In IPv4-Netzwerken gibt es verschiedene Arten der Kommunikation zwischen den verschiedenen Hosts im selben Netzwerk, normalerweise wird Unicast-Verkehr (Verkehr von einem Computer zu einem anderen Computer) für die Kommunikation und Datenübertragung verwendet, es gibt jedoch auch Verkehr IP-Multicast, oder auch bekannt als Multicast, dessen Ziel es ist, Informationen nur an Computer (Clients) zu senden, die speziell für den Empfang dieses Netzwerkverkehrs konfiguriert sind. Heute werden wir in diesem Artikel ausführlich erklären, was Multicast-Traffic ist und warum er heute im Internet-TV so wichtig ist.
Was ist Multicast-Verkehr?
IP-Multicast-Verkehr, oder auch IP-Multicast genannt, ist ein Verfahren, um Informationen an eine Gruppe von Empfängern (Clients) zu übertragen, die dafür konfiguriert sind. Computer, die nicht speziell konfiguriert sind, empfangen diesen Netzwerkverkehr nicht und können andere Arten von Datenverkehr senden und empfangen. In IPv4-Netzwerken gibt es insgesamt vier verschiedene Kommunikationsarten, die durchgeführt werden können, dies sind die folgenden:
- Unicast : Dies ist die häufigste Kommunikationsart, die Adresse ist Unicast, dh von einer bestimmten Quelle zu einem Ziel. Wir haben einen einzigen Sender und einen einzigen Empfänger, der sowohl zum Senden als auch zum Empfangen von Daten verwendet werden kann. Diese Art der Kommunikation wird häufig verwendet, zum Beispiel für das Surfen im Internet, die Dateiübertragung über Samba oder FTP oder fast jede andere Art der Kommunikation. Wenn wir dieselben Informationen an mehrere Benutzer senden möchten, müssen wir die Daten an jeden der Empfänger einmal senden.
- Sendung : Diese Art der Kommunikation ermöglicht das Senden von Daten an alle Benutzer im selben lokalen Netzwerk. Wir können eine Nachricht an die Broadcast-IP-Adresse (die letzte IP-Adresse eines Subnetzes) senden und der Rest der verbundenen Benutzer erhält diese Kommunikation automatisch. Wir haben eine spezielle IP-Adresse, die 255.255.255.255 ist, die eine Übertragung an das gesamte lokale Netzwerk darstellt. Diese IP-Adresse wird häufig verwendet, wenn wir eine DHCP-Discovery-Nachricht senden, um herauszufinden, wo sich der DHCP-Server im Netzwerk befindet.
- Anycast : Diese Art der Kommunikation ist eine von vielen, jedoch werden die Daten nicht an alle Empfänger übertragen, sondern nur an die nächstgelegenen. Diese Methode wird von DNS-Servern verwendet, um den Datenverkehr zwischen den verschiedenen, weltweit verteilten Servern auszugleichen. Dank Anycast-IPs kann derselbe DNS-Server (z. B. 8.8.8.8) diese Adresse sowohl in Spanien als auch in den USA haben, sodass die dynamischen Routing-Protokolle dafür verantwortlich sind, die Anfrage an den nächstgelegenen DNS-Server zu senden.
Endlich haben wir die IP-Multicast-Verkehr, worüber wir jetzt im Detail sprechen werden. Multicast-Datenverkehr ist speziell einer Gruppe von „Clients“ zugeordnet, die daran interessiert sind, diesen Netzwerkdatenverkehr zu empfangen. Wenn es sich nicht in der Multicast-Gruppe befindet, erhalten sie die Informationen nicht, dies ist ideal, um die Netzwerke nicht zusammenzubrechen oder Kopien aller Pakete an alle Kunden senden zu müssen. Die Kommunikation erfolgt einmal von der Unicast-Quell-IP-Adresse zur gewählten Multicast-IP-Adresse, unabhängig davon, wie viele Clients sich an dieser Multicast-Adresse befinden, jeder in der Gruppe erhält die Datagramme.
Unicast- und Multicast-Verkehr unterscheiden sich deutlich, aus diesem Grund gibt es verschiedene Protokolle, die speziell für Multicast-Verkehr entwickelt wurden, die nur mit dieser Art von Verkehr verwendet werden können und nicht mit Unicast verwendet werden können. Die meisten der existierenden Anwendungsprotokolle, die Multicast verwenden, verwenden das UDP-Transportschichtprotokoll. Der Grund für die Verwendung von UDP liegt darin, dass es sich um ein nicht verbindungsorientiertes Protokoll handelt, d. h. ein vorheriger „Handshake“ ist nicht erforderlich, um mit dem Senden der Informationen zu beginnen, sondern die Datagramme können zusätzlich direkt von einer Quelle an verschiedene Ziele gesendet werden , ist die Kopfstelle sehr klein, sodass der Netzwerkverkehr stark optimiert wird, da kein zusätzlicher Overhead aufgrund von Headern entsteht.
Einige sehr beliebte Protokolle, die mit Multicast-Verkehr verwendet werden, ist RTP (Real-time Transport Protocol), ein Protokoll auf Anwendungsebene, das für die Übertragung von Informationen in Echtzeit verantwortlich ist, z. B. Audio und Video auf einer TV-Plattform oder in einem Video Konferenz wird dieses Protokoll sowohl bei Multicast als auch bei Unicast verwendet. Es wird auch oft in Verbindung mit RTSP (Real-time Streaming Protocol) und RTCP (RTP Control Protocol) verwendet.
IP-Adressierung für Multicast
Die IP-Adressierung des Multicast-Verkehrs hat einen bestimmten Bereich, dieser Bereich geht von IP-Adresse 224.0.0.0 bis 239.255.255.255 sollen explizite Multicast-Adressen sein, dieser Bereich wird normalerweise als Klasse D bezeichnet. Diese IP-Adressen werden nicht herkömmlichen Unicast-Adressen zugewiesen , es ist ein reservierter Bereich, außerdem gibt es innerhalb des angegebenen Bereichs andere Unterbereiche, die nicht von allen Anwendungen verwendet werden sollten, diese Bereiche sind die folgenden:
- 224.0.0.0 – 224.0.0.255 (224.0.0 / 24) Local Network Control Block: Dieser IP-Adressbereich wird häufig von internen Gateway-Routing-Protokollen verwendet, die Multicast-Kommunikation wie RIP oder OSPF verwenden. Diese Adressierung gilt nur für lokales Multicast und sollte daher nicht von Routern weitergeleitet werden.
Der Rest der Reihe 224.0.0.0/8 wurde im Laufe der Jahre verschiedenen Anwendungen zugewiesen oder wurde gerade von der IANA reserviert. Der Bereich 223.0.0.0/8 ist für die Verwendung mit dem SSM-Protokoll reserviert. Der Bereich 239.0.0.0/8 wird für Verwaltungszwecke verwendet, hier stellen Netzbetreiber IPTV-Dienste für das Fernsehen über das Internet bereit. Sie können die besuchen Dokument RFC3171 Dort finden Sie alle vorhandenen und reservierten IP-Multicast-Adressierungsbereiche.
Wozu dient Multicast-Traffic?
Multicast-Verkehr wird häufig in Pay-TV-Diensten der verschiedenen Glasfaserbetreiber in Spanien verwendet, zum Beispiel Movistar. Dank IP-Multicasting kann der Betreiber allen Kunden, die ihn mieten, hochwertiges Video- und Audio-Streaming anbieten, der Decoder hört auf eine IP-Adresse speziell von Multicast, um alle Informationen zu erhalten, und der Router empfängt die Kanäle nach Absprache es. über das RIPv2-Protokoll. Dank der Movistar TV-Plattform können alle Kunden das TV-Signal zu Hause ohne Verzögerungen, Verpixelung oder Unterbrechungen empfangen, wenn Tausende von verbundenen Kunden ein Fußballspiel sehen.
Andere Verwendungsmöglichkeiten für Multicast-Verkehr sind Videokonferenzen, obwohl dies nicht sehr verbreitet ist. Multicast-Verkehr kann auch in CCTV-Systemen verwendet werden, wo Videosequenzen, die von derselben Kamera aufgenommen wurden, effizient angezeigt und aufgezeichnet werden können. Dies ermöglicht es uns, eine große Bandbreite zu sparen, indem wir sie nicht doppelt oder dreifach an die verschiedenen Empfänger senden müssen, Benutzer, die es sehen müssen, werden es sehen, ohne das Netzwerk sättigen zu müssen.
Wie Sie gesehen haben, wird Multicast-Traffic vor allem in IPTV-Diensten der Betreiber verwendet, damit alles richtig funktioniert, ist es wichtig, dass sowohl der Router als auch die Switches (sofern vorhanden) diesen Multicast-Traffic korrekt verwalten. Das wichtigste Protokoll für die korrekte Verwaltung des Multicast-Verkehrs ist das sogenannte IGMP-Snooping für IPv4-Netzwerke und das MLD-Protokoll für IPv6-Netzwerke, diese Protokolle sind dafür verantwortlich, den Verkehr nur an die Computer zu senden, die diesen tatsächlich „mithören“ Datenverkehr und nicht an alle Computer im Netzwerk, um einen Zusammenbruch oder eine Verlangsamung zu vermeiden.
