Протокол PIM (Protocol Independent Multicast - независимая от протокола групповая рассылка) предлагает два разных сценария групповой рассылки. Так называемый плотный режим работы протокола рассчитан на ситуацию, когда члены группы рассылки располагаются плотно, то есть большая часть маршрутизаторов некоторой области задействована в групповой рассылке дейтаграмм.

Разреженный режим работы протокола предназначен для случая, когда маршрутизаторов, хосты которых являются членами группы, относительно немного и эти маршрутизаторы разбросаны далеко друг от друга.

Разработчики протокола PIM отметили несколько последствий применения каждого из режимов работы протокола. Поскольку в плотном режиме в групповую рассылку вовлекается большая часть маршрутизаторов, разумно положить, что это должны делать все маршрутизаторы. Для такой ситуации хорошо подходит применяемый в протоколе RPF метод лавинной маршрутизации, когда групповые дейтаграммы пересылаются всем групповым маршрутизаторам (кроме тех, кто явным образом отсечет себя от дерева). В разреженном режиме, напротив, маршрутизаторов, которые должны участвовать в групповой рассылке, немного, и они удалены друг от друга. В этом случае представляется значительно менее привлекательным применяемый в протоколе RPF метод, постоянно заставляющий маршрутизатор посылать отсекающие сообщения, чтобы избежать получения ненужного ему группового трафика. В разреженном режиме протокол исходит из предположения, что маршрутизатор по умолчанию не участвует в групповой рассылке. То есть маршрутизатор не должен выполнять никаких действий, если только не хочет присоединиться к группе рассылки. Такие рассуждения предполагают подход с выбором центрального узла, которому маршрутизаторы явным образом посылают сообщения с запросом о присоединении к той или иной группе рассылки. Остальные маршрутизаторы никак не участвуют в групповой рассылке. Таким образом, разреженный режим работы протокола может рассматриваться как управляемый получателем (ничего не случится до тех пор, пока получатель явно не заявит о желании вступить в группу), а плотный режим работы протокола - как управляемый отправителем (отправитель рассылает дейтаграммы всем, если только маршрутизаторы явно не заявят о своем нежелании их получать).

В плотном режиме работы протокол PIM реализует метод лавинной маршрутизации по обратным маршрутам с отсечениями, то есть, по сути, напоминает протокол DVMRP. Вспомним, что протокол PIM не зависит от нижележащего протокола выборочной (одноадресной) рассылки. Другими словами, протокол PIM может взаимодействовать с любым протоколом одноадресной маршрутизации. Поскольку протокол PIM не предъявляет никаких требований к нижележащему протоколу одноадресной маршрутизации, используемый в нем алгоритм продвижения данных по обратному маршруту несколько проще, чем в протоколе DVMRP, но он также и менее эффективный.

В разреженном режиме работы протокола PIM используется метод центрального узла (RFC 2189, RFC 2201), аналогичный применявшемуся в более раннем протоколе групповой маршрутизации СВТ (Core-Based Tree - дерево с вершиной в ядре). В протоколе PIM маршрутизаторы посылают центральному маршрутизатору, называемому точкой встречи, сообщение JOIN (присоединиться), чтобы присоединиться к дереву. Как и в протоколе СВТ, промежуточные маршрутизаторы переходят в состояние групповой рассылки и переправляют сообщение JOIN точке встречи. В отличие от протокола СВТ, в протоколе PIM в ответ на сообщение JOIN не посылается подтверждение. Сообщения JOIN периодически отправляются «вверх по течению» для обновления состояния дерева маршрутов протокола PIM. Еще одна особенность протокола PIM заключается в способности переключаться с общего для группы дерева на дерево конкретного отправителя после присоединения к точке встречи. Это может оказаться полезным, так как при использовании нескольких деревьев, построенных для конкретных отправителей, концентрация трафика уменьшается.

В разреженном режиме работы протокола PIM маршрутизатор, получивший дейтаграмму от одного из присоединенных к нему хостов, пересылает ее точке встречи. Затем точка встречи рассылает эту дейтаграмму по общему для группы дереву, используя групповую маршрутизацию. Если к дереву не присоединился ни один из маршрутизаторов (то есть у данного источника групповой рассылки нет получателей), отправитель уведомляется точкой встречи о том, что он должен прекратить посылать ей дейтаграммы.

Протокол PIM реализован на многих маршрутизаторах, а также развернут в сети UUNet как часть проекта потоковой доставки мультимедиа. Другим реализованным протоколом групповой маршрутизации является протокол MOSPF (Multicast OSPF - протокол OSPF для групповой рассылки). Протокол MOSPF (RFC 1584) работает в автономных системах, использующих протокол OSPF для выборочной рассылки (см. раздел «Маршрутизация в Интернете»), и представляет собой расширение протокола OSPF. В этом протоколе маршрутизаторы добавляют к распространяемым путем широковещательной рассылки уведомлениям о состоянии линий информацию о членстве своих хостов в группах.

- (PIM) is a family of multicast routing protocols that can provide one to many and many to many distribution of data over the Internet. The protocol independent part refers to the fact that PIM does not include its own topology discovery mechanism … Wikipedia

Protocol Independent Multicast - (PIM) est une famille de protocoles de routage IP multicast qui permet la diffusion vers un groupe d hôtes. PIM est dit Protocol Independent car il base ses décisions de routage sur la topologie établie par d autres protocoles comme BGP. Il… … Wikipédia en Français

Protocol-Independent-Multicast

Protocol Independent Multicast - (PIM) ist ein Verfahren in der Netzwerktechnik, das dynamisches Routing von Multicast Paketen im Internet ermöglicht. Anders als traditionelle Verfahren wie DVMRP oder MOSPF ist PIM auch bei stark verstreuten Teilnehmern bzw. Multicast Gruppen… … Deutsch Wikipedia

Multicast - is sometimes also incorrectly used to refer to a multiplexed broadcast. In computer networking, multicast is the delivery of a message or information to a group of destination computers simultaneously in a single transmission from the source… … Wikipedia

- (MSDP) is a Protocol Independent Multicast (PIM) family multicast routing protocol defined by Experimental RFC 3618. MSDP interconnects multiple IPv4 PIM Sparse Mode (PIM SM) domains which enables PIM SM to have Rendezvous Point (RP) redundancy… … Wikipedia

Multicast address - A multicast address is a logical identifier for a group of hosts in a computer network, that are available to process datagrams or frames intended to be multicast for a designated network service. Multicast addressing can be used in the Link… … Wikipedia

Multicast - Kommunikationsformen / Routing Schemata Unicast Broadcast Anycast … Deutsch Wikipedia

IP-Multicast - Multicast (ähnlich dem Gruppenruf) bezeichnet in der Telekommunikation eine Nachrichtenübertragung von einem Punkt zu einer Gruppe (auch Mehrpunktverbindung genannt). Der Vorteil von Multicast besteht darin, dass gleichzeitig Nachrichten an… … Deutsch Wikipedia

IP multicast - is a method of sending Internet Protocol (IP) datagrams to a group of interested receivers in a single transmission. It is often employed for streaming media applications on the Internet and private networks. The method is the IP specific version … Wikipedia

Протоколы PIM и IGMP

Чтобы доставить мультикаст от источника до получателя существует много протоколов - IGMP, PIM, MSDP, MBGP, MOSPF, DVMRP. В настоящее время из выше перечисленных протоколов используются в основном: PIM и IGMP .

Рисунок 6.8

PIM (Protocol Independent Multicast) строит путь движения мультикастового трафика от источника до получателей через маршрутизаторы. PIM обеспечивает построение графа сети, связывающего все хосты в определенной группе, причем между двумя хостами существует только один путь. Такой граф называют покрывающим деревом. Протокол PIM осуществляет постоянный мониторинг покрывающего дерева, и время от времени отсекает те ветви дерева, которые из-за изменения состояния сети уже не ведут к членам той или иной группы.

Протокол IGMP (Internet Group Management Protocol ) – gротокол группового управления в Интернете, был разработан в 1989 году. IGMP- это сетевой протокол взаимодействия клиентов мультикастового трафика и ближайшего к ним маршрутизатора. С помощью этого протокола маршрутизатор узнаёт о наличии получателей мультикастового трафика и об их отключении. Роль IGMP очень проста: если клиентов нет, то передавать мультикастовый трафик в сегмент не надо. Если появился клиент, он уведомляет маршрутизатор с помощью IGMP о том, что хочет получать трафик.

Источник программ IPTV не нуждается в протоколе IGMP. Любой компьютер, подключенный к Интернету, может стать источником группового вещания, при этом ему не требуется никакого дополнительного программного обеспечения, кроме того, которое включено в состав обычной реализации стека TCP/IP.

Чтобы стать получателем групповых данных, узел должен «выразить» свою заинтересованность маршрутизатору, к которому непосредственно подсоединена его сеть. Для этого хост должен установить взаимодействие с маршрутизатором по протоколу IGMP.

При вещании ТВ программ в режиме multicast видеосервер рассылает только один видеопоток (для каждой из ТВ-программ), независимо от числа абонентов.

На участке соединения видеосервер - шлюз доступа (Ethernet-коммутатор, DSLAM) происходит трансляция всех ТВ-программ (рисунок 6.6). На участке соединения коммутатор - STB транслируется только та программа, которую выбрал абонент для просмотра. Это происходит посредством протокола IGMP.

Рисунок 6.6

В IGMP определено три типа сообщений:

1) Запрос о членстве . С помощью этого сообщения маршрутизатор пытается узнать, в каких группах состоят хосты в локальной сети, присоединенной к какому-либо его интерфейсу. Запрос о членстве существует в двух вариантах: в одном из них маршрутизатор делает общий запрос обо всех группах «IGMP General Query» (общий запрос), в другом его интересует информация только о некоторой конкретной группе, адрес которой указывается в запросе«IGMP Group Sepcific Query» .

2) Отчет о членстве (IGMP Report ) . Этим сообщением хосты отвечают маршрутизатору, который послал в сеть запрос о членстве. В сообщении содержится информация об IP-адресе группы, в которой они состоят. Маршрутизатор, являясь членом всех групп, получает сообщения, направленные на любой групповой адрес. Для маршрутизатора, получающего ответные сообщения, важен только факт наличия членов той или иной группы, а не принадлежность конкретных хостов конкретным группам. Отчет о членстве хост может послать не только в ответ на запрос маршрутизатора, но и по собственной инициативе, когда он пытается присоединиться к определенной группе. После такого сообщения хост может рассчитывать на то, что трафик для этой группы действительно будет доставляться в сеть, к которой этот хост принадлежит.

3) Покинуть группу (IGMP Leave ). Это сообщение хост может использовать, чтобы сигнализировать «своему» маршрутизатору о желании покинуть некоторую группу, в которой он до этого состоял. Получив это сообщение, маршрутизатор посылает специфический запрос о членстве членам только этой конкретной группы « IGMP Group Sepcific Query» , и если не получает на него ответ (то есть это был последний хост в группе), то перестает передавать трафик группового вещания для этой группы.

Сообщения с запросами о членстве посылаются маршрутизатором регулярно с некоторой частотой. На каждом из интерфейсов с установленными средствами IGMP маршрутизаторами поддерживаются кэш-таблицы групп. Кэш-таблица содержит список всех групп, в составе которых есть хотя бы один член. Для каждой строки таблицы установлен таймаут. Маршрутизатор регулярно посылает запросы «IGMP General Query» (по умолчанию - каждые 60 секунд), чтобы проверить, что в каждой группе еще имеются члены. Если для некоторой группы ответ не поступает в течение установленного для нее тайм-аута, то соответствующая строка удаляется из кэш-таблицы, и маршрутизатор считает, что членов этой группы в сети больше нет.

Локальная сеть может иметь несколько хостов, заинтересованных в получении трафика одной и той же группы, но маршрутизатору достаточно подтверждения только от одного хоста для того, чтобы продолжить передавать трафик в сеть для этой группы. Основываясь на информации, полученной с помощью IGMP, маршрутизаторы могут определять, в какие подключенные к ним сети необходимо передавать групповой трафик.

Чтобы хост смог получать трафик группового вещания, недостаточно установить на нем протокол IGMP, с помощью которого хост может отправить сообщение своему маршрутизатору о желании присоединиться к группе. Помимо этого, надо сконфигурировать сетевой интерфейс хоста так, чтобы он стал захватывать из локальной сети кадры, несущие в себе пакеты группового вещания для той группы, к которой присоединился хост.

Чтобы стало понятнее, как работает IPTV, рассмотрим небольшой пример (рисунок 6.9) . Для работы IPTV необходим роутер, поддерживающий multicast (далее MR ). Он будет отслеживать членство того или иного клиента в определенной группе, т.е. постоянно следить, какому клиенту какой отправлять TV-канал. В сети есть сервер (Мulticast источник ), подключённый к роутеру MR. Этот сервер вещает TV-каналы, например:

Предположим, что клиент включает канал News, тем самым, сам не подозревая, он отправляет запрос на MR для подключения к группе 224.12.0.1. С точки зрения протокола IGMP это сообщение«IGMP Report 224.12.0.1 ” . После получения Multicast Router"ом данного сообщения, MR регистрирует его, и Ethernet коммутатор (SW ) приступает к копированию широковещательных пакетов, предназначенных для данной группы, в порт, к которому подключен клиент. Клиент начинает получать трафик.

Рисунок 6.9 – Принцип работы IGMP

Если клиент переключается на другой канал, то он сначала отправляет уведомление MR , что он отключает канал News, т.е. покидает эту группу. Для IGMP это сообщение “LEAVE 224.12.0.1 ” (ВЫЙТИ из группы 224.12.0.1). А затем опять шлёт сообщение «IGMP Report » для нужного канала.

Маршрутизатор MR получив сообщение “LEAVE ” для какой-либо группы, должен убедиться, что больше никаких других получателей этого канала нет, посылает сообщение «IGMP Group Specific Query» дважды. И если ни один STB не откликнется, то MR перестаёт передавать трафик этой группы.

Кроме того, MR периодически (каждые 60 секунд) опрашивает всех: «к какой группе кто подключен?», для выяснения состава групп в текущей момент времени, чтобы отключать тех клиентов, с которыми оборвалась связь. При этом MR использует запрос «IGMP General Query » (Общий з апрос) . Если на 3 подряд «Query» не было с интерфейсов MR ответа «IGMP Report» для какой-то группы, MR удаляет этот канал из своей таблицы мультикастовой маршрутизации - перестаёт посылать трафик этого канала до тех пор, пока к этой группе не подключится, хотя бы один клиент.

После присоединения к необходимой группе, клиентское оборудование начинает принимать поток данных по протоколу UDP на порт 1234.

Таким образом, переключение каналов с дистанционного пульта-«ленивчика », столь привычное и простое для пользователей традиционного те­левидения, представляет сложность для сети IPTV. Всякий раз, когда пользо­ватель IPTV переключает канал, в сети начинает кипеть работа :

1) Во-первых, пользователя следует отключить от группы Multicast.

2) Во-вторых, подключить его к новой группе Multicast.

3) В-третьих, если канал вещания вообще отсутствует в данный момент, так как его никто не смотрит, значит, нужно инициировать вещание и создать новую группу Multicast.

Итак, повторим ещё раз:

IGMP Report - посылается клиентом при подключении, если клиент хочет получать трафик конкретной группы или в ответ на запрос маршрутизатора о членствеIGMP Query.

IGMP General Query - посылается маршрутизатором периодически, чтобы проверить, какие группы сейчас нужны.

IGMP Group Sepcific Query - посылается маршрутизатором в ответ на сообщение Leave, чтобы узнать есть ли другие получатели в этой группе. В качестве адреса получателя указывается адрес мультикастовой группы.

IGMP Leave - посылается клиентом, когда тот хочет покинуть группу.

7 Пассивные оптические сети (PON) – переворот в широкополосном доступе

Оптоволокно на последней

миле: это надо PONять

Технология PON используется для реализации структур FTTH «волокно до жилища». Возможности технологии GPON удивляют в первую очередь тем, что доступ к ресурсам сети Интернет возможен на скорости до 1 Гб/с, что в двести раз выше, чем по медным линиям.

Сеть строится с помощью пассивных делителей оптической мощности (сплиттеров), не требующих питания и обслуживания. Особенностью технологии является 100% оптический канал от АТС до квартиры или офиса клиента, что позволяет повысить качество передачи сигнала (голоса, данных, видео) и в десятки раз увеличить скорость передачи данных.

Инфраструктура GPON отличается крайней неприхотливостью и безопасностью: не требует электропитания и может быть смонтирована в любом, даже неприспособленном помещении

Основные преимущества PON:

1 Простота и перспективность реализации распределительной инфраструктуры;

2 Отсутствие промежуточных активных узлов;

3 Быстрое развёртывание сети;

4 Простота сопряжения с любым внешним оборудованием;

5 Высокая гибкость при развитии и наращивании сети;

6 Независимое использование любых протоколов работы и технологий связи;

7 Повышенная надёжность;

8 Простота подключения новых абонентов и удобство обслуживания (подключение, отключение или выход из строя одного или нескольких абонентских узлов никак не сказывается на работе остальных);

9 Невысокая стоимость создания сети и т. д.

Protocol Independent Multicasts (PIM) /Мультикастинг не зависящий от протокола/ - семейство многоадресных протоколов маршрутизации для сетей, созданный для решения проблем групповой маршрутизации. PIM называется протоколо-независимым, потому что базируется на традиционных маршрутных протоколах (например Border Gateway Protocol), вместо того, чтобы создавать собственную сетевую топологию .

Режимы работы протокола

Уплотнённый режим (Dense Mode)

Protocol Independent Multicast-Dense Mode (PIM-DM) используется для компактных групп, обычно с высокой плотностью получателей. Он косвенно строит деревья кратчайшего пути, наводняя всю сеть мультикастингом, а затем на обратном пути обрезает ветви дерева, где не имеется получателей. Этим PIM-DM реализует метод RPF (Reverse Path Forwarding) с усечением (Prune). Пробные датаграммы рассылаются каждые 3 минуты, что является одним из недостатков данного протокола .

Часто протокол PIM-DM используется совместно с протоколом DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol).

Описание протокола PIM-DM находится в RFC 3973 .

Разреженный режим (Sparse Mode)

Protocol Independent Multicast-Sparse Mode (PIM-SM) строит однонаправленные общие деревья с корнем в точке рандеву (Rendezvous Point - RP) для каждой мультикастинг-группы. В качестве RP может быть использован любой маршрутизатор, который поддерживает протокол PIM. Дополнительно PIM-SM создает деревья кратчайшего пути для каждого отправителя.

PIM-SM используется для сетей с произвольным рассредоточением пользователей с ограниченной пропускной способностью сетевых каналов .

Описание протокола PIM-SM находится в RFC 4601 .

Мультикаст с заданным источником (Source Specific Multicast)

Protocol Independent Multicast-Source Specific Multicast (PIM-SSM) развивает концепцию выделения мультикаста не только групповым адресом, но и адресом источника трафика для группы. Является производным от PIM-SM

Описание протокола PIM-SSM находится в RFC 4607 .

Напишите отзыв о статье "Protocol Independent Multicast"

Примечания

Ссылки

• (англ.) (PDF)

Физический Канальный Сетевой Транспортный Сеансовый Представления Прикладной Другие прикладные

Отрывок, характеризующий Protocol Independent Multicast

Кутузов отступил к Вене, уничтожая за собой мосты на реках Инне (в Браунау) и Трауне (в Линце). 23 го октября.русские войска переходили реку Энс. Русские обозы, артиллерия и колонны войск в середине дня тянулись через город Энс, по сю и по ту сторону моста.
День был теплый, осенний и дождливый. Пространная перспектива, раскрывавшаяся с возвышения, где стояли русские батареи, защищавшие мост, то вдруг затягивалась кисейным занавесом косого дождя, то вдруг расширялась, и при свете солнца далеко и ясно становились видны предметы, точно покрытые лаком. Виднелся городок под ногами с своими белыми домами и красными крышами, собором и мостом, по обеим сторонам которого, толпясь, лилися массы русских войск. Виднелись на повороте Дуная суда, и остров, и замок с парком, окруженный водами впадения Энса в Дунай, виднелся левый скалистый и покрытый сосновым лесом берег Дуная с таинственною далью зеленых вершин и голубеющими ущельями. Виднелись башни монастыря, выдававшегося из за соснового, казавшегося нетронутым, дикого леса; далеко впереди на горе, по ту сторону Энса, виднелись разъезды неприятеля.
Между орудиями, на высоте, стояли спереди начальник ариергарда генерал с свитским офицером, рассматривая в трубу местность. Несколько позади сидел на хоботе орудия Несвицкий, посланный от главнокомандующего к ариергарду.
Казак, сопутствовавший Несвицкому, подал сумочку и фляжку, и Несвицкий угощал офицеров пирожками и настоящим доппелькюмелем. Офицеры радостно окружали его, кто на коленах, кто сидя по турецки на мокрой траве.
– Да, не дурак был этот австрийский князь, что тут замок выстроил. Славное место. Что же вы не едите, господа? – говорил Несвицкий.
– Покорно благодарю, князь, – отвечал один из офицеров, с удовольствием разговаривая с таким важным штабным чиновником. – Прекрасное место. Мы мимо самого парка проходили, двух оленей видели, и дом какой чудесный!
– Посмотрите, князь, – сказал другой, которому очень хотелось взять еще пирожок, но совестно было, и который поэтому притворялся, что он оглядывает местность, – посмотрите ка, уж забрались туда наши пехотные. Вон там, на лужку, за деревней, трое тащут что то. .Они проберут этот дворец, – сказал он с видимым одобрением.