O que é roteamento IP multicast?

O roteamento de difusão seletiva envolve o envio da mesma mensagem para muitos pontos de extremidade. Pode ser necessário implementar o roteamento multicast se você tiver um recurso de videoconferência operando na sua empresa ou se tiver recursos de bate-papo por áudio que envolvam conversas entre grupos. Todos os roteadores são capazes de gerenciar o roteamento de difusão seletiva e é uma tarefa relativamente simples configurar a capacidade.

o multicast O método não envia uma mensagem para todos os endereços em um segmento de rede – ou seja, transmissão. Mais um termo que você precisa saber é “unicast.”Isso significa rotear um pacote para um endereço. Unicast é o conceito de transporte padrão que envolve o envio de um pacote de uma origem para um destino através de roteadores. Com o multicast, o pacote precisa ser replicado e enviado de uma fonte para vários destinos.

Encaminhamento de caminho reverso

Você provavelmente sabe que todas as transmissões de rede seguem conjuntos de regras, conhecidos como protocolos. O principal objetivo de um algoritmo de roteamento é encaminhar pacotes através de roteadores para o endereço de destino gravado no cabeçalho do pacote. Os procedimentos de difusão seletiva são um pouco diferentes. O pacote também possui o endereço de origem gravado em seu cabeçalho e, ao encaminhar um pacote multicast, os roteadores usam uma metodologia projetada para retire o pacote da fonte. Este é um conceito difícil de imaginar, porque você pensaria que a única maneira de um pacote se mover através de uma rede é viajar em direção a um determinado destino.

A metodologia usada para o roteamento IP multicast é chamada “encaminhamento de caminho reverso.A tabela de referência para um roteador indica em quais interfaces ele deve copiar um pacote para encaminhar um pacote para o endereço IP contido no campo de destino no cabeçalho do pacote. No encaminhamento de caminho reverso, a tabela do roteador é um pouco diferente. Cada registro mostra uma interface upstream e uma interface downstream. A interface upstream é o ponto de recebimento de pacotes chegando do remetente multicast. A interface downstream é o ponto de saída para qualquer pacote que chegue à interface upstream fornecida.

Haverá muitos registros em uma tabela de roteamento de encaminhamento de caminho reverso para a mesma origem. É assim que o pacote é enviado muitas vezes. Quando o roteador recebe um pacote na interface upstream, ele classifica sua tabela de roteamento e encontra todos os registros de roteamento que contêm um mapeamento de onde encaminhar pacotes dessa origem. Esses caminhos são agrupados por interface, portanto, em vez do endereço de origem e destino, os registros resultantes apresentarão uma lista de pares de interface de entrada e saída exclusivos. Em todos os pares, a interface recebida será a mesma.

O roteador lê a primeira entrada para essa interface upstream e envia o pacote para a interface downstream correspondente nesse registro. No entanto, o trabalho não está completo porque reuniu vários registros para essa interface upstream. Portanto, ele lê o próximo registro reunido pela pesquisa de tabela e envia o pacote para a interface downstream nessa entrada de tabela. O roteador continua funcionando até ficar sem registros correspondentes à interface upstream na qual o pacote chegou. portanto, um pacote chegou ao roteador e foi enviado várias vezes.

Montando a tabela de roteamento

Os destinos de um pacote multicast são colocados na tabela de roteamento, mediante solicitação. Ou seja, os terminais que esperam receber pacotes da fonte multicast notificam o roteador de seu interesse. É como um serviço de assinatura. Portanto, em vez da origem de um multicast que informa o roteador “a partir de agora, todos os pacotes que eu enviar devem ir para A, B, C e D”, cada um desses destinatários envia uma mensagem ao roteador dizendo “Eu quero um cópia de qualquer coisa que você receba de Z. ”Então, é assim que o“ encaminhamento de caminho reverso ”recebe esse nome – a rota não é organizada como push-out para um destino, é gerada como um pull-in de uma fonte.

Protocolos de roteamento IP multicast

Como você pode ver na descrição de como o roteamento multicast funciona, existem duas fases para criar um caminho multicast. O primeiro é o processo de assinatura em que os destinatários registram seus endereços IP de rede no grupo. Este procedimento está descrito no Protocolo de Gerenciamento de Grupo da Internet (IGMP) que opera para endereços IPv4. O processo de inscrição para endereços IPv6 é determinado pelo Descoberta do Ouvinte Multicast protocolo (MLD) Coletivamente, os protocolos de registro para encaminhamento multicast são denominados “protocolos de descoberta de associação ao grupo multicast”.

Os pesquisadores estão constantemente procurando maneiras melhores de gerenciar as comunicações e, portanto, sempre há novos protocolos em desenvolvimento para qualquer tarefa de rede. Existem outros protocolos de descoberta de associação de grupo multicast por aí, mas IGMP e MLD são os dois mais usados ​​atualmente. Da mesma forma, existem muitos protocolos teóricos em consideração para a segunda fase do roteamento multicast, que é a transmissão real de mensagens. No entanto, o sistema implementado em praticamente todos os roteadores em operação hoje é chamado Multicast independente de protocolo (PIM).

Duplicação de pacotes

Os pacotes são duplicados apenas no ponto em que as rotas para os destinatários se dividem. É por isso que o roteador lê o nome da interface na tabela de roteamento, e não nos endereços de destino.. Portanto, se vários destinatários estiverem além do próximo roteador, o roteador de encaminhamento enviará apenas uma cópia para esse roteador intermediário. Todos os roteadores no caminho possuem entradas da tabela de roteamento para essa rota multicast.

O resultado do uso de interfaces em vez de endereços ao encaminhar pacotes multicast é que esses pacotes são duplicados apenas quando os caminhos para vários destinatários se dividem. Portanto, se cinco destinatários estiverem além de um roteador vizinho, o roteador de encaminhamento enviará apenas uma cópia para esse vizinho. Essa regra simples mantém o tráfego no mínimo. Isso é chamado “roteamento multicast no modo esparso.”

Roteamento multicast no modo denso

O roteamento multicast no modo disperso é muito eficiente e mantém o tráfego da rede no mínimo. No entanto, existe uma segunda metodologia de encaminhamento que você deve conhecer. Isso é chamado “roteamento multicast no modo denso.Inicialmente, o modo denso simplifica a referência às tabelas de roteamento. No entanto, a metodologia logo se acumula praticamente no mesmo sistema do modo esparso no que diz respeito aos roteadores.

No modo denso, o roteador receptor copia todos os pacotes multicast que recebe para toda interface que possui uma interface diferente da qual recebeu o pacote. Portanto, todo roteador ao qual esse nó está conectado receberá esses pacotes multicast. A notificação de assinatura é mantida no roteador mais próximo de um receptor. Se houver vários roteadores intermediários em uma rede, todos duplicarão o pacote multicast e o enviarão a todos os roteadores vizinhos. Se você possui redundância de caminho na sua rede, esse método pode resultar em muito tráfego supérfluo circulando entre os roteadores.

Um segundo mecanismo na metodologia de modo denso reduz todo esse tráfego supérfluo. Se um roteador que se conecta aos pontos de extremidade não tiver nenhum destinatário para um endereço multicast em sua tabela de roteamento, ele notificará seus roteadores vizinhos para não enviarem pacotes para esse endereço multicast. Portanto, na próxima vez em que o primeiro roteador no caminho receber um pacote do remetente de difusão seletiva, ele encaminhará esse pacote para todas as suas interfaces, exceto as que disseram para não o fazer. Eventualmente, esse método de desativação reduz o tráfego para mais ou menos os mesmos níveis experimentados no método de modo esparso. O modo denso também é conhecido como “inundação.”O sinal de desativação enviado pelos roteadores é chamado de”ameixa mensagem,”Ou”poda.”

Os seguintes protocolos empregam o modo denso:

• Protocolo de roteamento de difusão seletiva de vetor de distância (DVMRP)
• Caminho mais curto aberto de multicast primeiro (MOSPF)
• Modo denso PIM

Embora o cenário do modo denso em breve tenha a tabela de roteamento preenchida, ela é propensa a loops de feedback e pode causar problemas em uma rede quando é implementada pela primeira vez, portanto, é mais seguro evitar essa opção..

Endereços IP multicast

O sistema TCP / IP de gerenciamento de rede aloca um endereço exclusivo para todos os nós conectados à rede. Esse endereço deve ser exclusivo dentro do espaço de endereço, para que os endereços em uma LAN só precisam ser exclusivos nessa rede privada e não em todo o mundo.

O espaço de endereço inclui um intervalo de endereços reservados para o roteamento multicast. Efetivamente, os endereços IP multicast criam dispositivos fantasmas. Há um endereço para o qual outros dispositivos podem enviar mensagens, mas esse endereço não representa um dispositivo físico. Em vez disso, representa o grupo multicast.

Para configurar um grupo multicast, primeiro é necessário alocar um endereço IP exclusivo por isso. Depois que esse endereço identificar o grupo, os destinatários interessados ​​poderão informar o roteador sobre sua inclusão no grupo..

Quando um nó envia uma comunicação a ser distribuída a todos os membros do grupo, os pacotes dessas mensagens são endereçados ao endereço IP que representa esse grupo. O roteador referencia os membros desse grupo e envia uma cópia do pacote recebido para as interfaces downstream que representam os membros do grupo.

Se você seguir o endereçamento IP classful, deve saber que os endereços multicast são Classe D. Eles ocupam um intervalo de endereços de 222.0.0.0 a 239.255.255.255. Esse bloco é dividido ainda mais em intervalos de tarefas com os endereços 222.0.0.0 a 224.0.0.225 reservados para a sub-rede local. Todos os endereços multicast IPv6 têm o prefixo “ff.”

Implementando o roteamento IP multicast

Felizmente, quase não existem circunstâncias em que você precisaria configurar o roteamento multicast bruto diretamente. Toda a comunicação multicast é gerenciada por aplicativos, como um sistema de videoconferência. Portanto, há pouca intervenção manual necessária para implementar o roteamento multicast na sua rede.

A maior parte do trabalho para fazer o roteamento multicast ocorrer no roteador. Todos os roteadores de rede têm esse recurso. O aplicativo e o roteador se comunicam via IGMP. Seu roteador pode ser enviado com os recursos de roteamento multicast desativados. No entanto, qualquer aplicativo que exija esse recurso verificará o roteador para você no ponto de instalação.

Como um aplicativo de usuário final, um recurso de difusão seletiva raramente apresenta ao usuário a opção de qual endereço IP usar para um grupo. O administrador que configurar um grupo será solicitado a dê ao grupo um nome significativo, e o aplicativo associará esse nome ao próximo endereço IP multicast disponível.

Se você opera o DHCP para alocações de endereços IP na sua rede, não precisa se preocupar com conflitos de endereços multicast. Servidores DHCP não alocam endereços dentro do endereço IP multicast para dispositivos reais.

Atividade de rede multicast

Mesmo se você tiver certeza de usar Sparse Mode na sua implementação de multicast, você deve estar ciente de que a atividade interativa de multicast cria muito tráfego de rede. Isso vale especialmente para aplicativos de conferência baseados em áudio e vídeo.

Esses sistemas não apenas aumentam a carga de tráfego, mas são críticos em termos de tempo. Aplicativos interativos e ao vivo precisam que seu tráfego seja entregue imediatamente. Eles não podem esperar pelo armazenamento em buffer nos dispositivos de rede pelos quais o tráfego passa.

Roteamento multicast na Internet

O roteamento multicast não se limita às redes privadas. Você também pode usar esse método para acessar sites remotos e atender clientes através da metodologia. Há vários casos de negócios que atualmente empregam roteamento de difusão seletiva. Esses incluem IPTV e cursos de treinamento online. Nesses casos, no entanto, é aconselhável que sua empresa assine uma plataforma multicast baseada em nuvem, em vez de tentar gerenciar todo esse tráfego terminado na Internet a partir de sua própria rede.

Considerações sobre roteamento de difusão seletiva

É particularmente importante verificar a capacidade da sua rede antes de implementar qualquer aplicativo multicast. Se você não puder expandir sua capacidade de rede, deverá implementar medidas de modelagem de tráfego, como Qualidade de serviço (QoS) baseada em classe. Medir a utilização da largura de banda e analisar novos cenários de uso requer ferramentas de suporte. Portanto, considere comprar um analisador de tráfego de rede. Você também precisa ficar de olho na saúde de seus dispositivos de rede para evitar possíveis pontos de falha na rede – considere instalar um monitor de rede também.

Você usa o roteamento multicast na sua rede? Você precisou fazer alguma coisa para configurá-lo ou o software de conferência que você instalou configurou tudo para você? Deixe uma mensagem na seção Comentários abaixo e compartilhe sua experiência com a comunidade.