Che cos’è il routing IP multicast?

Il routing multicast comporta l’invio dello stesso messaggio a molti endpoint. Potrebbe essere necessario implementare il routing multicast se si dispone di una funzione di videoconferenza che opera presso la propria azienda o se si dispone di strutture di chat audio che comportano conversazioni tra gruppi. Tutti i router sono in grado di gestire il routing multicast ed è relativamente semplice impostare la funzionalità.

Il multicast Il metodo non invia un messaggio a tutti gli indirizzi su un segmento di rete, ovvero emittente. Un altro termine che devi conoscere è “unicast.”Ciò significa che instrada un pacchetto a un indirizzo. Unicast è il concetto di trasporto standard che prevede l’invio di un pacchetto da un’origine a una destinazione tramite router. Con multicast, il pacchetto deve essere replicato e inviato da una fonte a molte destinazioni.

Inoltro percorso inverso

Probabilmente sai che tutte le trasmissioni di rete seguono set di regole, che sono conosciute come protocolli. Lo scopo principale di un algoritmo di routing è di inoltrare i pacchetti attraverso i router all’indirizzo di destinazione che è scritto nell’intestazione del pacchetto. Le procedure multicast sono leggermente diverse. Il pacchetto ha anche l’indirizzo di origine scritto nella sua intestazione e durante l’inoltro di un pacchetto multicast, i router utilizzano una metodologia progettata per togli il pacchetto dalla fonte. Questo è un concetto difficile da immaginare perché penseresti che l’unico modo in cui un pacchetto possa spostarsi attraverso una rete sia viaggiare verso una determinata destinazione.

La metodologia utilizzata per il routing IP multicast si chiama “inoltro percorso inverso.”La tabella di riferimento per un router indica a quale delle sue interfacce dovrebbe copiare un pacchetto per inoltrare un pacchetto all’indirizzo IP contenuto nel campo di destinazione nell’intestazione del pacchetto. Nell’inoltro del percorso inverso, la tabella del router è leggermente diversa. Ogni record mostra un’interfaccia upstream e un’interfaccia downstream. L’interfaccia upstream è il punto di ricezione per i pacchetti in arrivo dal mittente multicast. L’interfaccia a valle è il punto di uscita per qualsiasi pacchetto che arriva all’interfaccia upstream fornita.

Ci saranno molti record in una tabella di routing di inoltro del percorso inverso per la stessa origine. Questo è il modo in cui il pacchetto viene inviato più volte. Quando il router riceve un pacchetto sull’interfaccia upstream, ordina attraverso la sua tabella di routing e trova tutti i record di routing che contengono una mappatura di dove inoltrare i pacchetti da quella sorgente. Questi percorsi sono raggruppati per interfaccia, quindi anziché l’indirizzo di origine e di destinazione, i record risultanti presenteranno un elenco di coppie di interfacce in entrata e in uscita uniche. In tutte le coppie, l’interfaccia in arrivo sarà la stessa.

Il router legge la prima voce per quell’interfaccia upstream e invia il pacchetto all’interfaccia downstream corrispondente in quel record. Tuttavia, il lavoro non è completo perché ha raccolto diversi record per quell’interfaccia a monte. Quindi legge il record successivo raccolto dalla ricerca della tabella e invia il pacchetto all’interfaccia downstream in quella voce della tabella. Il router continua fino a quando non ha esaurito i record che corrispondono all’interfaccia upstream su cui è arrivato il pacchetto. così, un pacchetto è arrivato al router ed è stato inviato più volte.

Assemblaggio della tabella di routing

Le destinazioni per un pacchetto multicast vengono inserite nella tabella di routing su richiesta. Ossia, gli endpoint che prevedono di ricevere pacchetti dalla sorgente multicast comunicano al router il loro interesse. È come un servizio di abbonamento. Quindi, piuttosto che la fonte di un multicast che informa il router “da ora in poi, ogni pacchetto che invio dovrebbe andare su A, B, C e D”, ciascuno di quei destinatari invia un messaggio al router dicendo “Voglio un copia di qualsiasi cosa tu riceva dalla Z. “Quindi, questo è il modo in cui” Inoltro percorso inverso “prende il nome – il percorso non è organizzato come push-out verso una destinazione, viene generato come pull-in da una sorgente.

Protocolli di routing IP multicast

Come puoi vedere dalla descrizione di come funziona il routing multicast, ci sono due fasi per creare un percorso multicast. Il primo è il processo di abbonamento in cui i destinatari registrano i loro indirizzi IP di rete nel gruppo. Questa procedura è descritta nel Protocollo di gestione del gruppo Internet (IGMP) che funziona per gli indirizzi IPv4. Il processo di abbonamento per gli indirizzi IPv6 è dettato dal Scoperta del listener multicast protocollo (MLD). Collettivamente, i protocolli di registrazione per l’inoltro multicast sono definiti “protocolli di individuazione dell’appartenenza al gruppo multicast”.

I ricercatori sono costantemente alla ricerca di modi migliori per gestire le comunicazioni e quindi ci sono sempre nuovi protocolli in fase di sviluppo per qualsiasi attività di rete. Esistono altri protocolli di rilevamento dell’appartenenza a gruppi multicast, ma IGMP e MLD sono i due che sono oggi in uso comune. Allo stesso modo, ci sono molti protocolli teorici in esame per la seconda fase del routing multicast, che è l’effettiva trasmissione di messaggi. Tuttavia, viene chiamato il sistema implementato su quasi tutti i router in funzione oggi Protocollo Multicast indipendente (PIM).

Duplicazione dei pacchetti

Il pacchetto viene duplicato solo nel punto in cui si dividono le rotte verso i destinatari. Questo è il motivo per cui il router legge il nome dell’interfaccia dalla sua tabella di routing anziché dagli indirizzi di destinazione. Pertanto, se diversi destinatari si trovano oltre il router successivo, il router di inoltro invierà solo una copia a quel router intermedio. Tutti i router nel percorso hanno voci della tabella di routing per quella route multicast.

Il risultato dell’uso di interfacce piuttosto che di indirizzi durante l’inoltro di pacchetti multicast è che tali pacchetti vengono duplicati solo quando i percorsi per più destinatari si dividono. Pertanto, se cinque destinatari si trovano oltre un router adiacente, il router di inoltro invia solo una copia a quel vicino. Questa semplice regola riduce al minimo il traffico. Questo è chiamato “routing multicast in modalità sparsa.”

Instradamento multicast in modalità densa

Il routing multicast in modalità sparsa è molto efficiente e riduce al minimo il traffico di rete. Tuttavia, esiste una seconda metodologia di inoltro che dovresti conoscere. Questo è chiamato “routing multicast in modalità densa.”Inizialmente, la modalità densa semplifica il riferimento alle tabelle di routing. Tuttavia, la metodologia si sviluppa presto praticamente nello stesso sistema della modalità sparsa per quanto riguarda i router.

In modalità densa, il router ricevente copia tutti i pacchetti multicast a cui riceve ogni interfaccia che ha altro che l’interfaccia su cui ha ricevuto il pacchetto. Perciò, ogni router a cui è collegato quel nodo riceverà quei pacchetti multicast. La notifica di abbonamento viene conservata sul router più vicino a un ricevitore. Se su una rete sono presenti più router intermedi, duplicheranno tutti il ​​pacchetto multicast e lo invieranno a tutti i router vicini. Se si dispone di ridondanza di percorso sulla rete, questo metodo può comportare la circolazione di molto traffico superfluo tra i router.

Un secondo meccanismo nella metodologia della modalità densa riduce tutto quel traffico superfluo. Se un router che si connette agli endpoint non ha alcun destinatario per un indirizzo multicast nella sua tabella di routing, notificherà ai router vicini di non inviare pacchetti per quell’indirizzo multicast. Quindi, la prossima volta che il primo router nel percorso riceve un pacchetto dal mittente multicast, inoltrerà quel pacchetto su tutte le sue interfacce diverse da quelle che gli hanno detto di non farlo. Alla fine, questo metodo di opt-out riduce il traffico a più o meno gli stessi livelli che si verificano con il metodo della modalità sparse. La modalità densa viene anche definita “allagamento.”Il segnale di opt-out inviato dai router è chiamato”messaggio di potatura,” o “potatura.”

I seguenti protocolli utilizzano la modalità densa:

• Distance Vector Multicast Routing Protocol (DVMRP)
• MOSPF (Multicast Open Shortest Path First)
• Modalità densa PIM

Sebbene lo scenario in modalità densa possa presto popolare la tabella di routing, è soggetta a cicli di feedback e può causare problemi in una rete quando viene implementata per la prima volta, quindi è più sicuro evitare questa opzione.

Indirizzi IP multicast

Il sistema TCP / IP di gestione della rete assegna un indirizzo univoco a ciascun nodo connesso alla rete. Tale indirizzo deve essere univoco all’interno dello spazio degli indirizzi, quindi gli indirizzi su una LAN devono essere univoci all’interno di quella rete privata e non in tutto il mondo.

Lo spazio degli indirizzi include un intervallo di indirizzi riservati per il routing multicast. In effetti, gli indirizzi IP multicast creano dispositivi fantasma. C’è un indirizzo a cui altri dispositivi possono inviare messaggi, ma quell’indirizzo non rappresenta un dispositivo fisico. Invece, rappresenta il gruppo multicast.

Per impostare un gruppo multicast, devi prima farlo allocare un indirizzo IP univoco per questo. Una volta che l’indirizzo identifica il gruppo, quei destinatari interessati possono quindi informare il router della loro inclusione nel gruppo.

Quando un nodo invia una comunicazione da distribuire a tutti i membri del gruppo, i pacchetti di tali messaggi vengono indirizzati all’indirizzo IP che rappresenta quel gruppo. Il router fa riferimento ai membri di quel gruppo e invia una copia del pacchetto in arrivo alle interfacce a valle che rappresentano i membri del gruppo.

Se segui un indirizzo IP di classe, dovresti sapere che lo sono gli indirizzi multicast Classe D. Occupano un intervallo di indirizzi da 222.0.0.0 a 239.255.255.255. Questo blocco è ulteriormente suddiviso in intervalli di attività con gli indirizzi da 222.0.0.0 a 224.0.0.225 riservati per la sottorete locale. Tutti gli indirizzi multicast IPv6 hanno il prefisso “ff.”

Implementazione del routing IP multicast

Fortunatamente, non ci sono quasi circostanze in cui è necessario configurare direttamente il routing multicast grezzo. Tutte le comunicazioni multicast sono gestite da app, come un sistema di videoconferenza. Pertanto, è necessario un piccolo intervento manuale per implementare il routing multicast sulla rete.

La maggior parte del lavoro per realizzare il routing multicast avviene sul router. Tutti i router di rete hanno questa capacità. Sia l’app che il router comunicheranno tramite IGMP. Il router potrebbe essere fornito con funzionalità di routing multicast disattivate. Tuttavia, qualsiasi applicazione che richiede questa funzione controllerà il router al momento dell’installazione.

Come applicazione per l’utente finale, una funzione multicast raramente offre all’utente l’opzione di quale indirizzo IP utilizzare per un gruppo. L’amministratore che crea un gruppo sarà tenuto a dare al gruppo un nome significativo, e l’applicazione assocerà quel nome al prossimo indirizzo IP multicast disponibile.

Se utilizzi DHCP per le allocazioni di indirizzi IP sulla tua rete, non devi preoccuparti di scontri di indirizzi multicast. I server DHCP non assegneranno gli indirizzi all’interno dell’indirizzo IP multicast ai dispositivi reali.

Attività di rete multicast

Anche se ti assicuri di usare Modalità sparsa nell’implementazione multicast, è necessario tenere presente che l’attività multicast interattiva crea molto traffico di rete. Ciò è particolarmente vero per le applicazioni di conferenza basate su audio e video.

Questi sistemi non solo aumentano il carico del traffico, ma sono critici in termini di tempo. Le applicazioni interattive dal vivo richiedono che il loro traffico sia recapitato immediatamente. Non possono attendere il buffering dei dispositivi di rete attraverso i quali passa il traffico.

Instradamento multicast su Internet

Il routing multicast non è limitato alle reti private. È inoltre possibile utilizzare questo metodo per contattare siti remoti e fornire assistenza ai clienti attraverso la metodologia. Esistono numerosi casi aziendali che attualmente utilizzano il routing multicast. Questi includono IPTV e corsi di formazione online. In questi casi, tuttavia, è consigliabile che la tua azienda si abboni a una piattaforma multicast basata su cloud anziché cercare di gestire tutto il traffico terminato da Internet dalla tua rete.

Considerazioni sul routing multicast

È particolarmente importante controllare la capacità della rete prima di implementare qualsiasi applicazione multicast. Se non puoi permetterti di espandere la capacità della tua rete, allora dovresti esaminare l’implementazione misure di modellamento del traffico, come Quality of Service (QoS) di classe. Misurare l’utilizzo della larghezza di banda e analizzare nuovi scenari di utilizzo richiede strumenti di supporto. Quindi, dovresti considerare di acquistare a analizzatore del traffico di rete. Devi anche tenere d’occhio lo stato dei tuoi dispositivi di rete per evitare potenziali punti di errore sulla rete, quindi considera l’installazione un monitor di rete anche.

Utilizzi il routing multicast sulla tua rete? Hai dovuto fare qualcosa per configurarlo o il software per conferenze che hai installato ha impostato tutto per te? Lascia un messaggio nella sezione Commenti di seguito e condividi la tua esperienza con la community.