Основные сведения о мультикастинге
Мультикастингом (multicasting) называется рассылка дейтаграмм группе получателей. Для идентификации групп используются специальные адреса получателя; эти адреса назначаются из класса D в диапазоне 224.0.0.0– 239.255.255.255. Дейтаграмма, направленная на групповой адрес, должна быть доставлена всем участникам группы. В дальнейшем в этой главе такие дейтаграммы мы будем называть групповыми.
Некоторые из групповых адресов зарезервированы для специальных групп (см. RFC-1700 или ). Например:
224.0.0.1 – все узлы в данной сети; 224.0.0.2 – все маршрутизаторы в данной сети; 224.0.0.5 – все OSPF-маршрутизаторы; 224.0.0.6 – выделенные OSPF-маршрутизаторы; 224.0.0.9 – маршрутизаторы RIP-2; 224.0.0.10 – IGRP-маршрутизаторы; 224.0.1.1 – получатели информации по протоколу точного времени NTP;
и так далее.
Все адреса в диапазоне 224.0.0.0 – 238.255.255.255 предназначены для использования в масштабе Интернет. Адреса вида 239.Х.Х.Х зарезервированы для внутреннего использования в частных сетях.
Приложения групповой рассылки дейтаграмм достаточно очевидны и перспективны: это рассылка новостей, трансляция радио- или видеопрограмм, дистанционное обучение, и т.п. Мультикастинг активно используется также и для передачи служебного трафика (маршрутной информации, сообщений службы точного времени и др.).
Групповая рассылка, по сравнению с индивидуальной, уменьшает нагрузку на сеть. Предположим, дейтаграмму следует отправить 500 получателям. Используя индивидуальную рассылку, отправитель должен сгенерировать 500 дейтаграмм, каждая из которых будет отправлена одному узлу. При мультикастинге отправитель создает одну дейтаграмму с групповым адресом назначения; по мере продвижения через сеть дейтаграмма будет дублироваться только на "развилках" маршрутов от отправителя к получателям. В лучшем случае – если таких развилок не будет, то есть, например, все получатели находятся в одной сети Ethernet, – экономия трафика будет 500-кратной. При этом сохраняются также вычислительные ресурсы промежуточных узлов.
Получателей дейтаграмм с определенным групповым адресом мы будем называть членами данной группы. Отметим, что отправитель групповой дейтаграммы не обязан знать индивидуальные IP-адреса получателей и не обязан быть членом группы.
Недостатком групповой рассылки является очевидная невозможность использования на транспортном уровне протокола TCP. Использование же протокола UDP влечет за собой все его недостатки: ненадежность доставки, отсутствие средств реагирования на заторы в сети и т.д. Кроме того, в отдельных случаях при изменении маршрутов рассылки групповые дейтаграммы могут не только теряться, но и дублироваться, и это должно учитываться приложениями.
Для организации IP-сети с поддержкой мультикастинга необходимо следующее (RFC-1112):
Мультикастинг поддерживается в реализациях TCP/IP всех современных операционных систем Что касается второго требования, то, например, в Ethernet существует специальный диапазон адресов для групповой рассылки IP-дейтаграмм: 01:00:5e:X:Y:Z, где ХYZ – младшие 23 бита IP-адреса. То есть, групповому IP-адресу 224.255.0.1 на уровне Ethernet будет соответствовать MAC-адрес 01:00:5e:7f:00:01. Необходимо отметить, что это соответствие не является однозначным: в тот же MAC-адрес будут преобразованы IP-адреса 225.255.0.1, ..., 239.255.0.1, 225.127.0.1, ..., 239.127.0.1.
Построение системы сетей с поддержкой мультикастинга является гораздо более сложной задачей, чем организация групповой рассылки в пределах одной IP-сети. Для продвижения групповых дейтаграмм от отправителя к получателям через систему сетей необходимо осуществлять маршрутизацию дейтаграмм. Однако по групповой дейтаграмме нельзя определить индивидуальные IP-адреса ее получателей, следовательно, использование обычной IP-маршрутизации и даже ее принципов не имеет смысла. Поэтому для маршрутизации групповых дейтаграмм были разработаны специальные методы и протоколы, которые будут рассмотрены ниже в этой главе.
Основным предположением, которое при этом делается, является то, что маршрутизатор знает, члены каких групп находятся в непосредственно подсоединенных к нему сетях. Таким образом, прежде чем перейти к вопросам маршрутизации групповых дейтаграмм, требуется разработать механизм регистрации членов групп на маршрутизаторе, к которому подключена их сеть. Этот механизм (протокол IGMP) рассмотрен в п. .
В настоящее время для использования групповой рассылки в масштабе глобальных сетей создается экспериментальная сеть MBONE. Точнее, это "надсеть" (overlay network), построенная поверх существующих сегментов Интернет. MBONE состоит из областей, маршрутизаторы которых используют различные протоколы маршрутизации, и ядра, в котором используется протокол DVMRP (см. п. ). Если между областями MBONE находятся маршрутизаторы, не поддерживающие мультикастинг, то для соединения таких областей применяется туннелирование: групповые дейтаграммы инкапсулируются в дейтаграммы индивидуальной адресации, передаваемые между пограничными маршрутизаторами рассматриваемых областей.
