Групповое вещание, стандартная модель, адреса, основные типы протоколов группового вещания
Введение
Актуальность работы. Выходя в Интернет, мы используем услуги Интернет провайдера. Провайдер подключает абонентов к своей сети. Так они становятся частью сети данного провайдера, одновременно с этим они являются частью всех объединенных сетей, которые и составляют Интернет.
У каждого абонента есть договор с определенным провайдером о подключении его к сети. Провайдеры между собой так же имеют соглашение о соединении своих сетей. Это позволяет обмениваться информацией всем устройствам, пидьеданим к этим сетям.
Чаще всего вы можете подключиться к другой сети через так называемое высокоскоростное соединение, которое работает через кабель, спутниковую антенну, или специальную телефонную линию. То есть, фактически - Интернет является совокупностью сетей. Основной целью сети Интернет связь. Как связать два компьютера, которые находятся на разных концах планеты? Необходимо, чтобы у каждого компьютера был как-то свой уникальный идентификатор, чтобы его можно было безошибочно найти в Интернете. Если учесть, что с каждым годом оконечных устройств в сети Интернет становится все больше и больше, то система идентификаторов должна быть очень многозначительным.
Основной целью группового вещания является создание эффективного механизма передачи данных от одного источника нескольким получателям. Для решения этой задачи могут использоваться несколько подходов, например индивидуальная рассылка, широковещательная рассылка, привлечение сервисов прикладного уровня.
Технология группового IP-вещания существует уже более десяти лет. Однако и по сей день пространство IP-адресов, выделенное для групповой рассылки трафика, остается для сетевых администраторов загадочной областью, которую они просто игнорируют. Возможность использовать эту технологию тормозилась отсутствием полноценной ее поддержки программным обеспечением. Более того, считалось, что для организации доставки качественной аудио- и видеоинформации до рабочего места требуется сложная и дорогостоящая модернизация сети.
Цель работы: рассмотреть понятие и сущность группового вещания и основные протоколы, обеспечивающие этот тип взаимодействия.
Объект исследования: Групповое Вещание.
Предмет исследования: виды Группового Вещания.
Для реализации поставленной цели необходимо решить такие задачи:
- рассмотреть понятие и сущность группового вещания;
- проанализировать стандартную модель группового вещания;
- обосновать особенности адресации в групповом вещании;
- показать основные типы протоколов группового вещания;
- провести анализ протоколы DVMRP и MOSPF.
Глава 1. Понятие и сущность группового вещания
Сегодняшнее развитие информационных технологий обусловлено появлением новых услуг. Растущие требования пользователей к качеству традиционных услуг заставляют владельцев телекоммуникационных сетей быть в процессе их модернизации. Процесса такой модернизации предшествует стадия избрания стратегии развития собственных сетей. Особой сложности этот процесс придает наличие большого количества разнообразных моделей сетей последующих поколений, каждая из которых имеет свой взгляд на тот же процесс с разных точек (развитие технологий, сетевая архитектура, внедрение и эксплуатация услуг).
Групповое вещание, то есть доставка данных из одного источника сразу нескольким получателям, давно доказала свою полезность и необходимость в мире коммуникаций. Применяемая ранее только в радио и телевизионных сетях, в последние годы технология группового вещания все шире внедряется в компьютерные сети. В условиях, когда компьютерные сети постепенно становятся средством для передачи практически всех видов информации, без реализации направленного широковещания в них не обойтись. Поэтому технологии группового вещания являются сегодня предметом интенсивного изучения в исследовательском сетевом сообществе. Ведущие производители сетевого оборудования и программных средств стремятся встроить поддержку группового вещания в свои продукты — маршрутизаторы, коммутаторы, операционные системы. Наиболее актуальна проблема реализации группового вещания в Интернете. Из-за своей популярности и доступности Интернет представляет собой идеальную среду для массового распространения по подписке мультимедийной информации — аудиозаписей, видеофильмов, информационных дайджестов и т. п. Приложения, реализующие такого рода услуги, требуют наличия механизма доставки одной и той же информации определенному кругу абонентов сети. В связи с этим технология группового вещания имеет очень хорошие перспективы, и уже сейчас некоторые провайдеры предлагают такие услуги своим клиентам.
Концепция группового вещания (multicast) нашла свое воплощение в ряде спецификаций протоколов группового взаимодействия в Интернете. В 1992 году появилась экспериментальная магистраль МВопе, которая объединила 20 сетей через Интернет. С помощью этой магистрали была проведена первая аудиоконференция, которая позволила группе, образованной из членов IETF по всему миру, слышать то, что говорилось на собрании IETF в Сан-Диего.
Глава 2. Стандартная модель группового вещания
2.1. Подходы и формы групповой рассылки
Основной целью группового вещания является создание эффективного механизма передачи данных от одного источника нескольким получателям. Для решения этой задачи могут использоваться несколько подходов, например, индивидуальная рассылка, широковещательная рассылка, привлечение сервисов прикладного уровня.
Рисунок 1 - Групповая доставка на основе индивидуальных адресов
При индивидуальной рассылке (unicast) на основе уникальных адресов источник данных, которые надо доставить некоторой группе узлов, генерирует их в количестве экземпляров, равном количеству узлов-получателей, состоящих в данной группе (рис. 1). То есть передача по принципу «один ко многим» сводится к нескольким передачам «один к одному». Очевидно, что передача нескольких идентичных копий на участках, где маршруты к разным членам группы перекрываются (это особенно характерно для начальных участков), приводит к избыточному трафику.
При широковещательной рассылке (broadcast) станция направляет пакеты, используя широковещательные адреса (рис. 2). В этой схеме, для того чтобы доставить данные группе узлов-получателей, источник генерирует один экземпляр данных, но снабжает этот экземпляр широковещательным адресом, который диктует маршрутизаторам сети копировать эти данные и рассылать их всем конечным узлам независимо от того, «заинтересованы» узлы в получении этих данных или нет. В этом случае, как и в предыдущем, существенная доля трафика является избыточной.
Рисунок 2- Групповая доставка на основе широковещательного адреса
В случае привлечения сервисов прикладного уровня функции по обеспечению групповой доставки перекладываются на самих членов группы. То есть, как показано на рис.3, источник генерирует один экземпляр данных и, используя индивидуальный адрес, передает данные одному из членов группы, который генерирует копию и направляет ее другому члену группы и т. д. Перемещение решения задачи с нижних транспортных уровней на прикладной уровень повышает суммарные накладные расходы сети на реализацию групповой доставки и делает этот механизм менее гибким.
Таким образом, традиционные механизмы доставки пакетов стека TCP/IP мало пригодны для поддержки группового вещания. В такой ситуации наиболее эффективным решением является использование специально разработанного механизма группового вещания, ориентированного на сокращение избыточного трафика и накладных расходов сети.
Рисунок 3-Групповая доставка на основе сервисов прикладного уровня
Главная идея группового вещания состоит в следующем: источник генерирует только один экземпляр сообщения с групповым адресом, которое затем, по мере перемещения по сети, копируется на каждой из «развилок», ведущих к тому или иному члену группы, указанной в адресе данного сообщения (рис. 4). В конце концов, пакет с групповым адресом достигает маршрутизатора, к которому непосредственно подключена сеть с хостами-членами данной группы
Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы
. Напомним, что у хостов, относящихся к той или иной группе, интерфейс наряду с индивидуальным адресом имеет еще и групповой адрес — адрес класса D, называемый также адресом группового вещания. Интерфейс может иметь даже несколько групповых адресов — по числу групп, в которых состоит данный хост.
Как и в случае обычной маршрутизации на базе индивидуальных адресов, маршрутизатор упаковывает пакет с групповым адресом в кадр канального уровня (той технологии, которая используется в данной локальной сети, например, Ethernet), снабжая его групповым МАС-адресом, соответствующим групповому IP-адресу данного пакета. Кадр с пакетом группового вещания поступает в локальную сеть, распознается и захватывается интерфейсами хостов, являющихся членами данной группы. При таком подходе данные рассылаются только тем узлам, которые заинтересованы в их получении.
Функция репликации группового сообщения и продвижения копий в сторону членов группы возлагается на маршрутизаторы, для чего они должны быть оснащены соответствующими программно-аппаратными средствами. Такой режим экономит пропускную способность за счет передачи только того трафика, который необходим.
Рисунок 4 - Схема группового вещания
Стив Диринг (Steve Deering) — один из главных идеологов группового вещания — сформулировал несколько принципиальных положений, регламентирующих поведение конечных узлов сети, которые являются источниками и получателями группового трафика.
1. Дейтаграммный подход. Источник может посылать пакеты UDP/IP в любое время без необходимости регистрировать или планировать передачи, реализуя сервис «по возможности».
2. Открытые группы. Источники должны знать только групповой адрес. Они не должны знать членов группы и не обязательно должны быть членами той группы, которой они посылают данные. Группа может быть образована узлами, принадлежащими к разным IP-сетям и подсетям. Группа может иметь любое число источников данных.
3. Динамические группы. Хосты могут присоединяться к группам или покидать группы без необходимости регистрации, синхронизации или переговоров с каким-либо централизованным элементом группового управления. Членство в группе является динамическим, поскольку хосты могут присоединиться к группе или выйти из группы в любой момент времени, к тому же они могут быть членами нескольких групп.
Из концепции открытых групп следует, что групповое вещание может быть организовано как по схеме «один ко многим», так и по схеме «многие ко многим». Заметим также, что возможность быть источником никак не связана с членством хоста в той или иной группе. Источник группового вещания может начать передачу пакетов некоторой группе даже при условии, что во всем Интернете нет ни одного узла, который был бы заинтересован в этих данных. В этих концептуальных положениях Диринг говорит о правилах для конечных узлов, выполняющих функции источников и получателей, но не обсуждает требований к маршрутизации группового трафика. Он также не определяет механизмов обеспечения качества обслуживания, безопасности или назначения адресов.
В соответствии с традиционной моделью группового вещания узлы могут делать заявки на трафик, направляемый той или иной конкретной группе (по тому или иному групповому адресу), при этом не имеет значения, каким источником генерируется этот трафик. Для описания такой модели часто используют термин групповое вещание из любого источника (Any Source Multicast, ASM). Модель ASM включает обе схемы: и «один ко многим», и «многие ко многим».
В более поздней модели, называемой групповым вещанием из конкретного источника (Source Specific Multicast, SSM), хосты могут регистрировать свою заинтересованность не только относительно определенной группы, указывая соответствующий групповой адрес, но и в отношении совершенно определенных источников группового трафика, указывая соответствующие индивидуальные адреса. Возможность запроса конкретных источников является ключевой в модели SSM. Модель сервиса группового вещания SSM строится по схеме «один ко многим» и предусматривает возможность работы хостов в двух дополнительных режимах:
- в режиме исключения хост может требовать, чтобы ему направлялись пакеты для его группы, но только те, которые поступают от источников, не входящих в его список исключенных источников;
- в режиме включения хост может требовать получение группового трафика только от тех источников, которые перечислены в списке включенных источников.
2.2. Адреса группового вещания
Групповая рассылка (multicast) требует некоторых расширений в протоколах узлов, описаны в RFC 1112. Там также описан и простой протокол IGMP (Internet Group Management Protocol - протокол управления группами).
Поддержка групповой рассылки узлами может быть реализована на трех уровнях:
- 0 - не поддерживается.
- 1 - поддерживается передача групповых сообщений (необходимы дополнительные минимальные средства).
- 2 - поддерживается передача и прием.
Адреса IPv4 из диапазона 224.0.0.0-239.255.255.255 относятся к классу D и они зарезервированы для группового вещания.
Адреса из этого диапазона используются: для идентификации групп; для идентификации адресов источников группового вещания (в рамках модели SSM); для административных нужд при реализации группового вещания.
В общем случае адреса используются динамически, то есть если после остановки вещания источник снова начинает передачу, то он в общем случае может задействовать новый адрес группового вещания. Так называемые хорошо известные источники обычно наделяются постоянным групповым адресом. Информацию о том, какие адреса уже закреплены для выполнения некоторой постоянной роли, а также о том, как использовать адресное пространство адресов класса D, дает документ RFC 3171 полномочной организации по цифровым адресам Интернета (Internet Assigned Numbers Authority, IANA).
Глава 3. Основные типы протоколов группового вещания
3.1. Категории протоколов группового вещания
На основе описанной концепции для стека TCP/IP был разработан ряд протоколов, с помощью которых можно организовать групповое вещание с различной степенью эффективности. Эти протоколы делятся на две категории.
1. В первую входит один протокол — протокол IGMP, с помощью которого, во-первых, хосты сообщают о своем «желании» присоединиться к некоторой группе, во-вторых, маршрутизатор узнает о принадлежности хостов в непосредственно подключенных к нему подсетях к той или иной группе. Протокол IGMP работает в тесном взаимодействии с протоколами второй категории — протоколами маршрутизации группового вещания.
2. Протоколы маршрутизации группового вещания необходимы для продвижения пакетов, несущих в себе информацию для групповых получателей, через сеть произвольной конфигурации.
Эти протоколы — DVMRP, MOSPF, PIM — опираются на разные подходы, но в конечном итоге все они сводятся к построению графа, связывающего все хосты в определенной группе, причем между двумя хостами существует только один путь.
Такой граф называют покрывающим деревом. Протоколы маршрутизации осуществляют постоянный мониторинг покрывающего дерева и время от времени отсекают те ветви дерева, которые из-за изменения состояния сети уже не ведут к членам той или иной группы.
3.2. Протокол DVMRP
Дистанционно-векторный протокол маршрутизации группового вещания (Distance Vector Multicast Routing Protocol, DVMRP), описанный в спецификации RFC 1075, может быть характеризован с самых общих позиций следующим образом:
- как следует из его названия, он основан на дистанционно-векторном алгоритме и, следовательно, обладает всеми особенностями, свойственными данному алгоритму;
- относится к классу протоколов плотного режима, использующих проверку продвижения по реверсивному пути;
- продвигает пакеты на основе деревьев с вершинами в источниках,
- является протокольно зависимым в том смысле, что для принятия решений о продвижении пакетов он не может использовать обычные (для индивидуальной рассылки) таблицы маршрутизации
50% реферата недоступно для прочтения
Закажи написание реферата по выбранной теме всего за пару кликов. Персональная работа в кратчайшее
время!
на новый заказ в Автор24. Это бесплатно.
Задать вопрос
