Nelle reti IPv4 esistono diversi tipi di comunicazione tra i diversi host sulla stessa rete, solitamente il traffico Unicast (traffico da un computer a un altro computer) viene utilizzato per la comunicazione e il trasferimento dei dati, tuttavia esiste anche il traffico IP Multicast, o anche noto come multicast, il cui obiettivo è inviare informazioni solo a quei computer (client) che sono specificamente configurati per ricevere questo traffico di rete. Oggi in questo articolo spiegheremo in dettaglio cos'è il traffico multicast e perché è così importante oggi in Internet TV.
Che cos'è il traffico multicast?
Il traffico IP Multicast, noto anche come IP multicast, è un metodo per trasmettere informazioni a un gruppo di ricevitori (client) configurati per questo scopo. I computer non configurati in modo specifico non riceveranno questo traffico di rete e potranno inviare e ricevere altri tipi di traffico. Nelle reti IPv4 ci sono un totale di quattro diversi tipi di comunicazione che possono essere effettuati, questi sono i seguenti:
- unicast : è il tipo di comunicazione più comune, l'indirizzo è unicast, cioè da una specifica sorgente ad una destinazione. Abbiamo un unico mittente e destinatario e può essere utilizzato sia per l'invio che per la ricezione dei dati. Questo tipo di comunicazione è ampiamente utilizzato, ad esempio, per la navigazione web, il trasferimento di file tramite Samba o FTP o quasi ogni altro tipo di comunicazione. Se vogliamo inviare le stesse informazioni a più utenti, dovremo inviare i dati una volta a ciascuno dei destinatari.
- Broadcast : questo tipo di comunicazione permette di inviare dati a tutti gli utenti della stessa rete locale. Possiamo inviare un messaggio all'indirizzo IP di broadcast (che è l'ultimo indirizzo IP di una sottorete) e il resto degli utenti connessi riceverà automaticamente questa comunicazione. Abbiamo un indirizzo IP speciale che è 255.255.255.255 che rappresenta una trasmissione all'intera rete locale, questo indirizzo IP è ampiamente utilizzato quando inviamo un messaggio DHCP Discovery, per cercare di scoprire dove si trova il server DHCP sulla rete.
- anycast : questo tipo di comunicazione è uno a molti, tuttavia i dati non vengono trasmessi a tutti i destinatari, verranno inviati solo a quelli più vicini. Questo metodo viene utilizzato dai server DNS per bilanciare il traffico dati tra i diversi server distribuiti in tutto il mondo. Grazie agli IP Anycast, lo stesso server DNS (8.8.8.8, ad esempio) può avere questo indirizzo sia in Spagna che negli Stati Uniti, in modo che i protocolli di routing dinamico si occupino di inviare la richiesta al server DNS più vicino.
Finalmente, abbiamo il Traffico multicast IP, che è ciò di cui parleremo in dettaglio ora. Il traffico multicast è specificamente associato a un gruppo di "clienti" interessati a ricevere quel traffico di rete. Se non è nel gruppo Multicast, non riceveranno le informazioni, questo è l'ideale per non collassare le reti o dover inviare copie di tutti i pacchetti a tutti i clienti. La comunicazione viene eseguita una volta dall'indirizzo IP unicast di origine all'indirizzo IP multicast scelto, indipendentemente dal numero di client presenti a questo indirizzo multicast, tutti i membri del gruppo riceveranno i datagrammi.
Il traffico unicast e multicast è chiaramente diverso, per questo motivo esistono diversi protocolli progettati specificamente per il traffico multicast che possono essere utilizzati solo con questo tipo di traffico e non possono essere utilizzati con Unicast. La maggior parte dei protocolli applicativi esistenti che utilizzano Multicast fa uso del protocollo del livello di trasporto UDP. Il motivo per l'utilizzo di UDP è perché è un protocollo non orientato alla connessione, cioè non è necessario un "handshake" preventivo per iniziare a inviare le informazioni, ma i datagrammi possono essere inviati direttamente da una fonte a varie destinazioni, inoltre , l'headend è davvero piccolo, quindi il traffico di rete è notevolmente ottimizzato non avendo un sovraccarico aggiuntivo dovuto alle intestazioni.
Alcuni protocolli molto popolari che vengono utilizzati con il traffico multicast è RTP (Real-time Transport Protocol), è un protocollo a livello di applicazione che è responsabile della trasmissione di informazioni in tempo reale, come audio e video su una piattaforma TV o in un video conferenza, questo protocollo viene utilizzato sia in multicast che in unicast. Viene spesso utilizzato anche in combinazione con RTSP (Real-time Streaming Protocol) e viene utilizzato anche RTCP (RTP Control Protocol).
Indirizzamento IP per multicast
L'indirizzamento IP del traffico multicast ha un intervallo specifico, questo intervallo va dall'indirizzo IP 224.0.0.0 a 239.255.255.255 sono intesi come indirizzi multicast espliciti, questo intervallo è solitamente chiamato classe D. Questi indirizzi IP non sono assegnati agli indirizzi unicast tradizionali , è un intervallo riservato, inoltre, all'interno dell'intervallo specificato sono presenti altri sottointervalli che non dovrebbero essere utilizzati da tutte le applicazioni, questi intervalli sono i seguenti:
- 224.0.0.0 – 224.0.0.255 (224.0.0 / 24) Local Network Control Block: questo intervallo di indirizzi IP viene comunemente utilizzato dai protocolli di routing del gateway interno che utilizzano la comunicazione multicast, come RIP o OSPF. Questo indirizzamento è solo per il multicast locale, quindi non dovrebbe essere inoltrato dai router.
Il resto dell'intervallo 224.0.0.0/8 è stato assegnato a diverse applicazioni nel corso degli anni o è stato semplicemente riservato dalla IANA. L'intervallo 223.0.0.0/8 è riservato per l'uso con il protocollo SSM. L'intervallo 239.0.0.0/8 viene utilizzato per l'uso gestionale, è qui che gli operatori di rete forniscono servizi IPTV per la televisione su Internet. Puoi visitare il documento RFC3171 dove troverai tutti gli intervalli di indirizzamento IP Multicast esistenti e quelli riservati.
A cosa serve il traffico multicast?
Il traffico multicast è ampiamente utilizzato nei servizi di pay TV dei diversi operatori di fibra in Spagna, ad esempio Movistar. Grazie al multicasting IP, l'operatore può offrire streaming video e audio di alta qualità a tutti i clienti che lo assumono, il decoder ascolterà su un indirizzo IP specifico del Multicast per ricevere tutte le informazioni e il router riceverà i canali consultando esso. tramite il protocollo RIPv2. Grazie alla piattaforma Movistar TV, tutti i clienti possono ricevere il segnale TV nelle loro case senza ritardi, pixel o interruzioni quando ci sono migliaia di clienti connessi che guardano una partita di calcio.
Altri usi che possono essere dati al traffico multicast sono per le videoconferenze, anche se non sono molto comuni. Il traffico multicast può essere utilizzato anche nei sistemi TVCC, dove le sequenze video catturate dalla stessa telecamera possono essere visualizzate e registrate in modo efficiente, questo ci permette di risparmiare una grande larghezza di banda non dovendola inviare in doppio o triplo ai diversi destinatari, solo il gli utenti che hanno bisogno di vederlo lo vedranno, senza bisogno di saturare la rete.
Come hai visto il traffico multicast viene utilizzato soprattutto nei servizi IPTV degli operatori, affinché tutto funzioni correttamente è fondamentale che sia il router che gli switch (se esistono) gestiscano correttamente questo traffico multicast. Il protocollo più importante per la corretta gestione del traffico multicast è il cosiddetto IGMP Snooping per le reti IPv4, e il protocollo MLD per le reti IPv6, questi protocolli si occupano solo di inviare il traffico ai computer che effettivamente lo stanno “ascoltando” traffico, e non a tutti i computer della rete, per evitarne il collasso o la lentezza.
