W przypadku jednego segmentu sieciowego przesyłanie ruchu multicast jest relatywnie proste. Nadawca określa adres IP celu, a hosty w sieci decydują, czy chcą odebrać dane. Adres multicastowy IP identyfikuje sesję transmisji. Wszyscy odbiorcy w grupie multicast są identyfikowani za pomocą jednego adresu IP. Ruch IPv4 multicast wykorzystuje klasę adresacji D (od 224.0.0.0 do 239.255.255.255, niektóre z adresów są zarezerwowane).

Sprawa komplikuje się, gdy ruch multicast wykracza poza jeden segment sieci fizycznej i pakiety multicast są przesyłane przez routery. Wszystkie urządzenia biorące udział w przesyłaniu ruchu multicast, takie jak serwery, hosty, routery czy przełączniki muszą koordynować tę operację. Dla pełnego obrazu warto podzielić technologie pracujące w sieci dostępowej operatora oraz technologie sieci szkieletowej.

Dostęp multicast w sieci operatora

W sieci dostępowej operatora konieczna jest opcja zarządzania ruchem multicast. Do tego celu najczęściej jest wykorzystywany protokół IGMP (Internet Group Management Protocol). Występuje on w trzech wersjach: 1, 2 lub 3. Różne urządzenia będą obsługiwać różne jego wersje, przy czym najczęściej stosowane to 2 i 3. Protokół IGMP pozwala odbiorcom zgłosić chęć odbierania określonej grupy multicast. Zgłoszenia są wysyłane do najbliższego routera brzegowego obsługującego daną sieć multicast.

Protokół IGMPv1 jest wykorzystywany do automatycznej kontroli i limitowania przepływów ruchu multicast w sieci. IGMP zarządza grupami multicastowymi oraz ruchem poprzez przesyłanie zapytań oraz komunikatów raportów. Wiadomości nie są przekazywane do innych segmentów sieci. Jeżeli odbiorca chce przyłączyć się do określonej grupy multicast, wysyła komunikat IGMP w odpowiedzi na okresowe zapytanie routera, po czym pakiety są przekazywane. Jeżeli router nie odbierze odpowiedzi na wysyłane zapytania, to po przeprowadzeniu kilku prób stwierdza, że nie ma żadnej grupy multicast w sieci. Odbiorcy nie muszą czekać na zapytania routera - mogą od razu wysłać żądanie odbioru strumienia multicast. Warto zauważyć, że dla routera nie są istotni konkretni odbiorcy, a wyłącznie interfejs, który będzie odbierał ruch multicastowy. Ruch ten jest wysyłany do całego segmentu sieci, a nie pojedynczych hostów. Aby upewnić się, że hosty w sieci nadal chcą otrzymywać dane multicast, routery okresowo wysyłają zapytanie o członkostwo do wszystkich grup. Tylko pierwszy członek grupy (kolejność ustala mechanizm losowego przydziału czasu na odpowiedź) odpowiada na zapytanie, pozostałe urządzenia powstrzymują się od wysłania komunikatu. IGMPv1 nie ma żadnych specjalnych mechanizmów związanych z opuszczaniem grupy, więc hosty mogą opuścić grupę multicastową bez powiadamiania routera.

Pewne ulepszenie w tej kwestii wprowadziła druga wersja protokołu IGMP. Różnica polega na możliwości wprowadzenia ograniczeń w przyłączaniu i odłączaniu się od grupy multicastowej. Z kolei w IGMPv3 wprowadzono opcję filtrowania źródeł. Umożliwia ona hostom zgłaszanie zainteresowania odbiorem strumieni wyłącznie z określonego źródła.

Ze względu na wydajność sieci istotny byłby mechanizm, która pozwoliłby wysyłać strumienie nie do wszystkich hostów w sieci, ale wyłącznie do tych zainteresowanych. Oferuje to protokół IGMP Snooping, obsługiwany w nowszych przełącznikach. Umożliwia on inteligentne przekazywanie pakietów multicastowych do hostów, które chcą odbierać ten ruch. W ten sposób nie rozsyłamy pakietów multicast na wszystkie porty w określonej sieci VLAN. IGMP Snooping sprawdza pakiety przesyłane przez sieć, przechwytując informacje. Potrafi pasywnie nasłuchiwać komunikatów IGMP (Query, Report oraz Leave), które są przesyłane między routerami IP multicast oraz hostami, i w ten sposób uczyć się grup multicastowych. Potem następuje automatyczna konfiguracja portów przełącznika lub VLAN-ów i w efekcie ruch multicastowy jest wysyłany wyłącznie na odpowiednie porty przełącznika. IGMP Snooping nie generuje żadnych dodatkowych informacji i znacząco redukuje ruch multicast przechodzący przez przełączniki.