Multicast là một thuật ngữ chuyên ngành thuộc lĩnh vực công nghệ thông tin. Chúng tương đối khó hiểu và dễ bị nhầm lẫn do tính chất gần giống với các thuật ngữ chuyên ngành khác. Để biết thêm về Multicast là gì hãy cùng đọc bài viết sau của Vietnix nhé!
Multicast là gì?
Multicast là một gói tin đơn lẻ có thể được gửi bởi một máy chủ và nó sẽ được nhận bởi rất nhiều người nhận khác nhau. Multicast khác với Broadcast vì nó có tính chọn lọc cao hơn.
Trong khi các gói Broadcast được nhận bởi tất cả các máy thu trong một phân đoạn mạng cụ thể (hoặc broadcast domain) thì các gói Multicast chỉ được nhận bởi một số máy thu nhất định.
Ngoài ra, các máy thu phát Multicast có thể được phân phối trong một mạng lớn hơn phía sau các bộ định tuyến (routers).
2 cách sử dụng chính của mạng Multicast
Dựa vào một số đặc điểm cơ bản của Multicast mà quyết định cách nó được sử dụng. Chẳng hạn một máy chủ chỉ cần gửi mỗi gói một lần và sẽ đến được tất cả những người nhận. Nhưng vì Multicast là gói một chiều nên bất kỳ phản hồi nào cũng cần được thực hiện bằng một giao thức riêng biệt.
Dưới đây là 2 cách sử dụng chính của Multicast mà bạn thường thấy:
1. Phân phối luồng dữ liệu AV
Đầu tiên là phân phối các luồng dữ liệu âm thanh hoặc hình ảnh giống hệt nhau cho một số lượng lớn người dùng.
Ví dụ như với các mạng truyền hình cáp dựa trên IP hiện đại. Bộ giải mã tín hiệu đăng ký một luồng dữ liệu Multicast đại diện cho một chương trình hay một kênh tiếp theo mạng bắt đầu chuyển tiếp luồng dữ liệu này tới nó.
Thay đổi kênh và hộp giải mã tín hiệu hủy đăng ký khỏi luồng dữ liệu đó và đăng ký kênh khác. Nếu một gói bị mất, việc này thường không quá nghiêm trọng dù đôi khi có thể gây ra hiệu ứng video bị giật cục bộ.
2. Cung cấp dữ liệu thị trường chứng khoán theo realtime
Trong trường hợp này, tất cả những người tham gia thị trường phải nhận được thông tin giống nhau tại cùng một thời điểm để đảm bảo thị trường công bằng, vì vậy Multicast là một cách lý tưởng để phân phối dữ liệu.
Tuy nhiên, khi các gói bị mất cũng có thể là một vấn đề nghiêm trọng vì chúng đều chứa dữ liệu quan trọng về giá cả và giao dịch. Vì vậy, các luồng dữ liệu này phải được đi kèm với các hệ thống khác để giúp khôi phục dữ liệu bị mất qua các giao thức unicast TCP tiêu chuẩn.
Mặt khác, Multicast cũng sẽ hữu ích cho những thứ như chơi game trên internet, trong đó thông tin trò chơi thời gian thực cần được phân phối cho một số lượng lớn người chơi.
Các vấn đề cơ bản với mạng Multicast
Có hai vấn đề cơ bản khi cung cấp các luồng dữ liệu Multicast:
- Đầu tiên là cách cho phép người nhận đăng ký dữ liệu phát đa hướng mà họ muốn và cách hủy đăng ký dữ liệu mà họ không muốn nhận nữa.
- Thứ hai là làm thế nào để chuyển tiếp các gói đó từ máy chủ đến tất cả các máy thu để mỗi gói được chuyển tiếp một lần và chỉ một lần, bất kể mọi thứ được kết nối với nhau như thế nào.
Thông thường, 2 vấn đề trên sẽ được giải quyết bằng cách sử dụng hai giao thức:
- IGMP (Giao thức quản lý nhóm Internet) xử lý việc tham gia và rời khỏi các luồng đa hướng cho các bộ thu riêng lẻ.
- PIM (Protocol Independent Multicast) là giao thức mà các thiết bị mạng Lớp 3 như bộ định tuyến sử dụng để xây dựng và quản lý cấu trúc cây phân phối đa hướng trên toàn mạng.
IGMP
Mặc dù các địa chỉ IP multicast xuất hiện trong trường “đích” của tiêu đề gói Multicast trông giống như các địa chỉ IPv4 hoặc IPv6 thông thường, chúng thực sự là các địa chỉ “nhóm” đề cập đến tất cả các thành viên của nhóm.
Một thiết bị có thể tham gia nhóm bằng cách gửi thông báo IGMP đến địa chỉ IP của nhóm. Gói tin này được nhận bởi một bộ định tuyến Multicast trên phân đoạn và bộ định tuyến làm bất cứ điều gì cần thiết để bắt đầu chuyển tiếp luồng dữ liệu đến thiết bị này.
Các gói báo cáo thành viên IGMP luôn được gửi với giá trị TTL là 1 để chúng không thể rời khỏi phân đoạn mạng hiện tại.
IGMP snooping
Có một tính năng quan trọng của Lớp 2 cho IGMP được gọi là IGMP snooping. Khi IGMP Snooping được bật, thiết bị Lớp 2 như bộ chuyển mạch Ethernet nhận các phản hồi từ IGMP cũng như bộ định tuyến.
Sau đó, switch (bộ chuyển mạng) có thể sử dụng thông tin này để đảm bảo rằng chỉ những thiết bị thực sự muốn nhận nhóm phát Multicast này mới nhận được dữ liệu, thay vì tất cả các thiết bị trên phân đoạn.
Trong nhiều trường hợp, switch cũng chặn các báo cáo thành viên và theo dõi nhóm nào được yêu cầu trên mỗi VLAN. Nó có thể trở thành một “người vận chuyển” proxy thay mặt cho VLAN, yêu cầu các nhóm được chỉ định và phân phối chúng đến các thiết bị đầu cuối bên phải.
Đồng thời, nó có thể theo dõi thời điểm không có thiết bị nào trên phân khúc vẫn quan tâm đến từng nhóm và gửi báo cáo IGMP “rời đi” tới bộ định tuyến phát đa hướng để yêu cầu nó ngừng chuyển tiếp nhóm này.
PIM
Vì các gói báo cáo thành viên IGMP luôn được gửi với giá trị TTL là 1, chúng không thể được sử dụng để tìm nguồn trên một Segment mạng khác. Để làm được điều đó, người ta thường sử dụng PIM (Giao thức đa phương thức độc lập).
“Tính độc lập của giao thức” nghĩa là nó có thể sử dụng bất kỳ giao thức định tuyến IP nào, bao gồm cả các tuyến tĩnh nếu cần. Nó không cần phải phân phối các định tuyến riêng biệt của mình hoặc duy trì một bảng định tuyến multicast riêng biệt.
Các router sẽ tham gia vào PIM. Mỗi bộ định tuyến sử dụng bảng định tuyến unicast của nó để tìm kiếm đường dẫn ngắn nhất quay trở lại nguồn phát đa hướng. Đây được gọi là RPF (Chuyển tiếp đường dẫn ngược).
Khi sử dụng RPF, mỗi bộ định tuyến có thể quyết định giao diện mà nó sẽ nhận nhóm phát đa hướng thông qua. Miễn là tất cả các bộ định tuyến trong mạng chấp nhận về bảng định tuyến unicast, điều này sẽ tạo thành một cấu trúc cây đáng tin cậy, tương tự như spanning free, sẽ không có vòng lặp.
PIM có hai chế độ hoạt động: chế độ dày đặc và chế độ thưa thớt. Chế độ dày đặc thường không được khuyến khích ngoại trừ các mạng đa hướng nhỏ nhất và đơn giản nhất.
Rendezvous Point
Điểm hẹn (Rendezvous Points) trong mạng chế độ PIM thưa thớt tồn tại để tìm nhóm phát Multicast và source.
RP là một bộ định tuyến khác trên mạng. Khi thiết bị nguồn bắt đầu gửi các gói đa hướng của nó, bộ định tuyến đầu tiên, trên cùng phân đoạn với nguồn, nhận gói đó và chuyển tiếp đến bộ định tuyến RP. Bước đầu tiên này được gọi là “đăng ký”, được thực hiện bằng cách sử dụng unicast.
RP có hai chức năng: Nó duy trì một bảng tất cả các nguồn cho mỗi nhóm, đồng thời nó cũng nhận và phân phối lại tất cả các nhóm mà nó đã chịu trách nhiệm.
Cách tạo multicast trên mạng máy tính của bạn
Nếu bạn định tạo một ứng dụng phát đa hướng trên mạng cục bộ của mình, bạn có thể thực hiện theo một trong ba cách sau:
Local scope
Cách đầu tiên sẽ hữu ích trong môi trường và phòng thí nghiệm hoàn toàn cục bộ đó là sử dụng Local scope của tổ chức từ các loại phạm vi quản trị, 239.192.0.0/14.
Các địa chỉ này tương tự như địa chỉ IP riêng, chẳng hạn như 10.0.0.0/8 ở chỗ bất kỳ ai cũng có thể sử dụng chúng cục bộ trong mạng của chính họ. Tuy nhiên, quản trị mạng phải đảm bảo rằng họ không rời khỏi mạng cục bộ.
Giải quyết GLOP
Cách thứ hai là sử dụng địa chỉ GLOP. Lược đồ này, được định nghĩa trong RFC 3180 , sử dụng BGP ASN đã đăng ký để tạo dải địa chỉ Multicast.
BGP ASN ban đầu dài hai byte, lược đồ GLOP lấy dải địa chỉ 233.0.0.0/8 và mã hóa ASN 2 byte đó thành byte thứ hai và thứ ba của địa chỉ.Vì vậy, nếu bạn có BGP ASN là 65525, phạm vi GLOP sẽ là 233.255.245.0/24. Điều này là do 65525 trong hex sẽ là FFF5. FF bằng 255 và F5 bằng 245, cho các octet thứ hai và thứ ba của địa chỉ.
Các địa chỉ được chỉ định thường xuyên
Và cách thứ ba để nhận địa chỉ được gán vĩnh viễn trong các dải 224.0.2.0-224.0.255.0 và 224.1.0.0-224.1.255.255 là đăng ký IANA. Tuy nhiên, những địa chỉ này đang có nguồn cung tương đối thiếu.
Trừ khi bạn có một ứng dụng phát Multicast mà bạn định chia sẻ với một số lượng lớn các downstream client, trường hợp này tốt hơn là bạn nên sử dụng phương pháp khác.
Lời kết
Vừa rồi là một số thông tin về multicast cũng như giải thích khái niệm multicast là gì. Hy vọng bạn đọc đã biết thêm nhiều kiến thức hay và bổ ích. Đừng quên chờ đón các bài viết tiếp theo của Vietnix nhé!
