マルチキャストの概要

マルチキャストとユニキャストの比較

Junos®オペレーティングシステム(Junos OS)ルーティングプロトコルプロセスは、多種多様なルーティングプロトコルをサポートしています。これらのルーティング プロトコルは、1 組のクライアントとサーバー間で送信される ユニキャスト トラフィック ストリームだけでなく、単一のサーバー ソースと多数のクライアント レシーバ間でビデオ、オーディオ、またはその両方を含む マルチキャスト トラフィック ストリームについても、ルーティング デバイス間でネットワーク情報を伝送します。マルチキャストに使用されるルーティング プロトコルは、多くの重要な点でユニキャスト ルーティング プロトコルとは異なります。

情報は、ユニキャスト、ブロードキャスト、マルチキャストという 3 つの基本的な方法でネットワーク経由で配信されます。

ユニキャスト、ブロードキャスト、マルチキャストの違いは、次のように要約できます。

• ユニキャスト:1 つの送信元から 1 つの宛先への 1 対 1 ユニキャスト。

• ブロードキャスト: 1 つのソースからすべての可能な宛先への 1 対すべて。

• マルチキャスト:1 つの送信元から複数の宛先まで、トラフィックの受信に関心を示す 1 対多。

  手記：

  このリストには、オンラインゲームやビデオ会議など、同じ受信機のソースが多数あり、受信機がソースを兼ねることが多い多対多アプリケーションの特別なカテゴリは含まれていません。多対多は、1 対多マルチキャストを繰り返し採用するサービス モデルであるため、一意のプロトコルは必要ありません。元のマルチキャスト仕様である RFC 1112 は、ASM(Any-Source Multicast)多対多モデルと SSM(Source-Specific Multicast)1 対多モデルの両方をサポートしています。

ユニキャストトラフィックでは、ネットワーク上を移動する多くのIPパケットのストリームが、Webサイトサーバーなどの単一のソースからクライアントPCなどの単一の宛先に流れます。ユニキャスト トラフィックは、今でもネットワーク上で最も一般的な情報転送形式です。

ブロードキャスト トラフィックは、単一の送信元から、ネットワーク上で到達可能なすべての宛先(通常は LAN)に流れます。ブロードキャストは、トラフィックが確実に宛先に到達するようにする最も簡単な方法です。

テレビネットワークは、放送を使用してビデオとオーディオを配信します。テレビネットワークがケーブルテレビ(CATV)システムであっても、ソース信号はすべての可能な宛先に到達し、これが一部のチャンネルのコンテンツがスクランブルされる主な理由です。各エンドユーザーのデバイスに絶えず届く膨大な量の不要な情報、スクランブルの複雑さと影響、および関連するプライバシーの問題のために、インターネット上でブロードキャストすることは現実的ではありません。

マルチキャスト トラフィックは、ユニキャスト(1 つの送信元、1 つの宛先)とブロードキャスト(1 つの送信元、すべての宛先)の両極端の間に存在します。マルチキャストは、トラフィック分散の「1 つの送信元、多数の宛先」の方法であり、特定の送信元から情報を受信する必要性を明示的に示す宛先のみがトラフィック ストリームを受信することを意味します。

IPネットワークでは、宛先(クライアント)が送信元(サーバー)と直接通信することはあまりないため、送信元と宛先の間のルーティングデバイスは、ユニキャストまたはマルチキャストの観点からネットワークのトポロジーを決定でき、トラフィックを無計画にルーティングすることを回避できる必要があります。マルチキャスト ルーティング デバイスは、1 つの入力インターフェイスで受信したパケットを複製し、複数の出力インターフェイスでコピーを送信します。

IPマルチキャストでは、送信元と宛先はほとんどの場合ホストであり、ルーティングデバイスではありません。マルチキャスト ルーティング デバイスは、マルチキャスト トラフィックを送信元から宛先までのネットワーク全体に分散します。マルチキャスト ルーティング デバイスは、ネットワーク上のマルチキャスト ソースを検出し、複数のインターフェイスでパケットのコピーを送信し、ルーティング ループを防止し、関心のある宛先を適切なソースで接続し、不要なパケットのフローを最小限に抑える必要があります。標準のマルチキャスト ルーティング プロトコルは、これらの機能のほとんどを提供しますが、一部のルーター アーキテクチャはパケットの複数のコピーを送信できないため、マルチキャストを直接サポートしていません。

IP マルチキャストの使用

マルチキャストにより、IP ネットワークは、インターネットの初期段階で普及していたデータ配信のユニキャスト モデル以上のものをサポートできます。マルチキャストは、もともと 1989 年の RFC 1112 でホスト拡張機能として定義されており、1 対多または多対多として特徴付けることができるトラフィック フローを効率的に配信する方法を提供します。

ユニキャスト トラフィックは、データ アプリケーションに限定されません。ワイヤレスかどうかにかかわらず、電話での会話にはデジタル オーディオ サンプルが含まれており、デジタル写真やビデオが含まれている場合があり、1 つのソースから 1 つの宛先に流れます。同様に、マルチキャストトラフィックはマルチメディアアプリケーションに厳密に制限されません。一部のデータアプリケーションでは、多くのPCに配信されるニュースや株式ティッカーサービスのように、トラフィックのフローは単一のソースからパケットを必要とする多くの宛先にあります。このため、マルチキャスト宛先のリスナーよりも 受信者という用語が優先されますが、どちらの用語も一般的です。

ユニキャストで機能し、マルチキャストに適しているネットワーク アプリケーションには、コラボレーション グループウェア、テレビ会議、定期的または "プッシュ" データ配信 (株価、スポーツのスコア、雑誌、新聞、広告)、サーバーまたは Web サイトのレプリケーション、戦争シミュレーションやバーチャル リアリティなどの分散インタラクティブ シミュレーション (DIS) などがあります。1 対多または多対多のデータ アプリケーションや、複数の受信機を備えたマルチメディア アプリケーションのネットワーク リソースのオーバーヘッドを削減する必要がある IP ネットワークには、マルチキャストのメリットがあります。

ユニキャストがラジオまたはニュースティッカーサービスで採用されている場合、各ラジオまたはPCは、PCのリスナーまたは視聴者ごとに個別のトラフィックセッションを持つ必要があります(これは実際には一部のWebベースのサービスの方法です)。サーバーによって消費される処理負荷と帯域幅は、より多くの人々がサーバーに「同調」するにつれて直線的に増加します。これは、インターネットのグローバルな規模を扱う場合、非常に非効率的です。ユニキャストは、パケットの重複の負荷をサーバーに負担し、ユーザー数の増加に伴い、ますます多くのバックボーン帯域幅を消費します。

代わりにブロードキャストが採用された場合、送信元はブロードキャスト宛先アドレスを使用して単一のIPパケットストリームを生成できます。ブロードキャストによってサーバー パケットの重複の問題は解消されますが、IP ブロードキャストは単一のサブネットワークにしか送信できず、IP ルーティング デバイスは通常、IP サブネットワークを別々のインターフェイスに分離するため、これは IP にとっては適切なソリューションではありません。IPパケットストリームを文字通りどこにでも送るようにアドレス指定でき、どのソースにも「調整」する必要がまったくないとしても、帯域幅に負担がかかり、関心のないホストが大量のパケットを破棄する必要があるため、ブロードキャストは非常に非効率的です。ブロードキャストは、各ホストにパケット拒否の負担をかけ、最大量のバックボーン帯域幅を消費します。

ラジオ局やニュース ティッカー トラフィックの場合、マルチキャストは最も効率的で効果的な結果を提供し、欠点はなく、他の方法の利点をすべて備えています。マルチキャストパケットの単一のソースは、 関心のある すべての受信者への道を見つけます。ブロードキャストと同様に、送信ホストは IP パケットのストリームを 1 つだけ生成するため、受信者が 1 つでも 100 万でも負荷は一定です。ネットワーク ルーティング デバイスはパケットをレプリケートし、適切な受信者にパケットを配信しますが、ルーティング デバイスの新しい役割はレプリケーション ロールのみです。まったく関心のない受信者で構成されるサブネットにつながるリンクは、マルチキャストトラフィックを伝送しません。マルチキャストは、送信者、ネットワーク、受信者にかかる負担を最小限に抑えます。

IP マルチキャストの用語

マルチキャストには、IPマルチキャストルーティングデバイスおよびネットワークに適用される独自の用語と頭字語のセットがあります。 図 1 に、IP マルチキャスト ネットワークで一般的に使用される用語の一部を示します。

マルチキャスト ネットワークでは、重要なコンポーネントはルーティング デバイスであり、ルーティング デバイスはパケットを複製できるため、マルチキャストが可能です。IPマルチキャストネットワーク内のルーティングデバイスは、それが基づいているユニキャストネットワークとまったく同じトポロジーを持ち、マルチキャストルーティングプロトコルを使用して、受信者(リスナーのマルチメディアへの影響よりも優先されますが、リスナーも使用されます)をソースに接続する配信ツリーを構築します。マルチキャスト用語では、配信ツリーは送信元をルートとします(配信ツリーのルートが送信元です)。送信元に向かうルーティング デバイス上のインターフェイスはアップストリーム インターフェイスですが、精度の低い着信またはインバウンド インターフェイスという用語も使用されます。帯域幅の使用を最小限に抑えるには、ルーティング デバイス上の 1 つのアップストリーム インターフェイスのみがマルチキャスト パケットを受信するのが最適です。受信者に向かうルーティング デバイス上のインターフェイスはダウンストリーム インターフェイスですが、発信インターフェイスまたはアウトバウンド インターフェイスというより精度の低い用語も使用されます。ルーティング デバイスには 0 から N–1 のダウンストリーム インターフェイスを設定できます。ここで、Nはルーティング デバイス上の論理インターフェイスの数です。ループを防止するために、アップストリーム インターフェイスはダウンストリーム マルチキャスト パケットのコピーを受信してはなりません。

図 1: IP ネットワークにおけるマルチキャストの用語

マルチキャストネットワークでは、パケットが繰り返し複製されるリスクがあるため、ルーティングループは悲惨なものになります。最新のマルチキャスト ルーティング プロトコルの複雑さの 1 つは、ユニキャスト ルーティング プロトコルよりも厳密に、パケットごとのルーティング ループを回避しなければならないことです。

ループ防止のためのリバースパスフォワーディング

ルーティングデバイスのマルチキャスト転送状態は、受信側から配信ツリーのルートに戻るリバースパスに基づいて、より論理的に実行されます。RPFでは、受信したすべてのマルチキャストパケットは、任意のインターフェイスで複製または転送する前にRPFチェックに合格する必要があります。

ルーターがインターフェイスでマルチキャストパケットを受信すると、ルーターは source アドレスを確認します。次に、ルーターは、ユニキャスト ルート経由で送信元に戻るための destination アドレスとして同じアドレスを使用できるかどうかを確認します。ユニキャスト ルーティング テーブルで見つかった発信インターフェイスが、マルチキャスト パケットを受信したインターフェイスと同じ場合、パケットは RPF チェックに合格します。

RPF チェックに失敗したマルチキャスト パケットは、着信インターフェイスが送信元に戻る最短パスではないため、破棄されます。ルーティング デバイスは、RPF の目的で個別のテーブルを構築および維持できます。

ループ防止のための最短パス ツリー

マルチキャストに使用される配信ツリーは送信元をルートとし、最短パス ツリー(SPT)ですが、送信元がネットワークの周辺にある場合、このパスが長くなることがあります。配信ツリーとしてバックボーンに shared tree を提供することで、マルチキャスト送信元をネットワーク内のより中央に配置することができます。コア ネットワークをルートとする共有配信ツリーは、スパース モード マルチキャスト プロトコルの機能であるランデブー ポイント(RP)として動作するマルチキャスト ルーティング デバイスによって作成および管理されます。

ループ防止のための管理スコープ

スコーピングは、マルチキャスト パケットを転送できるルーティング デバイスとインターフェイスを制限します。マルチキャスト スコープは、RFC 2365, Administratively Scoped IP Multicast で説明されているように、マルチキャスト アドレスの範囲がスコープ用に予約されているという意味でadministrative。境界のルーティング デバイスは、マルチキャスト パケットをフィルター処理し、パケットが設定された制限を超えないようにする必要があります。

マルチキャストリーフとブランチの用語

ルーティングデバイス上にホストがあり、少なくとも1つの対象受信者を持つ各サブネットワークは、ディストリビューションツリー上の リーフ です。ルーティング デバイスは、異なるインターフェイスに複数のリーフを持つことができ、IP マルチキャスト パケットのコピーをリーフを持つ各インターフェイスに送信する必要があります。新しいリーフサブネットワークがツリーに追加されると(つまり、ホストサブネットワークへのインターフェイスが以前にマルチキャストパケットのコピーを受信しなかった場合)、新しい ブランチ が作成され、リーフがツリーに参加し、複製されたパケットがインターフェイスに送信されます。特定のインターフェイスのリーフ数は、ルーティングデバイスに影響しません。アクションは1リーフでも100リーフでも同じです。

IPサブネットワークにつながるルーティングデバイスインターフェイスに関心のあるホストがないためにブランチにリーフが含まれていない場合、ブランチはディストリビューション ツリーから削除され 、マルチキャストパケットはそのインターフェイスから送信されません。パケットは、配信ツリーがルーティングデバイスで分岐する場所でのみ複製されて複数のインターフェイスから送信され、パケットの重複したフローを伝送するリンクはありません。

通常は同じマルチキャスト ソースから同じストリームの IP パケットを受信するホストの集合は、 グループと呼ばれます。IP マルチキャスト ネットワークでは、トラフィックは IP マルチキャスト アドレスまたは グループ アドレスに基づいてマルチキャスト グループに配信されます。グループはリーフの位置を決定し、リーフはマルチキャストネットワーク上のブランチを決定します。

IP マルチキャスト アドレッシング

マルチキャストは、クラスD IPアドレス範囲(224.0.0.0から239.255.255.255)を使用します。クラスDアドレスは、クラスフルアドレスの概念全体が廃止されているため、一般に マルチキャストアドレス と呼ばれます。マルチキャスト アドレスは、IP パケットの送信元アドレスとして表示することはできず、パケットの宛先にしかなれません。

通常、マルチキャスト アドレスのプレフィックス長は /32 ですが、他のプレフィックス長も使用できます。マルチキャストアドレスは、デバイスの物理的な集合体ではなく、受信者の論理グループを表します。マルチキャストアドレスのブロックは、従来の表記法ではプレフィックス長で記述できますが、これは便宜上のものです。たとえば、232.0.0.0 から 232.255.255.255 までのマルチキャスト アドレス範囲は、232.0.0.0/8 または 232/8 と記述できます。

インターネット サービス プロバイダー (ISP) は、マルチキャスト アドレスが物理デバイスではなくコンテンツに関連しているため、通常、マルチキャスト アドレスを顧客に割り当てません。受信者には独自のマルチキャストアドレスは割り当てられませんが、コンテンツのマルチキャストアドレスを知る必要があります。送信元にマルチキャストアドレスを割り当てる必要があるのは、コンテンツを生成するためだけで、ネットワーク内の場所を特定するためではありません。すべての送信元と受信者には、依然として通常のユニキャスト IP アドレスが必要です。

マルチキャストアドレッシングはほとんどの場合受信者を参照し、マルチキャストコンテンツのソースは通常、コンテンツを生成するマルチキャストグループのメンバーでさえありません。送信元が生成するパケットを監視する必要がある場合は、ローカルで監視を行うことができ、パケットをネットワークを通過させる必要はありません。

多くのアプリケーションには、独自の使用のためにマルチキャストアドレスの範囲が割り当てられています。これらのアプリケーションは、そのアプリケーションによって作成されたセッションにマルチキャスト アドレスを割り当てます。通常、マルチキャストアドレスを静的に割り当てる必要はありませんが、割り当てることができます。

マルチキャスト アドレス

マルチキャスト ホスト グループ アドレスは、上位 4 ビットが 1110 の IP アドレスとして定義され、アドレス範囲は 224.0.0.0 から 239.255.255.255、または単に 224.0.0.0/4 になります。(これらのアドレスは、クラス D アドレスとも呼ばれます)。

Internet Assigned Numbers Authority(IANA)は、登録されているIPマルチキャストグループのリストを管理しています。ベース アドレス 224.0.0.0 は予約されており、どのグループにも割り当てることはできません。224.0.0.1 から 224.0.0.255 までのマルチキャスト アドレスのブロックは、ローカル ワイヤ使用のために予約されています。この範囲のグループは、ルーティングプロトコルやローカル検出メカニズムなど、さまざまな用途に割り当てられます。

239.0.0.0 から 239.255.255.255 の範囲は、管理スコープのアドレス用に予約されています。管理スコープのマルチキャスト アドレスに宛てられたパケットは、構成された管理境界を越えず、また管理スコープのマルチキャスト アドレスはローカルに割り当てられるため、これらのアドレスは管理境界を越えて一意である必要はありません。

レイヤー 2 フレームと IPv4 マルチキャスト アドレス

LANでのマルチキャストは、レイヤー2でのマルチキャストの調査を開始するのに適しています。レイヤー 2 では、マルチキャストは、IPv4 または IPv6 のパケットとアドレスではなく、メディア アクセス制御(MAC)のフレームとアドレスを処理します。ルーティングデバイスがなく、マルチキャストソースが特定のグループに送信する単一のLANを考えてみましょう。残りのホストは、マルチキャスト グループのコンテンツに関心のある受信者です。そのため、マルチキャスト送信元ホストは、ユニキャスト IP アドレスを送信元とし、マルチキャスト グループ アドレスを宛先とするパケットを生成します。

このパケットを含むフレームで使用されているMACアドレスはどれですか。パケット送信元アドレス(マルチキャスト コンテンツを発信したホストのユニキャスト IP アドレス)は、送信元の MAC アドレスに簡単かつ直接変換されます。しかし、パケットの宛先アドレスはどうですか?これは、IP マルチキャスト グループ アドレスです。フレームのどの宛先MACアドレスがパケットのマルチキャストグループアドレスに対応していますか。

1 つのオプションは、LAN が単に LAN ブロードキャスト MAC アドレスを使用することです。これにより、フレームが LAN 上のすべてのステーションで処理されることが保証されます。ただし、この手順では、関心のあるホストへのパケットとフレームの循環を制限するというマルチキャストの目的全体が無効になります。また、ホストは多くのマルチキャスト グループにアクセスできる場合があり、これにより、関心のない宛先へのトラフィック量が増加します。マルチキャストグループをサポートするためにLANレベルでフレームをブロードキャストしても意味がありません。

しかし、マルチキャスト目的でレイヤー 2 フレームを効果的に使用する簡単な方法があります。MAC アドレスには、ユニキャストの場合は 0 に設定され(LAN 用語は 個別アドレス)、マルチキャスト アドレスであることを示すために 1 に設定されるビットがあります。これらのアドレスの一部は、特定のベンダーのマルチキャストグループまたはMACレベルのプロトコル用に予約されています。インターネット マルチキャスト アプリケーションは、0x01-00-5E-00-00-00 から 0x01-00-5E-FF-FF-FF の範囲を使用します。マルチキャスト受信者 (TCP/IP を実行しているホスト) は、アプリケーションがマルチキャスト グループに参加するときに、これらのアドレスのいずれかを持つフレームをリッスンします。アプリケーションが終了するか、ホストがパケット層(レイヤー 3)でグループを離れると、ホストはリッスンを停止します。

つまり、レイヤー 3 の IPv4 マルチキャスト アドレスをレイヤー 2 の MAC マルチキャスト アドレスにマッピングするために、3 バイト(24 ビット)を使用できます。ただし、マルチキャスト アドレスを含むすべての IPv4 アドレスは 32 ビット長で、8 ビットの IP アドレスが残っています。IPv4 マルチキャスト アドレスを MAC マルチキャスト アドレスにマッピングする方法で、「コリジョン」(つまり、パケット層の 2 つの異なる IP マルチキャスト グループがフレーム層の同じ MAC マルチキャスト アドレスにマッピングされる)の可能性を最小限に抑える方法はどれですか。

まず、すべてのIPv4マルチキャストアドレスが同じ4ビット(1110)で始まるため、実際には8ビットではなく4ビットしか関係ないことを理解することが重要です。サブネット マスクによっては、IPv4 アドレスの最後のビットがホスト ビットになることがほぼ保証されるため、LAN は IPv4 アドレスの最後のビットをドロップしてはなりません。しかし、上位ビット、つまり左端のアドレス ビットは、ほとんどの場合ネットワーク ビットであり、LAN は 1 つだけです (現時点では)。

残りの 24 個の MAC アドレス ビットのうちもう 1 ビットは予約されているため(最初の 0 はインターネット マルチキャスト アドレスを示します)、IPv4 アドレスの最初の 1110 に続く 5 ビットはドロップされます。残りの 23 ビットは、MAC アドレスの最後の 23 ビットに 1 対 1 でマップされます。このプロセスの例を 図 2 に示します。

図2:MACアドレスからマルチキャストアドレスへの変換

このプロセスは、同じMACマルチキャストアドレスにマッピングできる32(2⁵)IPv4マルチキャストアドレスがあることを意味することに注意してください。例えば、マルチキャストIPv4アドレス 224.8.7.6 と 229.136.7.6 は、同じMACアドレス(0x01-00-5E-08-07-06)に変換されます。これは現実の懸念事項であり、ホストはこれらのマルチキャスト グループの両方に送信されるフレームに関心を持つ可能性があるため、IP ソフトウェアはどちらか一方を拒否する必要があります。

マルチキャスト グループの MAC アドレスが決定されると、ホストのオペレーティング システムは基本的に LAN インターフェイス カードにマルチキャスト グループへの参加または脱退を命じます。マルチキャスト グループに参加すると、ホストはマルチキャスト アドレスに送信されたフレームとホストのユニキャスト アドレスを受け入れ、他のマルチキャスト グループのフレームを無視します。もちろん、ホストが同時に複数のグループからマルチキャストコンテンツに参加して受信することは可能です。

マルチキャスト インターフェイス リスト

マルチキャスト ルーティング ループを回避するには、すべてのマルチキャスト ルーティング デバイスは、そのマルチキャスト グループ コンテンツのソースに最短パスでつながるインターフェイスを常に認識する必要があります。これはアップストリーム(着信)インターフェイスであり、パケットがマルチキャスト ソースに転送されることはありません。他のすべてのインターフェイスは、ディストリビューション ツリー上のブランチの数に応じて、潜在的なダウンストリーム(発信)インターフェイスになります。

ルーティング デバイスは、 マルチキャストの転送状態を決定するプロセスである、着信インターフェイスと発信インターフェイスの状態を注意深く監視します。特定のマルチキャストグループに対してマルチキャスト転送状態にあるルーティングデバイスは、そのグループのコンテンツに対して基本的に「オン」になります。ルーティング デバイスの発信インターフェイス リストにあるインターフェイスは、そのグループの着信インターフェイス リストで受信したグループのパケットのコピーを送信します。受信インターフェイスと発信インターフェイスのリストは、マルチキャストグループによって異なる場合があります。

ルーティング デバイスのマルチキャスト転送状態は、通常、(S,G) または (*,G) 表記で記述されます。これらはそれぞれ「エスコンマジー」と「スターコンマジー」と発音されます。(S,G)において、Sはマルチキャストトラフィックの送信元のユニキャストIPアドレスを示し、GはSが送信元である特定のマルチキャストグループのIPアドレスを示します。この送信元から送信されるすべてのマルチキャストパケットは、送信元アドレスが S、宛先アドレスが G です。

(*,G) 表記のアスタリスク (*) はワイルドカードで、グループ G に送信するすべてのマルチキャスト アプリケーション ソースに状態が適用されることを示します。したがって、2つの送信元がマルチキャストグループ224.1.1.2に対してまったく同じコンテンツを発信している場合、ルーティングデバイスは(*,224.1.1.2)を使用して、両方の送信元からグループにトラフィックを転送するルーティングデバイスの状態を表すことができます。

マルチキャストルーティングプロトコル

マルチキャスト ルーティング プロトコルを使用すると、直接接続されたサブネット(通常は LAN)上のホストが、特定のマルチキャスト グループからのトラフィックの受信、ブランチの整理、送信元とグループの検索、およびルーティング ループの防止を必要とする場合に、マルチキャスト ルーティング デバイスの集合がディストリビューション ツリーを構築(結合)できます。

マルチキャスト ルーティング プロトコルにはいくつかあります。

• ディスタンスベクトルマルチキャストルーティングプロトコル(DVMRP)- 最初のマルチキャストルーティングプロトコルであり、この方法は大規模なインターネット使用には魅力的でない多くの制限によって妨げられています。DVMRPはデンスモードのみのプロトコルであり、フラッドアンドプルーニングまたは暗黙的なジョイン方式を使用してトラフィックをどこにでも配信し、関心のない受信者がどこにいるかを判断します。DVMRP は、(S,G) 形式のソースベースの配信ツリーを使用し、RPF チェック用に独自のマルチキャスト ルーティング テーブルを構築します。

• マルチキャストOSPF(MOSPF)- OSPFをマルチキャスト用に拡張しますが、これはデンスモードに限られます。ただし、MOSPF には明示的なジョイン メッセージがあるため、ルーティング デバイスは、すべての送信元からのマルチキャスト トラフィックでドメイン全体をフラッディングする必要はありません。MOSPF では、(S,G) の形式でソース ベースの配布ツリーを使用します。

• 双方向 PIM モード - PIM の変化形。双方向 PIM は、ランデブー ポイント(RP)アドレスをルートとする双方向共有ツリーを構築します。双方向トラフィックは、PIM-SM のように最短パス ツリーに切り替えられないため、パス長ではなくルーティング ステート サイズに合わせて最適化されます。これは、エンドツーエンドの遅延が PIM スパース モードと比較して長くなる可能性があることを意味します。双方向 PIM ルートは、常にワイルドカード ソース(*,G)ルートです。このプロトコルにより、(S,G)ルートやデータトリガーイベントが不要になります。双方向(*,G)グループ ツリーは、送信側から RP に向かうアップストリームと、RP から受信者に向かうダウンストリームの両方でトラフィックを伝送します。そのため、他の PIM モードにある厳密なリバース パス フォワーディング(RPF)ベースのルールは、双方向 PIM には適用されません。代わりに、双方向 PIM(*,G) ルートは、すべての送信元と RP からのトラフィックを転送します。双方向 PIM ルーティング デバイスは、多くの潜在的な着信インターフェイスでトラフィックを受け入れる機能を備えている必要があります。双方向 PIM は、ソース固有 (S,G) 状態を必要としないため、適切にスケーリングできます。双方向 PIM は、分散した送信元と分散した受信者が多い展開で推奨されます。

• PIM 高密度モード - この PIM モードでは、ほとんどすべてのサブネットに、送信元からのマルチキャスト トラフィックの受信を希望する受信者が少なくとも 1 つあることを前提としているため、ネットワークはすべての可能なブランチで トラフィックであふれ 、ブランチが明示的(メッセージ)または暗黙的(タイムアウト無音)でパケットの受信に関心を示さない場合に除外されます。これは、マルチキャスト操作の 高密度モード です。LAN は、デンス モード操作に適したネットワークです。一部のマルチキャスト ルーティング プロトコル (特に古いプロトコル) は、デンス モード操作のみをサポートしているため、インターネットでの使用には適していません。DVMRP や MOSPF とは異なり、PIM デンス モードでは、ルーティング デバイスは任意のユニキャスト ルーティング プロトコルを使用し、ユニキャスト ルーティング テーブルを使用して RPF チェックを実行できます。PIM デンス モードには暗黙的なジョイン メッセージがあるため、ルーティング デバイスはフラッド アンド プルーニング方式を使用してトラフィックをあらゆる場所に配信し、関心のない受信者がどこにいるかを判断します。PIM デンス モードでは、すべてのデンス モード プロトコルと同様に、(S,G) 形式のソース ベースの配信ツリーが使用されます。PIM は、スパース グループとデンス グループが混在するスパース密度モードもサポートしていますが、その動作モードに特別な表記はありません。 スパース密度モード がサポートされている場合、マルチキャスト ルーティング プロトコルでは、一部のマルチキャスト グループをスパースにし、他のグループを高密度にすることができます。

• PIM スパース モード - この PIM モードでは、各送信元からのパケットを必要とする可能性のある受信者はほとんどいないことを前提としているため、ネットワークは、トラフィックへの関心を(メッセージによって)示すリーフが少なくとも 1 つあるブランチでのみパケットを確立して送信します。このマルチキャストプロトコルにより、ルーティングデバイスは任意のユニキャストルーティングプロトコル使用でき、ユニキャストルーティングテーブルを使用してリバースパスフォワーディング(RPF)チェックを実行できます。PIM スパース モードには 明示的な ジョイン メッセージがあるため、ルーティング デバイスは、関心のある受信者がどこにいるかを判断し、受信側からランデブー ポイント(RP)までのツリーを構築しながら、上流のジョイン メッセージをネイバーに送信します。PIM スパース モードでは、RP ルーティング デバイスがマルチキャスト グループ トラフィックの初期ソースとして使用するため、すべてのスパース モード プロトコルと同様に、(*,G) の形式で配信ツリーを構築します。PIM スパース モードは、特定のマルチキャスト グループのトラフィックのパスが RP 経由よりも短い場合、(S,G)ソース ベースのツリーに移行します。WANはスパースモードの運用に適したネットワークであり、一般的なマルチキャストガイドラインは、いかなる状況においてもWAN上でデンスモードを実行しないことです。

• コア ベース ツリー(CBT)- PIM スパース モード(スパース モード、明示的結合、共有(*,G)ツリー)のすべての特性を共有しますが、PIM スパース モードよりもソースの検索効率が高いと言われています。CBTは、学術的な議論以外で遭遇することはめったにありません。商用またはその他のCBTの大規模な展開はありません。

• PIM ソース固有マルチキャスト(SSM):クライアントが RP の助けを借りずに送信元から直接マルチキャスト トラフィックを受信できる PIM スパース モードの強化。IGMPv3 と共に使用して、受信者と送信元間の最短パス ツリーを作成します。

• IGMPv1—RFC 1112 IP マルチキャストのホスト拡張機能で定義された元のプロトコル。IGMPv1は、明示的なジョイン メッセージをルーティング デバイスに送信しますが、タイムアウトを使用してホストがグループから脱退するタイミングを決定します。インターネットグループ管理プロトコル(IGMP)の3つのバージョンは、受信側ホストとルーティングデバイス間で実行されます。

• IGMPv2—RFC 2236、 インターネット グループ管理プロトコル、バージョン 2 に定義されています。IGMPv2 は、他の機能の中でも特に、明示的な脱退メッセージを参加メッセージに追加します。

• IGMPv3—RFC 3376, Internet Group Management Protocol, version 3 に定義されています。IGMPv3 は、マルチキャスト グループの単一コンテンツ ソース、または SSM(ソース固有マルチキャスト)のサポートを最適化します。PIM SSM と併用して、受信者と送信元間の最短パス ツリーを作成します。

• ブートストラップルーター(BSR)と自動ランデブーポイント(RP)—スパースモードルーティングプロトコルがルーティングドメイン(自律システム、または AS)内のRPを検出できるようにします。RP アドレスは静的に設定することもできます。

• MSDP(マルチキャスト ソース検出プロトコル)- あるマルチキャスト ルーティング ドメインにあるグループが、他のルーティング ドメインにある RP を検索することができます。すべての受信者と送信元が同じルーティング ドメインにある場合、MSDP は RP では使用されません。通常、PIM スパース モード RP と同じルーティング デバイスで実行されます。すべての受信者と送信元が同じルーティングドメインにある場合は、適切ではありません。

• SAP(セッションアナウンスメントプロトコル)とSDP(セッション記述プロトコル)—マルチキャストセッション名を表示し、その名前をマルチキャストトラフィックに関連付けます。SDP は、マルチメディア会議セッションをアドバタイズし、セッションへの参加を希望する参加者にセットアップ情報を伝達するセッション ディレクトリ プロトコルです。クライアントは通常、SDP を使用して、SAP を使用して既知のマルチキャスト アドレスとポートにアナウンス パケットを定期的にマルチキャストすることにより、会議セッションをアナウンスします。

• 実用的な一般マルチキャスト(PGM)- マルチキャストトラフィックの信頼性を高めるためにIP層とマルチキャストアプリケーションの間で使用できる、マルチキャストトラフィック用の特別なプロトコル層。PGM を使用すると、受信側はすべての場合に不足している情報を検出し、受信側アプリケーションで必要な場合は置換情報を要求できます。

マルチキャスト ルーティング プロトコルの違いを 表 1 にまとめます。

リンク上のビットエラーレートが高いために再送信を行ったり、ルーティングデバイスが過負荷になったりすると、マルチキャストはユニキャストの繰り返しと同じくらい非効率的になる可能性があることを認識することが重要です。したがって、多くのマルチキャスト アプリケーションでは、伝送制御プロトコル (TCP) によって提供されるセッション サポート (ただし、TCP は常に不足しているセグメントを再送信します)、またはユーザー データグラム プロトコル (UDP) データグラム サービスの単純なドロップ アンド コンティニュ戦略に関してトレードオフがあります (ただし、並べ替えが問題になる可能性があります)。最新のマルチキャストは、ほぼ排他的にUDPを使用します。

T シリーズ ルーターのマルチキャスト パフォーマンス

ジュニパーネットワークスのTシリーズコアルーターは、最小限のルーター負荷で、極端なマルチキャストパケットレプリケーション要件に対応します。各メモリ コンポーネントは、マルチキャスト パケットを最大 2 回レプリケートします。1つの入力ポートと63の出力ポートがパケットのコピーを必要とするという、最大ファンアウトを含む最悪のシナリオでも、T Seriesルーティングプラットフォームはマルチキャストパケットを6回しかコピーしません。ほとんどのマルチキャスト配信ツリーははるかにまばらであるため、多くの場合、必要なレプリケーションは 2 つか 3 つだけです。T シリーズのアーキテクチャは、マルチキャストのファンアウト要件が最大であっても、マルチキャストのパフォーマンスに影響を与えることはありません。