот узел, получит эти многоадресные пакеты. Уведомление о подписке проводится на маршрутизаторе, ближайшем к получателю. Если в сети несколько промежуточных маршрутизаторов, все они будут дублировать многоадресный пакет и отправлять его всем соседним маршрутизаторам.. Если у вас есть избыточность пути в вашей сети, этот метод может привести к большому количеству избыточного трафика, циркулирующего между маршрутизаторами.

Второй механизм в методологии плотного режима сокращает весь этот лишний трафик. Если маршрутизатор, который подключается к конечным точкам, не имеет получателей для многоадресного адреса в своей таблице маршрутизации, он уведомит соседние маршрутизаторы не отправлять ему пакеты для этого многоадресного адреса. Таким образом, в следующий раз, когда первый маршрутизатор в пути получит пакет от многоадресного отправителя, он перенаправит этот пакет на все свои интерфейсы, кроме тех, которые сказали ему не делать этого. В конце концов, этот метод отказа сокращает трафик до более или менее тех же уровней, которые наблюдаются при использовании метода разреженного режима. Плотный режим также упоминается как «затопление.«Сигнал отказа, отправляемый маршрутизаторами, называется«обрезать сообщение,” или “обрезка.»

Следующие протоколы используют плотный режим:

• Протокол многоадресной маршрутизации по вектору расстояния (DVMRP)
• Многоадресный открытый кратчайший путь первым (MOSPF)
• Плотный режим PIM

Хотя сценарий плотного режима вскоре заполнит таблицу маршрутизации, она склонна к петлям обратной связи и может вызвать проблемы в сети при ее первом внедрении, поэтому безопаснее избегать этой опции.

Многоадресные IP-адреса

Система управления сетью TCP / IP назначает уникальный адрес каждому узлу, подключенному к сети. Этот адрес должен быть уникальным в пределах адресного пространства, поэтому адреса в локальной сети должны быть уникальными только в этой частной сети а не во всем мире.

Адресное пространство включает в себя диапазон адресов, которые зарезервированы для многоадресной маршрутизации. По сути, многоадресные IP-адреса создают фантомные устройства. Существует адрес, на который другие устройства могут отправлять сообщения, но этот адрес не представляет физическое устройство. Вместо этого он представляет группу многоадресной рассылки.

Для настройки многоадресной группы сначала необходимо выделить уникальный IP-адрес для этого. Как только этот адрес идентифицирует группу, эти заинтересованные получатели могут сообщить маршрутизатору о своем включении в группу..

Когда узел отправляет сообщение для распространения всем членам группы, пакеты этих сообщений направляются на IP-адрес, который представляет эту группу. Маршрутизатор ссылается на членов этой группы и отправляет копию входящего пакета в нисходящие интерфейсы, которые представляют членов группы.

Если вы используете классическую IP-адресацию, вы должны знать, что многоадресные адреса Класс D. Они занимают диапазон адресов от 222.0.0.0 до 239.255.255.255. Этот блок делится далее на диапазоны задач с адресами от 222.0.0.0 до 224.0.0.225, зарезервированными для локальной подсети. Все адреса многоадресной рассылки IPv6 имеют префикс «Ф.Ф..»

Реализация многоадресной IP-маршрутизации

К счастью, практически нет обстоятельств, когда вам нужно было бы настроить непосредственную многоадресную маршрутизацию напрямую. Все многоадресные сообщения управляются приложениями, такой как система видеоконференций. Поэтому для реализации многоадресной маршрутизации в сети требуется небольшое ручное вмешательство..

Большая часть работы по выполнению многоадресной маршрутизации происходит на маршрутизаторе. Все сетевые маршрутизаторы имеют эту возможность. И приложение, и маршрутизатор будут связываться через IGMP. Ваш маршрутизатор может быть поставлен с отключенными возможностями многоадресной маршрутизации. Однако любое приложение, которому требуется эта возможность, проверит маршрутизатор для вас в точке установки.

В качестве приложения конечного пользователя средство многоадресной рассылки редко предоставляет пользователю возможность выбора IP-адреса для группы. Администратор, который создает группу, должен дать группе осмысленное имя, и приложение свяжет это имя со следующим доступным многоадресным IP-адресом.

Если вы используете DHCP для распределения IP-адресов в своей сети, вам не нужно беспокоиться о конфликтах многоадресных адресов. DHCP-серверы не будут распределять адреса внутри многоадресного IP-адреса для реальных устройств.

Многоадресная сетевая активность

Даже если вы обязательно используете Разреженный режим в своей реализации многоадресной рассылки вы должны знать, что интерактивная активность многоадресной рассылки создает большой сетевой трафик. Это особенно верно для аудио и видео приложений конференц-связи.

Эти системы не только увеличивают нагрузку на трафик, но и критичны по времени. Живые, интерактивные приложения нуждаются в том, чтобы их трафик доставлялся немедленно. Они не могут ждать буферизации на сетевых устройствах, через которые проходит трафик.

Многоадресная маршрутизация в интернете

Многоадресная маршрутизация не ограничивается частными сетями. Вы также можете использовать этот метод, чтобы обратиться к удаленным сайтам и клиентам обслуживания через методологию. В настоящее время существует много бизнес-ситуаций, в которых используется многоадресная маршрутизация. Это включает IPTV и онлайн учебные курсы. Однако в этих случаях рекомендуется, чтобы ваш бизнес подписывался на облачную многоадресную платформу, а не пытался управлять всем этим интернет-трафиком из вашей собственной сети..

Вопросы многоадресной маршрутизации

Особенно важно проверить емкость вашей сети перед внедрением любого многоадресного приложения. Если вы не можете позволить себе расширить пропускную способность сети, вам следует меры по ограничению трафика, такие как качество обслуживания на основе классов (QoS). Измерение использования полосы пропускания и анализ новых сценариев использования требуют вспомогательных инструментов. Итак, вы должны рассмотреть возможность покупки анализатор сетевого трафика. Вы также должны следить за состоянием своих сетевых устройств, чтобы предотвратить возможные точки отказа в сети, поэтому рассмотрите возможность установки сетевой монитор также.

Используете ли вы многоадресную маршрутизацию в вашей сети? Приходилось ли вам что-то делать для его настройки или программное обеспечение для конференций, которое вы установили, настроило все это для вас? Оставьте сообщение в разделе комментариев ниже и поделитесь своим опытом с сообществом.