IP Multicast. Коммутатор HP 5800. Настройка IP многоадресной рассылки

Материал из My WiKi
Перейти к навигации Перейти к поиску

Содержание

Сравнение методов передачи информации

Как метод передачи информации, который сосуществует с одноадресной и широковещательной передачей, метод многоадресной передачи эффективно решает проблему многоточечной передачи данных. Обеспечивая высокую эффективность многоточечная передача данных по сети, многоадресная передача значительно экономит пропускную способность сети и уменьшает нагрузка на сеть.

Unicast

При одноадресной передаче источник информации должен отправлять отдельную копию информации каждому хосту, которому нужна информация.

Одноадресная передача.
Предположим, что хосты B, D и Е нуждаются в информации. Отдельный канал передачи должен быть установлен из источника информации для каждого из этих хостов.

При одноадресной передаче трафик, передаваемый по сети, пропорционален количеству хостов, которым нужна информация. Если информация нужна большому количеству пользователей, источник информации должен отправить копии той же информации каждому из этих пользователей. Отправка множества копий может привести к огромной нагрузке на источник информации и пропускную способность сети.

Unicast не подходит для пакетной передачи информации.

Broadcast

При широковещательной передаче источник информации отправляет информацию всем хостам в подсети, даже если некоторые хосты не нуждаются в информации.

Широковещательная передача.
Предположим, что информация нужна только хостам B, D и E. Если информация передается подсети хостов A и C также получают ее. Помимо вопросов информационной безопасности, вещание на хосты не нуждающаяся в информации вызывает переполнение трафика в той подсети.

Широковещательная передача невыгодна при передаче данных конкретным хостам. Кроме того, трансляция порождает значительную трату сетевых ресурсов.

Multicast

Методы одноадресной и широковещательной передачи не могут обеспечить передачу данных от точки к множеству точек с минимальным использованием сети. Многоадресная передача может решить эту проблему. Когда нескольким хостам в сети требуется информация, источник многоадресной рассылки отправляет только одну копию информации. Деревья многоадресной рассылки создаются с помощью протоколов многоадресной маршрутизации, а пакеты тиражируется только на узлах сети.

Многоадресная передача
Источник многоадресной рассылки отправляет только одну копию информации в группу многоадресной рассылки. Хосты B, D,и E, которые являются получателями информации, должны присоединиться к многоадресной группе. Маршрутизаторы в сетидублировать и пересылать информацию на основе распределения членов группы. Наконец,информация правильно доставляется на хосты B, D и E.

Преимущества многоадресной передачи по сравнению с одноадресной и широковещательной рассылкой включают в себя:

  • одноадресная передача - поскольку многоадресный трафик передается на самый дальний узел от источника до его реплицируется и распространяется, увеличение числа хостов не увеличивает нагрузку на источник и не вносит значительный вклад в использование сетевых ресурсов.
  • широковещательная рассылка - поскольку многоадресные данные отправляются только получателям, которым это необходимо, многоадресная передача использует сеть пропускная способность разумно и повышает безопасность сети. Кроме того, передача данных ограничивается той же подсетью.

Функции

Многоадресные функции включают в себя:

  • Группа многоадресной рассылки. Это группа получателей многоадресной рассылки, идентифицируемая IP-адресом многоадресной рассылки. Хозяева присоединяются к группа многоадресной рассылки, чтобы стать членами группы многоадресной рассылки, прежде чем они смогут получать многоадресную рассылку данных, адресованных этой многоадресной группе. Как правило, многоадресный источник не должен присоединяться к многоадресная группа.
  • Отправитель информации называется «многоадресным источником». Многоадресный источник может отправлять данные нескольким группам многоадресной рассылки одновременно, и несколько источников многоадресной рассылки могут отправлять данные в одну и ту же многоадресную группу одновременно.
  • Все хосты, которые присоединились к многоадресной группе, становятся членами многоадресной группы. Членство в группе динамично. Хосты могут присоединиться или покинуть многоадресные группы в любое время. Многоадресные группы не подлежат географическим ограничениям.
  • Маршрутизаторы или коммутаторы уровня 3, которые поддерживают многоадресную передачу уровня 3, называются «многоадресными маршрутизаторами» или «многоадресные устройства уровня 3». Помимо обеспечения функции многоадресной маршрутизации, многоадресный маршрутизатор может управлять членством в многоадресных группах в подсетях с присоединенными членами группы. Многоадресная рассылкасам маршрутизатор может быть членом группы многоадресной рассылки.

Для лучшего понимания концепции многоадресной передачи вы можете сравнить многоадресную передачу с передачей телевизионных программ.

Аналогия между телевизионной передачей и многоадресной передачей:

Телевизионная передача Многоадресная передача
Телевизионная станция передает телевизионную программу через канал Источник многоадресной рассылки отправляет данные многоадресной рассылки на многоадресную рассылку группы
Пользователь настраивает телевизор на канал Получатель присоединяется к многоадресной группе
Пользователь начинает смотреть телепрограмму передаваемую телеканалом через канал Получатель начинает получать многоадресные данные, которые источник отправляет в многоадресную группу
Пользователь выключает телевизор или настраивается на другой канал Получатель покидает многоадресную группу или присоединяется к другой группе

Общие обозначения

Следующие обозначения обычно используются при многоадресной передаче:

  • (*, G) - RPT или пакет многоадресной рассылки, который любой источник многоадресной рассылки отправляет группе многоадресной рассылки G. "*" обозначает любой источник многоадресной рассылки, а "G" обозначает конкретную группу многоадресной рассылки.
  • (S, G) - SPT или многоадресный пакет, который источник многоадресной рассылки S отправляет группе многоадресной рассылки G. S представляет конкретный источник многоадресной рассылки, а G представляет конкретную группу многоадресной рассылки.

Приеимущества и приложения

Преимущества многоадресной рассылки включают в себя:

  • Повышенная эффективность - снижает нагрузку на процессор, связанную с серверами источника информации и сетью устройства.
  • Оптимальная производительность - уменьшает избыточный трафик.
  • Распределенное приложение - включает многоточечные приложения, использующие минимальные сетевые ресурсы.

Приложения многоадресной рассылки включают в себя:

  • Мультимедийные и потоковые приложения, такие как веб-телевидение, веб-радио и видео/аудио в реальном времени конференц-связь.
  • Связь для обучения и совместных операций, таких как дистанционное обучение и телемедицина.
  • Хранилище данных и финансовые приложения (котировки акций).
  • Любое другое многоточечное приложение для распространения данных.

Модели

Модели многоадресной рассылки, включая ASM, SFM и SSM, определяют, как приемники обрабатывают источники многоадресной рассылки.

Модель ASM

В модели ASM любой отправитель может отправлять информацию группе многоадресной рассылки в качестве источника многоадресной рассылки, и получатели могут присоединиться к группе многоадресной рассылки (идентифицируемой по групповому адресу) и получить информацию многоадресной рассылки адресован этой многоадресной группе. В этой модели приемники не определяют положение многоадресной рассылки источники заранее. Однако они могут присоединиться или покинуть группу многоадресной рассылки в любое время.

Модель SFM

Модель SFM получена из модели ASM. Для отправителя обе модели имеют одинаковую архитектура многоадресного членства.

Модель SFM функционально расширяет модель ASM. В модели SFM программное обеспечение верхнего уровня проверяет адрес источника полученных многоадресных пакетов и разрешает или запрещает многоадресный трафик от определенного источника. Следовательно, получатели могут получать многоадресные данные только от части многоадресных источников. Для приемника, не все многоадресные источники доступны, потому что они фильтруются.

Модель SSM

Иногда пользователи интересуются данными многоадресной рассылки только из определенных источников многоадресной рассылки. Модель SSM предоставляет услугу передачи, которая позволяет пользователям указывать на стороне клиента источники многоадресной рассылки, которые они предпочитают.

Основное различие между моделью SSM и моделью ASM заключается в том, что в модели SSM приемники уже определили местоположение многоадресных источников с помощью других средств. В дополнение модель SSM использует диапазон адресов многоадресной рассылки, который отличается от диапазона модели ASM/SFM, и выделенные пути многоадресной пересылки устанавливаются между получателями и указанной многоадресной рассылкой источника.

Архитектура

Многоадресная IP-рассылка - это сквозная услуга с архитектурой, которая включает в себя несколько ключевых областей, в том числе:

  • Механизм адресации - источник многоадресной рассылки отправляет информацию группе получателей через адрес многоадресной рассылки.
  • Регистрация хоста - хосты получателя могут динамически присоединяться к группам многоадресной рассылки и выходить из них. Этот механизм является основой для управления членством в группах.
  • Многоадресная маршрутизация - дерево многоадресной рассылки (дерево путей пересылки для многоадресных данных сети) предназначен для доставки многоадресных данных от источника многоадресной рассылки к получателям.
  • Многоадресные приложения - система программного обеспечения, которая поддерживает многоадресные приложения, такие как видеоконференц-связь, должна быть установлена ​​на многоадресных источниках и хостах получателей. Стек TCP/IP должен поддерживать прием и передачу многоадресных данных.

Адреса

Многоадресные адреса сетевого уровня (многоадресные IP-адреса) обеспечивают связь между многоадресными источники и участники групповой рассылки. Кроме того, должна быть доступна возможность сопоставления IP-адреса многоадресной рассылки адреса к многоадресным MAC-адресам канального уровня.

Адреса IPv4

IANA назначил адресное пространство класса D (с 224.0.0.0 по 239.255.255.255) для многоадресной рассылки IPv4.

Блоки IP-адресов класса D и описание:

Адресный блок Описание
С 224.0.0.0 по 224.0.0.255 Зарезервированные постоянные групповые адреса. IP-адрес 224.0.0.0 зарезервирован. Другие IP-адреса могут использоваться протоколами маршрутизации для поиска топологии, поддержки протокола и так далее. Адрес, указанный в этом блоке, пересылаться не будет за пределы локальной сети независимо от значения TTL в IP заголовке.
С 224.0.1.0 по 238.255.255.255 Глобальные адреса групп. Этот блок включает в себя следующие типы назначенных групповых адресов:
  • 232.0.0.0/8 - адреса группы SSM
  • 233.0.0.0/8 - адреса группы Glop
С 239.0.0.0 по 239.255.255.255 Административно ограниченные многоадресные адреса. Эти адреса считается локально уникальным, а не глобально уникальным и могут быть повторно использованы в доменах, управляемых различными организациями не вызывая конфликтов. Для получения дополнительной информации см. RFC 2365.

Членство в группах является динамическим (хосты могут присоединяться или выходить из групп многоадресной рассылки в любое время)

Glop - это механизм назначения многоадресных адресов между различными AS. Например, заполнение AS число в средние два байта 233.0.0.0 обеспечивает 255 многоадресных адресов для этой AS. Больше информации, см. RFC 2770.

Некоторые зарезервированные многоадресные адреса:

Адреса Описание
224.0.0.1 Все системы в этой сети, включая хосты и маршрутизаторы
224.0.0.2 Все многоадресные маршрутизаторы в этой сети
224.0.0.3 Unassigned
224.0.0.4 DVMRP роутеры
224.0.0.5 OSPF роутеры
224.0.0.6 Назначенные маршрутизаторы OSPF и резервные назначенные маршрутизаторы
224.0.0.7 ST роутеры
224.0.0.8 ST хосты
224.0.0.9 Маршрутизаторы RIPv2
224.0.0.11 Мобильные агенты
224.0.0.12 DHCP-сервер/агент ретрансляции
224.0.0.13 Все PIM роутеры
224.0.0.14 Инкапсуляция RSVP
224.0.0.15 Все маршрутизаторы CBT
224.0.0.16 Назначенный SBM
224.0.0.17 Все СБМ
224.0.0.18 VRRP

Адреса IPv6

Формат IPv6

Формат многоадресной рассылки IPv6

Как показано на рисунке, поля многоадресного адреса IPv6 указывают на следующее:

  • 0xFF - наиболее значимые восемь битов - 11111111, что указывает на то, что этот адрес является многоадресным IPv6 адресом.
  • Flags - Содержит четыре бита.

Формат поля Flags

Hp5800mc-005.png

Описание битов поля Flags:

Бит Описание
O Зарезервировано, установлено в 0.
R
  • При значении 0 это означает, что этот адрес является многоадресным адресом IPv6 без встроенный адрес RP.
  • При значении 1 это означает, что этот адрес является многоадресным адресом IPv6 с встроенный адрес RP (биты P и T также должны быть установлены в 1).
P
  • При значении 0 это означает, что этот адрес является многоадресным IPv6-адресом, не основанным на одноадресный префикс.
  • При значении 1 это означает, что этот адрес является многоадресным адресом IPv6 на основе префикс одноадресной рассылки (бит T также должен быть установлен в 1).
T
  • При значении 0 это означает, что этот адрес является адресом многоадресной рассылки IPv6. назначенный IANA.
  • При значении 1 это означает, что этот адрес является временным или динамически назначаемым IPv6 многоадресной рассылки.
  • Scope - Содержит четыре бита, которые указывают область действия межсетевой сети IPv6, для которой используется многоадресная передача.трафик предназначен.

Значения поля Scope:

Значение Описание
0,F Зарезервировано
1 Локальный интерфейс
2 Локальная ссылка
3 Локальная подсеть
4 Локальный админ
5 Локальный сайт
6,7,9,D Unassigned
8 Локальная организация
E Глобальная область
  • Group ID - содержит 112 битов и однозначно идентифицирует группу многоадресной рассылки IPv6, которая находится в области действия определяемым полем Scope.

MAC-адреса

Когда одноадресный IP-пакет передается по Ethernet, MAC-адрес назначения является MAC-адресом получателя. Когда многоадресный пакет передается по Ethernet, адрес назначения является многоадресным MAC-адрес, потому что пакет направлен на группу, образованную несколькими получателями, а не на один конкретный приемник.

MAC-адреса IPv4

Согласно определению IANA, наиболее значимые 24 бита многоадресного MAC-адреса IPv4 - 0x01005E. Бит 25 равен 0, а оставшиеся 23 бита являются младшими 23 битами IPv4-адреса многоадресной рассылки.

Сопоставление IPv4-MAC-адресов

Сопоставление IPv4-MAC-адресов

Наиболее значимые четыре бита многоадресного IPv4-адреса - 1110, что указывает на то, что этот адрес является адресом многоадресной рассылки. Только 23 бита из оставшихся 28 бит отображаются на MAC-адрес, поэтому пять битов многоадресный IPv4-адрес теряется. В результате 32 многоадресных IPv4-адреса отображаются на один IPv4 многоадресный MAC-адрес. Таким образом, при многоадресной пересылке уровня 2 устройство может получать многоадресную рассылку данные, предназначенные для других групп многоадресной рассылки IPv4. Верхний уровень должен фильтровать такие избыточные данные.

MAC-адреса IPv6

Наиболее значимые 16 бит MAC-адреса многоадресной рассылки IPv6 - 0x3333. Остальные 32 бита являются наименее значимые 32 бита многоадресного IPv6-адреса.

Пример сопоставления IPv6-MAC-адреса

Пример сопоставления IPv6-MAC-адреса

Протоколы

Обычно многоадресная рассылка уровня 3 относится к многоадресной рассылке IP, работающей на сетевом уровне. Соответствующий многоадресные протоколы - это многоадресные протоколы уровня 3, которые включают IGMP/MLD, PIM/IPv6 PIM, MSDP и MBGP/IPv6 MBGP. Многоадресная рассылка уровня 2 относится к многоадресной рассылке IP, работающей на канальном уровне. Соответствующие многоадресные протоколы - это многоадресные протоколы уровня 2, которые включают IGMP snooping/MLD отслеживание и многоадресная VLAN/IPv6 многоадресная VLAN.

Отслеживание IGMP, IGMP, многоадресная VLAN, PIM, MSDP и MBGP предназначены для IPv4. MLD snooping, MLD, IPv6 многоадресная VLAN, IPv6 PIM и IPv6 MBGP предназначены для IPv6.

В этом разделе приведены только общие описания приложений и функций уровня 2 и уровня 3 многоадресных протокола в сети.

Протоколы уровня 3

Протоколы многоадресной рассылки уровня 3 включают протоколы управления группами многоадресной рассылки и протоколы многоадресной маршрутизации.

Позиции многоадресных протоколов уровня 3

Позиции многоадресных протоколов уровня 3

Протоколы управления многоадресной группой

Как правило, IGMP или MLD используется между хостами и устройствами многоадресной рассылки уровня 3, непосредственно подключенными к хостам. Эти протоколы определяют механизм установления и поддержания членства в группах между хостами и устройствами многоадресной рассылки уровня 3.

Протоколы многоадресной маршрутизации

Протокол многоадресной маршрутизации работает на устройствах многоадресной рассылки уровня 3 для установления и поддержки многоадресных маршрутов и пересылать многоадресные пакеты правильно и эффективно. Многоадресные маршруты - это передача данных без петель пути от источника данных к нескольким получателям (дерево многоадресной рассылки).

В модели ASM многоадресные маршруты включают внутридоменные маршруты и междоменные маршруты.

  • Протокол внутридоменной многоадресной маршрутизации обнаруживает многоадресные источники и создает многоадресную рассылку деревья распределения внутри AS для доставки многоадресных данных получателям. Среди множества зрелых доменные протоколы многоадресной маршрутизации, PIM наиболее широко используется. На основе механизма пересылки,PIM имеет плотный режим, часто называемый PIM-DM, и разреженный режим, часто называемый PIM-SM.
  • Протокол междоменной многоадресной маршрутизации доставляет информацию многоадресной рассылки между двумя AS. Зрелый Решения включают MSDP и MBGP. MSDP распространяет информацию об источниках многоадресной рассылки среди разных AS и MBGP являются расширением MP-BGP для обмена информацией о многоадресной маршрутизации между разные AS.

Для модели SSM многоадресные маршруты не разделяются на внутриобластные маршруты и междоменные маршруты. Поскольку получатели знают позиции многоадресных источников, каналы, установленные через PIM-SM, являются достаточно для передачи многоадресной информации.

Протоколы многоадресной передачи уровня 2

Протоколы многоадресной передачи уровня 2 включают отслеживание IGMP / отслеживание MLD и многоадресную рассылку VLAN / IPv6.VLAN.

Позиции многоадресных протоколов уровня 2

Позиции многоадресных протоколов уровня 2

IGMP Snooping/ MLD Snooping

Отслеживание IGMP и отслеживание MLD являются механизмами ограничения многоадресной рассылки, которые работают на устройствах уровня 2. Они управляют многоадресными группами и контролируют их, прослушивая и анализируя сообщения IGMP или MLD обмениваются между хостами и устройствами многоадресной рассылки уровня 3, эффективно контролируя многоадресные данные в сети уровня 2.

Многоадресная VLAN/IPv6 многоадресная VLAN

В традиционном многоадресном режиме по требованию, когда пользователям в разных VLAN на устройстве уровня 2 требуется информация многоадресной рассылки, вышестоящее устройство уровня 3 должно переслать отдельную копию данных многоадресной рассылки к каждой VLAN устройства уровня 2. Когда функция многоадресной VLAN или IPv6 VLAN включена,на устройстве уровня 2 устройство многоадресной передачи уровня 3 отправляет только одну копию данных многоадресной передачи намного адресная VLAN или многоадресная VLAN IPv6 на устройстве уровня 2. Такой подход позволяет избежать потерь сети пропускная способность и дополнительная нагрузка на устройство уровня 3.

Механизм многоадресной пересылки пакетов

В многоадресной модели источник многоадресной рассылки отправляет информацию группе хостов, идентифицированной многоадресной рассылкой групповой адрес в поле адреса назначения многоадресных IP-пакетов. Для доставки многоадресных пакетов приемники, расположенные в разных частях сети, обычно нуждаются в многоадресных маршрутизаторах на пути пересылки Пересылать многоадресные пакеты, полученные на одном входящем интерфейсе, на несколько исходящих интерфейсов.

По сравнению с одноадресной моделью многоадресная модель является более сложной в следующих аспектах:

  • Для обеспечения многоадресной передачи пакетов в сети, таблиц одноадресной маршрутизации или многоадресной маршрутизации таблицы (например, таблица маршрутизации MBGP), специально предназначенные для многоадресной рассылки, должны использоваться в качестве руководства для многоадресной пересылки.
  • Для обработки одной и той же многоадресной информации от разных пиров, полученных на разных интерфейсах. На том же устройстве каждый многоадресный пакет подвергается анализу RPF на входящем интерфейсе. RPFанализ определяет, будет ли пакет переслан или отброшен. Механизм анализа RPFоснова для большинства протоколов многоадресной маршрутизации для реализации многоадресной пересылки.

Многоэкземплярная многоадресная рассылка

Многоадресная многоадресная рассылка относится к многоадресной рассылке в VPN. Сети VPN должны быть изолированы друг от друга из публичной сети.

Сетевая диаграмма для VPN

Сетевая диаграмма для VPN

Как показано на рисунке VPN A и VPN B по отдельности получают доступ к публичной сети через PE-устройства. Устройства в сети:

  • Устройство P принадлежит к общедоступной сети. Устройства CE принадлежат их соответствующим VPN. Каждое CE устройство обслуживает свою собственную сеть и поддерживает только один набор механизмов пересылки.
  • PE-устройства подключаются к публичной сети и VPN-сетям одновременно. Каждое устройство PE должны строго различать информацию для разных сетей и должны поддерживать отдельный механизм пересылки для каждой сети. На устройстве PE - набор программного и аппаратного обеспечения, обслуживает ту же сеть, образует экземпляр. Существует несколько экземпляров на устройстве PE одновременно, и экземпляр находится на разных устройствах PE.

Многоэкземплярные многоадресные приложения

Если многоадресная рассылка включена, PE может выполнять следующие действия:

  • Поддерживать набор независимых механизмов многоадресной пересылки для каждого экземпляра, включая различные протоколы многоадресной рассылки, список соседей PIM и таблица многоадресной маршрутизации для каждого экземпляра. Каждый экземпляр ищет свою собственную таблицу пересылки или таблицу маршрутизации для пересылки многоадресных данных.
  • Гарантирует изоляцию между различными экземплярами VPN.
  • Реализует обмен информацией и преобразование данных между публичной сетью и VPN экземплярами.

Многоадресная многоадресная рассылка является основой многоадресной рассылки по сети VPN. Когда многоадресный источник в VPN A отправляет многоадресный поток группе многоадресной рассылки всех возможных получателей на сеть для этой группы, только те, которые принадлежат VPN A, могут получать многоадресный поток. Многоадресная рассылка данные являются многоадресными как в VPN A, так и в публичной сети.

На устройстве без поддержки PE работает только один набор унифицированной многоадресной службы. Это называется «публичная инстанция».

Конфигурация, выполненная в представлении экземпляра VPN, действует только на интерфейсе экземпляра VPN. Интерфейс, который не принадлежит ни одному экземпляру VPN, называется «интерфейсом открытого экземпляра».