マルチキャスト IP ルーティングとは何ですか?

マルチキャスト ルーティングには、同じメッセージを多くのエンドポイントに送信することが含まれます。会社でビデオ会議施設を運用している場合、またはグループ間の会話を伴う音声チャット施設がある場合は、マルチキャスト ルーティングの実装が必要になる場合があります。すべてのルーターはマルチキャスト ルーティングを管理でき、その機能を設定するのは比較的簡単な作業です。

のマルチキャストこのメソッドは、ネットワーク セグメント上のすべてのアドレスにメッセージを送信しません。放送。知っておくべきもう 1 つの用語は、「ユニキャスト」これは、パケットを 1 つのアドレスにルーティングすることを意味します。ユニキャストは、ルーターを介して 1 つの送信元から 1 つの宛先にパケットを送信する標準的なトランスポート概念です。マルチキャストでは、パケットを複製して 1 つの送信元から多くの宛先に送信する必要があります。

リバースパス転送

おそらく、すべてのネットワーク送信はルール セットに従っていることをご存知かと思います。プロトコル。ルーティング アルゴリズムの主な目的は、ルーターを介してパケット ヘッダーに書き込まれた宛先アドレスにパケットを転送することです。マルチキャストの手順は少し異なります。パケットのヘッダーには送信元アドレスも書き込まれており、マルチキャスト パケットを転送する際、ルーターは次のような方法を使用します。パケットを送信元から遠ざける。パケットがネットワーク上を移動できる唯一の方法は、指定された宛先に向かって移動することであると考えられるため、これは想定するのが難しい概念です。

マルチキャスト IP ルーティングに使用される方法は「」と呼ばれます。リバースパス転送」ルーターの参照テーブルは、パケット ヘッダーの宛先フィールドに含まれる IP アドレスにパケットを転送するために、どのインターフェイスにパケットをコピーする必要があるかを示します。リバース パス転送では、ルーター テーブルが少し異なります。各レコードにはアップストリーム インターフェイスとダウンストリーム インターフェイスが表示されます。。アップストリーム インターフェイスはパケットの受信ポイントですマルチキャスト送信者から到着します。ダウンストリーム インターフェイスは出口ポイントです指定されたアップストリーム インターフェイスに到着するパケット。

同じ送信元のリバース パス転送ルーティング テーブルには多数のレコードが存在します。このようにして、パケットが何度も送信されます。ルーターは、アップストリーム インターフェイスでパケットを受信すると、ルーティング テーブルを並べ替えて、その送信元からのパケットの転送先のマッピングを含むすべてのルーティング レコードを見つけます。これらのパスはインターフェイスごとにグループ化されていますしたがって、結果として得られるレコードには、送信元アドレスと宛先アドレスではなく、一意の受信インターフェイスと送信インターフェイスのペアのリストが表示されます。すべてのペアで、受信インターフェイスは同じになります。

ルーターは、そのアップストリーム インターフェイスの最初のエントリを読み取り、そのレコード内の対応するダウンストリーム インターフェイスにパケットを送信します。ただし、そのアップストリーム インターフェイスのレコードがいくつか収集されているため、作業は完了していません。したがって、テーブル検索によって収集された次のレコードを読み取り、そのテーブル エントリ内のダウンストリーム インターフェイスにパケットを送信します。ルーターは、パケットが到着した上流インターフェイスに一致するレコードがなくなるまで動作を続けます。したがって、1 つのパケットがルーターに到着し、数回にわたって送信されました。

ルーティングテーブルの組み立て

マルチキャスト パケットの宛先は、要求に応じてルーティング テーブルに追加されます。つまり、マルチキャスト ソースからパケットを受信することを期待しているエンドポイントは、ルーターにその旨を通知します。サブスクリプションサービスのようなものです。したがって、マルチキャストの送信元が「今後、送信するすべてのパケットは A、B、C、D に送信する必要があります」とルーターに通知するのではなく、各受信者がルーターに「私はZから受け取ったもののコピー。」これが「リバース パス転送」の名前の由来です。ルートは宛先へのプッシュアウトとして構成されておらず、ソースからのプルインとして生成されます。

マルチキャスト IP ルーティング プロトコル

マルチキャスト ルーティングの仕組みの説明からわかるように、マルチキャスト パスの作成には 2 つのフェーズがあります。 1 つ目は、受信者が自分のネットワーク IP アドレスをグループに登録するサブスクリプション プロセスです。この手順の概要は、インターネットグループ管理プロトコル(IGMP) IPv4 アドレスに対して動作します。 IPv6 アドレスのサブスクリプション プロセスは、マルチキャスト リスナーの検出プロトコル (十億）。マルチキャスト転送の登録プロトコルを総称して「マルチキャスト グループ メンバーシップ検出プロトコル」と呼びます。

研究者は通信を管理するためのより良い方法を常に模索しているため、あらゆるネットワーク タスクに対して常に新しいプロトコルが開発中です。マルチキャスト グループ メンバーシップ検出プロトコルは他にもありますが、現在一般的に使用されているのは IGMP と MLD の 2 つです。同様に、マルチキャスト ルーティングの第 2 フェーズ、つまり実際のメッセージの送信については、多くの理論上のプロトコルが検討されています。ただし、現在稼働しているほぼすべてのルーターに実装されているシステムは、プロトコルに依存しないマルチキャスト(PIM)。

パケットの重複

パケットは、受信者へのルートが分割される時点でのみ複製されます。これが、ルーターが宛先アドレスではなく、ルーティング テーブルからインターフェイス名を読み取る理由です。。したがって、複数の受信者が次のルーターを越えている場合、転送ルーターは 1 つのコピーのみをその中間ルーターに送信します。パス内のすべてのルーターには、そのマルチキャスト ルートのルーティング テーブル エントリがあります。

マルチキャスト パケットを転送するときにアドレスではなくインターフェイスを使用すると、複数の受信者のパスが分割された場合にのみそれらのパケットが複製されます。したがって、5 人の受信者が 1 つの隣接ルーターを超えている場合、転送ルーターは 1 つのコピーのみをその隣接ルーターに送信します。この単純なルールにより、トラフィックが最小限に抑えられます。これを「」といいます。スパースモードマルチキャストルーティング」

高密度モードのマルチキャスト ルーティング

スパース モードのマルチキャスト ルーティングは非常に効率的で、ネットワーク トラフィックを最小限に抑えます。ただし、知っておくべき 2 番目の転送方法があります。これを「」といいます。デンスモードマルチキャストルーティング」最初は、デンス モードによりルーティング テーブルへの参照が簡素化されます。ただし、ルーターに関する限り、この方法はすぐにスパース モードと実質的に同じシステムに構築されます。

デンス モードでは、受信ルーターは受信したすべてのマルチキャスト パケットをコピーします。すべてのインターフェースパケットを受信したインターフェイス以外のインターフェイスを持っていること。したがって、そのノードが接続されているすべてのルータは、それらのマルチキャスト パケットを受信します。。サブスクリプション通知は、受信者に最も近いルーターで保持されます。ネットワーク上に複数の中間ルーターがある場合、それらはすべてマルチキャスト パケットを複製し、隣接するすべてのルーターに送信します。ネットワークにパスの冗長性がある場合、この方法では、ルーター間で大量の余分なトラフィックが循環する可能性があります。。

デンス モード方法論の 2 番目のメカニズムは、余分なトラフィックをすべて削減します。エンドポイントに接続するルーターのルーティング テーブルにマルチキャスト アドレスの受信者がない場合、そのマルチキャスト アドレスのパケットを送信しないよう隣接ルーターに通知します。したがって、次回パス内の最初のルーターがマルチキャスト送信者からパケットを受信すると、そのパケットを、転送しないよう指示したインターフェイス以外のすべてのインターフェイスに転送します。最終的に、このオプトアウト方式では、スパース モード方式で発生するのとほぼ同じレベルまでトラフィックが削減されます。密モードは「」とも呼ばれます。洪水」ルーターによって送信されるオプトアウト信号は「」と呼ばれます。メッセージを取り除く、' または '剪定」

次のプロトコルはデンス モードを採用しています。

• ディスタンス ベクター マルチキャスト ルーティング プロトコル (DVMRP)
• マルチキャスト オープン最短パス ファースト (MOSPF)
• PIM デンス モード

高密度モードのシナリオではすぐにルーティング テーブルにデータが設定されますが、フィードバック ループが発生しやすく、最初の実装時にネットワーク上で問題が発生する可能性があるため、このオプションは避けた方が安全です。

マルチキャストIPアドレス

ネットワーク管理の TCP/IP システムは、ネットワークに接続されているすべてのノードに一意のアドレスを割り当てます。そのアドレスはアドレス空間内で一意である必要があるため、LAN 上のアドレスは、そのプライベート ネットワーク内でのみ一意である必要があります。世界中ではありません。

アドレス空間には、マルチキャスト ルーティング用に予約されているアドレス範囲が含まれます。事実上、マルチキャスト IP アドレスはファントム デバイスを作成します。他のデバイスがメッセージを送信できるアドレスはありますが、そのアドレスは物理デバイスを表しません。代わりに、これはマルチキャスト グループを表します。

マルチキャスト グループを設定するには、まず次のことを行う必要があります。一意のIPアドレスを割り当てるそれのための。そのアドレスによってグループが識別されると、関心のある受信者は、自分がグループに含まれていることをルーターに通知できます。

ノードがグループのすべてのメンバーに配信される通信を送信すると、それらのメッセージのパケットはそのグループを表す IP アドレスにアドレス指定されます。ルーターはそのグループのメンバーを参照し、受信パケットのコピーをグループ メンバーを表すダウンストリーム インターフェイスに送信します。

クラスフル IP アドレッシングに従う場合は、マルチキャスト アドレスがクラスD。これらは、222.0.0.0 ～ 239.255.255.255 のアドレス範囲を占めます。このブロックはさらに、ローカル サブネットワーク用に予約されているアドレス 222.0.0.0 ～ 224.0.0.225 のタスク範囲に分割されます。すべての IPv6 マルチキャスト アドレスにはプレフィックス「ff」

マルチキャストIPルーティングの実装

幸いなことに、生のマルチキャスト ルーティングを直接設定する必要がある状況はほとんどありません。すべてのマルチキャスト通信はアプリによって管理されます、ビデオ会議システムなど。したがって、ネットワーク上にマルチキャスト ルーティングを実装するために必要な手動介入はほとんどありません。

マルチキャスト ルーティングを実現するための作業の大部分はルーター上で発生します。すべてのネットワークルーターにはこの機能があります。アプリとルーターは両方とも IGMP 経由で通信します。ルーターは、マルチキャスト ルーティング機能がオフになった状態で出荷される場合があります。ただし、この機能を必要とするアプリケーションは、インストール時にルーターをチェックします。

エンドユーザー アプリケーションとして、マルチキャスト機能がグループにどの IP アドレスを使用するかのオプションをユーザーに提示することはほとんどありません。グループを設定する管理者は、次のことを行う必要があります。グループに意味のある名前を付けます、アプリケーションはその名前を次に利用可能なマルチキャスト IP アドレスに関連付けます。

ネットワーク上で IP アドレスの割り当てに DHCP を運用している場合は、マルチキャスト アドレスの競合を心配する必要はありません。 DHCP サーバーは、マルチキャスト IP アドレス内のアドレスを実デバイスに割り当てません。

マルチキャストネットワークアクティビティ

しっかり使っていても、スパースモードマルチキャスト実装では、インタラクティブなマルチキャスト アクティビティによって大量のネットワーク トラフィックが発生することに注意する必要があります。これは、音声およびビデオベースの会議アプリケーションに特に当てはまります。

これらのシステムはトラフィック負荷を増大させるだけでなく、時間が重要です。ライブのインタラクティブなアプリケーションでは、トラフィックを即時に配信する必要があります。トラフィックが通過するネットワーク デバイスでのバッファリングを待つことはできません。

インターネット上のマルチキャスト ルーティング

マルチキャスト ルーティングはプライベート ネットワークに限定されません。この方法を使用して、リモート サイトに連絡し、この方法論を通じて顧客にサービスを提供することもできます。現在、マルチキャスト ルーティングを採用しているビジネス ケースが数多くあります。これらには以下が含まれますIPTVそしてオンライントレーニングコース。ただし、このような場合は、自社のネットワークからのインターネット終端トラフィックをすべて管理しようとするのではなく、クラウドベースのマルチキャスト プラットフォームに加入することをお勧めします。

マルチキャストルーティングの考慮事項

マルチキャスト アプリケーションを実装する前に、ネットワークの容量を確認することが特に重要です。ネットワーク容量を拡張する余裕がない場合は、次の実装を検討する必要があります。 トラフィックシェーピング対策 、クラスベースのサービス品質 (QoS) など。帯域幅の使用率を測定し、新しい使用シナリオを分析するには、サポート ツールが必要です。したがって、購入を検討する必要があります ネットワークトラフィックアナライザー 。また、ネットワーク上の潜在的な障害点を回避するために、ネットワーク デバイスの健全性を常に監視する必要があるため、インストールを検討してください。 ネットワークモニター 同じように。

ネットワーク上でマルチキャスト ルーティングを使用していますか?セットアップするために何かする必要がありましたか、それともインストールした会議ソフトウェアがすべてセットアップしてくれましたか?以下のコメントセクションにメッセージを残して、あなたの経験をコミュニティと共有してください。