Was ist Multicast-IP-Routing?

Beim Multicast-Routing wird dieselbe Nachricht an viele Endpunkte gesendet. Möglicherweise müssen Sie Multicast-Routing implementieren, wenn in Ihrem Unternehmen eine Videokonferenzeinrichtung betrieben wird oder wenn Sie über Audio-Chat-Einrichtungen verfügen, die Gespräche zwischen Gruppen beinhalten. Alle Router sind in der Lage, Multicast-Routing zu verwalten, und es ist eine relativ einfache Aufgabe, die Funktion einzurichten.

Das Multicast Methode sendet keine Nachricht an alle Adressen in einem Netzwerksegment Rundfunk-. Ein weiterer Begriff, den Sie kennen müssen, ist „Unicast.Dies bedeutet, dass ein Paket an eine Adresse weitergeleitet wird. Unicast ist das Standardtransportkonzept, bei dem ein Paket über Router von einer Quelle an ein Ziel gesendet wird. Bei Multicast muss das Paket repliziert und von einer Quelle an mehrere Ziele gesendet werden.

Umgekehrte Pfadweiterleitung

Sie wissen wahrscheinlich, dass alle Netzwerkübertragungen Regelsätzen folgen, die als bekannt sind Protokolle. Das Hauptziel eines Routing-Algorithmus besteht darin, Pakete über Router an die Zieladresse weiterzuleiten, die in den Paket-Header geschrieben wird. Multicast-Verfahren sind etwas anders. In den Header des Pakets wird auch die Quelladresse geschrieben. Bei der Weiterleitung eines Multicast-Pakets verwenden Router eine Methode, die speziell dafür entwickelt wurde nimm das paket von der quelle weg. Es ist schwierig, sich dieses Konzept vorzustellen, da Sie denken, ein Paket könne sich nur in Richtung eines bestimmten Ziels über ein Netzwerk bewegen.

Die für das Multicast-IP-Routing verwendete Methode lautet „umgekehrter Pfad weiterleiten.”Die Referenztabelle für einen Router gibt an, auf welche seiner Schnittstellen er ein Paket kopieren soll, um ein Paket an die im Zielfeld im Paketkopf enthaltene IP-Adresse weiterzuleiten. Bei der umgekehrten Pfadweiterleitung sieht die Routertabelle etwas anders aus. Jeder Datensatz zeigt eine Upstream-Schnittstelle und eine Downstream-Schnittstelle. Die Upstream-Schnittstelle ist der Empfangspunkt für Pakete Ankunft vom Multicast-Absender. Die Downstream-Schnittstelle ist der Austrittspunkt für jedes Paket, das an der angegebenen Upstream-Schnittstelle ankommt.

In einer Umkehrpfadweiterleitungstabelle für dieselbe Quelle befinden sich viele Datensätze. Auf diese Weise wird das Paket mehrmals gesendet. Wenn der Router ein Paket über die Upstream-Schnittstelle empfängt, sortiert er seine Routing-Tabelle und findet alle Routing-Datensätze, die eine Zuordnung dazu enthalten, wohin Pakete von dieser Quelle weitergeleitet werden sollen. Diese Pfade sind nach Schnittstellen gruppiert, Anstelle der Quell- und Zieladresse wird in den resultierenden Datensätzen eine Liste eindeutiger eingehender und ausgehender Schnittstellenpaare angezeigt. In allen Paaren ist die eingehende Schnittstelle dieselbe.

Der Router liest den ersten Eintrag für diese Upstream-Schnittstelle und sendet das Paket an die entsprechende Downstream-Schnittstelle in diesem Datensatz. Die Arbeit ist jedoch nicht abgeschlossen, da für diese Upstream-Schnittstelle mehrere Datensätze erfasst wurden. Es liest also den nächsten Datensatz, der von der Tabellensuche gesammelt wurde, und sendet das Paket an die Downstream-Schnittstelle in diesem Tabelleneintrag. Der Router geht so lange weiter, bis ihm die Datensätze ausgehen, die mit der Upstream-Schnittstelle übereinstimmen, auf der das Paket eingegangen ist. Somit, Ein Paket ist am Router angekommen und wurde mehrmals gesendet.

Zusammenstellen der Routing-Tabelle

Ziele für ein Multicast-Paket werden auf Anfrage in die Routing-Tabelle aufgenommen. Das heißt, die Endpunkte, die Pakete von der Multicast-Quelle erwarten, benachrichtigen den Router über ihr Interesse. Es ist wie ein Abo-Service. Anstatt die Quelle eines Multicasts anzugeben, der den Router darüber informiert, dass „von nun an jedes von mir gesendete Paket an A, B, C und D gesendet werden sollte“, sendet jeder dieser Empfänger eine Nachricht an den Router mit der Aufschrift „Ich möchte a Kopie von allem, was Sie von Z erhalten. “So erhält„ Reverse Path Forwarding “seinen Namen – Die Route ist nicht als Push-Out zu einem Ziel organisiert, sondern wird als Pull-In von einer Quelle generiert.

Multicast-IP-Routing-Protokolle

Wie Sie der Beschreibung entnehmen können, funktioniert das Multicast-Routing, Das Erstellen eines Multicast-Pfads besteht aus zwei Phasen. Der erste ist der Abonnementprozess, bei dem Empfänger ihre Netzwerk-IP-Adressen in der Gruppe registrieren. Diese Vorgehensweise ist in der beschrieben Internet Group Management Protocol (IGMP), der für IPv4-Adressen arbeitet. Der Anmeldevorgang für IPv6-Adressen wird durch die vorgegeben Multicast Listener Discovery Protokoll (MLD). Zusammen werden die Registrierungsprotokolle für die Multicastweiterleitung als “Multicast-Gruppenmitgliedschaftserkennungsprotokolle” bezeichnet.

Die Forscher sind ständig auf der Suche nach besseren Möglichkeiten, die Kommunikation zu verwalten. Daher werden für jede Netzwerkaufgabe ständig neue Protokolle entwickelt. Es gibt andere Protokolle zur Erkennung von Multicast-Gruppenmitgliedschaften, aber IGMP und MLD sind die beiden heute gebräuchlichen Protokolle. In ähnlicher Weise gibt es viele theoretische Protokolle, die für die zweite Phase des Multicast-Routings in Betracht gezogen werden, nämlich die tatsächliche Übertragung von Nachrichten. Es wird jedoch das System genannt, das auf nahezu allen heute in Betrieb befindlichen Routern implementiert ist Protokollunabhängiges Multicast (PIM).

Paketduplizierung

Das Paket wird nur an dem Punkt dupliziert, an dem sich die Routen zu den Empfängern teilen. Aus diesem Grund liest der Router den Schnittstellennamen aus seiner Routing-Tabelle und nicht die Zieladressen. Wenn sich also mehrere Empfänger jenseits des nächsten Routers befinden, sendet der Weiterleitungsrouter nur eine Kopie an diesen Zwischenrouter. Alle Router im Pfad haben Routing-Tabelleneinträge für diese Multicast-Route.

Die Verwendung von Schnittstellen anstelle von Adressen bei der Weiterleitung von Multicast-Paketen hat zur Folge, dass diese Pakete nur dann dupliziert werden, wenn sich die Pfade für mehrere Empfänger teilen. Wenn sich also fünf Empfänger hinter einem benachbarten Router befinden, sendet der Weiterleitungsrouter nur eine Kopie an diesen Nachbarn. Diese einfache Regel reduziert den Datenverkehr auf ein Minimum. Das nennt man “Multicast-Routing im Sparse-Modus.”

Multicast-Routing im dichten Modus

Multicast-Routing im Sparse-Modus ist sehr effizient und reduziert den Netzwerkverkehr auf ein Minimum. Es gibt jedoch eine zweite Weiterleitungsmethode, die Sie kennen sollten. Das nennt man “Multicast-Routing im dichten Modus.„Der dichte Modus vereinfacht zunächst den Bezug zu Routing-Tabellen. Die Methodik entwickelt sich jedoch bald zu praktisch demselben System wie der Sparse-Modus für Router.

Im dichten Modus kopiert der empfangende Router alle Multicast-Pakete, an die er empfängt jede Schnittstelle dass es eine andere Schnittstelle als die Schnittstelle hat, an der es das Paket empfangen hat. Deshalb, Jeder Router, mit dem dieser Knoten verbunden ist, empfängt diese Multicast-Pakete. Die Abonnementbenachrichtigung wird an dem Router gespeichert, der einem Empfänger am nächsten liegt. Befinden sich in einem Netzwerk mehrere Zwischenrouter, duplizieren diese das Multicast-Paket und senden es an alle benachbarten Router weiter. Wenn Sie in Ihrem Netzwerk über Pfadredundanz verfügen, kann diese Methode dazu führen, dass viel überflüssiger Datenverkehr zwischen den Routern zurückfließt.

Ein zweiter Mechanismus in der Dichtemodus-Methodik verringert den gesamten überflüssigen Verkehr. Wenn ein Router, der eine Verbindung zu Endpunkten herstellt, keine Empfänger für eine Multicast-Adresse in seiner Routing-Tabelle hat, benachrichtigt er die benachbarten Router, keine Pakete für diese Multicast-Adresse zu senden. Wenn der erste Router im Pfad das nächste Mal ein Paket vom Multicast-Absender erhält, wird dieses Paket an alle Schnittstellen weitergeleitet, die nicht dazu aufgefordert wurden. Letztendlich reduziert diese Opt-out-Methode den Datenverkehr auf mehr oder weniger die gleichen Werte wie im Sparse-Modus. Der dichte Modus wird auch alsÜberschwemmung.”Das von Routern gesendete Opt-Out-Signal wird als”Prune-Nachricht,” oder “Beschneidung.”

Die folgenden Protokolle verwenden den Dichtemodus:

• DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol)
• Multicast Open Shortest Path First (MOSPF)
• PIM-Dichtemodus

Obwohl das Szenario mit dichtem Modus bald die Routing-Tabelle füllen wird, ist es anfällig für Rückkopplungsschleifen und kann Probleme in einem Netzwerk verursachen, wenn es zum ersten Mal implementiert wird. Daher ist es sicherer, diese Option zu vermeiden.

Multicast-IP-Adressen

Das TCP / IP-System der Netzwerkverwaltung weist jedem mit dem Netzwerk verbundenen Knoten eine eindeutige Adresse zu. Diese Adresse muss innerhalb des Adressraums eindeutig sein Die Adressen in einem LAN müssen nur innerhalb dieses privaten Netzwerks eindeutig sein und nicht auf der ganzen Welt.

Der Adressraum enthält einen Adressbereich, der für das Multicast-Routing reserviert ist. Multicast-IP-Adressen erzeugen effektiv Phantomgeräte. Es gibt eine Adresse, an die andere Geräte Nachrichten senden können, diese Adresse steht jedoch nicht für ein physisches Gerät. Stattdessen wird die Multicast-Gruppe dargestellt.

Um eine Multicast-Gruppe einzurichten, müssen Sie zuerst Vergeben Sie eine eindeutige IP-Adresse dafür. Sobald diese Adresse die Gruppe identifiziert, können diese interessierten Empfänger den Router über ihre Aufnahme in die Gruppe informieren.

Wenn ein Knoten eine Kommunikation sendet, die an alle Mitglieder der Gruppe verteilt werden soll, werden die Pakete dieser Nachrichten an die IP-Adresse adressiert, die diese Gruppe darstellt. Der Router verweist auf die Mitglieder dieser Gruppe und sendet eine Kopie des eingehenden Pakets an die Downstream-Schnittstellen, die Gruppenmitglieder darstellen.

Wenn Sie klassischer IP-Adressierung folgen, sollten Sie wissen, dass es sich um Multicast-Adressen handelt Klasse D. Sie belegen einen Adressbereich von 222.0.0.0 bis 239.255.255.255. Dieser Block ist weiter unterteilt in Taskbereiche mit den Adressen 222.0.0.0 bis 224.0.0.225, die für das lokale Subnetz reserviert sind. Alle IPv6-Multicast-Adressen haben das Präfix „ff.”

Implementieren von Multicast-IP-Routing

Glücklicherweise gibt es so gut wie keine Umstände, unter denen Sie das Raw-Multicast-Routing direkt einrichten müssten. Die gesamte Multicast-Kommunikation wird von Apps verwaltet, wie ein Videokonferenzsystem. Daher sind nur wenige manuelle Eingriffe erforderlich, um Multicast-Routing in Ihrem Netzwerk zu implementieren.

Der Großteil der Arbeit für das Multicast-Routing erfolgt auf dem Router. Alle Netzwerkrouter verfügen über diese Funktion. Sowohl die App als auch der Router kommunizieren über IGMP. Ihr Router wird möglicherweise mit deaktivierten Multicast-Routing-Funktionen ausgeliefert. Jede Anwendung, die diese Funktion benötigt, überprüft den Router jedoch zum Zeitpunkt der Installation für Sie.

Als Endbenutzeranwendung bietet eine Multicast-Funktion dem Benutzer selten die Option, welche IP-Adresse für eine Gruppe verwendet werden soll. Der Administrator, der eine Gruppe erstellt, muss dies tun Geben Sie der Gruppe einen aussagekräftigen Namen, und die Anwendung ordnet diesen Namen der nächsten verfügbaren Multicast-IP-Adresse zu.

Wenn Sie DHCP für die Zuweisung von IP-Adressen in Ihrem Netzwerk verwenden, müssen Sie sich keine Gedanken über Multicast-Adressenkonflikte machen. DHCP-Server weisen realen Geräten keine Adressen innerhalb der Multicast-IP-Adresse zu.

Multicast-Netzwerkaktivität

Auch wenn Sie darauf achten, zu verwenden Sparse Mode In Ihrer Multicast-Implementierung sollten Sie sich bewusst sein, dass interaktive Multicast-Aktivitäten viel Netzwerkverkehr verursachen. Dies gilt insbesondere für Audio- und Videokonferenzanwendungen.

Diese Systeme erhöhen nicht nur die Verkehrslast, sondern sind auch zeitkritisch. Interaktive Live-Anwendungen müssen ihren Datenverkehr sofort bereitstellen. Sie können nicht auf die Pufferung auf den Netzwerkgeräten warten, die vom Datenverkehr durchlaufen werden.

Multicast-Routing im Internet

Multicast-Routing ist nicht auf private Netzwerke beschränkt. Mit dieser Methode können Sie auch entfernte Standorte erreichen und Kunden über die Methode bedienen. Es gibt eine Reihe von Geschäftsfällen, die derzeit Multicast-Routing verwenden. Diese beinhalten IPTV und Online-Schulungen. In diesen Fällen ist es jedoch ratsam, dass Ihr Unternehmen eine Cloud-basierte Multicast-Plattform abonniert, anstatt zu versuchen, den gesamten Internet-terminierten Datenverkehr von Ihrem eigenen Netzwerk aus zu verwalten.

Überlegungen zum Multicast-Routing

Es ist besonders wichtig, die Netzwerkkapazität zu überprüfen, bevor Sie eine Multicast-Anwendung implementieren. Wenn Sie es sich nicht leisten können, Ihre Netzwerkkapazität zu erweitern, sollten Sie sich mit der Implementierung befassen verkehrsgestaltende Maßnahmen, wie z. B. klassenbasierte Dienstgüte (QoS). Für die Messung der Bandbreitennutzung und die Analyse neuer Nutzungsszenarien sind unterstützende Tools erforderlich. Sie sollten also in Betracht ziehen, eine zu kaufen Netzwerkverkehrsanalysator. Sie müssen auch den Zustand Ihrer Netzwerkgeräte im Auge behalten, um potenzielle Fehlerquellen im Netzwerk auszuschließen. Ziehen Sie daher die Installation in Betracht ein Netzwerkmonitor auch.

Verwenden Sie Multicast-Routing in Ihrem Netzwerk? Mussten Sie etwas tun, um es einzurichten, oder hat die von Ihnen installierte Konferenzsoftware alles für Sie eingerichtet? Hinterlassen Sie eine Nachricht im Kommentarbereich unten und teilen Sie Ihre Erfahrungen mit der Community.