Routing ruchu multicast

Protokoły trasowania ruchu multicast, działające w warstwie L3, służą do dostarczania strumieni przez sieć. Transport przebiega od routera stanowiącego źródło ("first hop") - do routera "last hop" (obsługującego sieć dostępową odbiorców). Ścieżki przekazywania ruchu od źródła do każdego członka grupy multicast tworzą drzewa dystrybucji. Protokoły routingu multicast umożliwiają wymianę informacji między routerami i odpowiadają za budowanie drzew dystrybucji i przekazywanie pakietów multicastowych. Jest wiele różnych protokołów tego typu.

Protokoły pracujące w trybie Dense Mode okresowo zalewają sieć ruchem multicast i zarządzają drzewem dystrybucji. Są one najlepiej dostosowane do środowiska, w którym znajduje się określona liczba odbiorców, którzy chcą lub muszą odbierać dane multicast i poradzą sobie z ruchem zalewającym sieć. W tym trybie to jednak routery muszą zadeklarować brak chętnych odbiorców na dane.

Przykładem takiego protokołu jest DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol). Gdy router odbierze pakiet, rozgłasza go w całej sieci LAN poza interfejsem źródłowym pakietu. Jeżeli dana sieć nie chce odbierać pakietów z określonej grupy multicast, router wysyła zwrotną wiadomość, zatrzymującą przesyłanie pakietów do miejsc, gdzie nie ma żadnych członków grupy. DVMRP ma własny, unicastowy protokół trasowania, który na podstawie zliczania hopów określa interfejs otrzymujący dane źródłowe. Ścieżki multicastu i unicastu nie muszą być takie same.

PIM-DM (Protocol Independent Multicast Dense Mode) pracuje podobnie jak DVMRP i sprawdza się wszędzie tam, gdzie znajduje się wiele gęsto zlokalizowanych grup multicastowych. Podobnie jak DVMRP - PIM-DM, wysyła masowo pakiety do wszystkich routerów w sieci, a następnie odłącza te, które obsługują odbiorców spoza określonej grupy multicastowej. Niezależność trybu od protokołu oznacza, że może on wykorzystywać istniejącą unicastową tablicę routingu i nie ma potrzeby budowania oddzielnej tablicy. Nie ma znaczenia, który protokół routingu unicast zostanie wykorzystany w sieci do rozgłaszania istniejących unicastowych tablic routingu. Może to być zarówno protokół statyczny, jak i dynamiczny OSPF, BGP.

Tryb Sparse Mode oparto na założeniach, że członkowie grup multicastowych są rozproszeni, więc nie miałoby sensu rozgłaszanie wszystkich informacji po sieci, co prowadziłoby do problemów z wydajnością. Odbiorcy muszą zadeklarować chęć odbierania danych. Protokoły Sparse Mode są bardziej selektywne w sposobie dystrybucji danych multicastowych. Pracę rozpoczynają z pustym drzewem dystrybucji i dodają kolejne gałęzie tylko wtedy, gdy otrzymają zapytanie o możliwość przyłączenia. Najpopularniejszy protokół tego typu to PIM-SM.

PIM-SM stworzono dla środowisk, w których odbiorcy są mocno rozproszeni. Gdy odbiorca zamierza odbierać dane multicast, rejestruje się w punkcie źródłowym RP (Randez-Vous Point) i dane przepływają w jego kierunku od nadawcy. Routery automatycznie optymalizują ścieżkę, wykorzystując istniejące protokoły. Poprawność działania routingu multicast z wykorzystaniem omawianego protokołu będzie wymagała poprawnej pracy trasowania unicast.

Ważnym elementem trasowania multicast jest funkcja RP, która zarządza rozsyłaniem ruchu do odbiorców. Funkcję tę pełni interfejs routera, do którego rejestrują się odbiorcy. Każda z grup multicast ma określony - czasami ten sam - RP. Routery multicast powinny mieć informację o routerach pełniących funkcje RP dla grup multicast przesyłanych przez sieć. Funkcjonalność tę można skonfigurować ręcznie za pomocą Static RP lub dynamicznie z wykorzystaniem BSR (BootStrap Router).

Warto podjąć to wyzwanie

Infrastruktura obsługująca ruch multicast nadal stanowi wyzwanie dla wielu operatorów. Usługi, takie jak IPTV, stawiają przed każdym węzłem sieci wygórowane wymagania. Aby dostarczać usługi wideo zarówno za pomocą transmisji multicast, jak i unicast, sieć musi oferować odpowiednią przepustowość. Jednak transmisja multicast jest efektywną kosztowo alternatywą dla tradycyjnych metod przesyłania multimediów poprzez sieć. Ale zastosowania sieci multicast to nie tylko dystrybucja sygnałów wideo. Interesujący wydaje się choćby pomysł na transmisję multicast plików (np. aktualizacji oprogramowania) w celu jednoczesnej wysyłki do wielu użytkowników.