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、さまざま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た 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くのクライアントレシーバーの間で、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、ユニキャスト ルーティング プロトコルとは多くの主要な方法が異なります。

情報は、ユニキャスト、ブロードキャスト、マルチキャストの 3 つの基本的な方法でネットワークを介して配信されます。

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、次のとおりです。

• ユニキャスト:1 つの送信元から 1 つの宛先に 1 対 1。

• ブロードキャスト:1 つのソースから、可能なすべての宛先に 1 対 1 で対応。

• 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 対多のトラフィック。

  メモ：

  このリストには、オンライン ゲームやテレビ会議など、多対多のアプリケーションに特別なカテゴリーは含まれていません。同じレシーバー用のソースが多く、受信者がソースとして 2 倍になることも少なくありません。多対多は、1 対多の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、固有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)の 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、ネットワークを通過する IP パケットの多くのストリームが、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、依然として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、単一のソースから、通常は LAN であるネットワーク上で到達可能なすべての宛先にフローします。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ことを確認する最も簡単な方法です。

テレビネットワークは、ブロードキャストを使用してビデオとオーディオを配信します。たとえ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、送信元信号が可能なすべての宛先に到達します。これは、一部のチャネルのコンテンツが文字化けする主な理由です。各エンド ユーザーのデバイスに常に届く大量の不要な情報、スクランブリングの複雑さと影響、および関連するプライバシ問題により、インターネット上でのブロードキャストは実現不可能です。

マルチキャスト トラフィックは、ユニキャスト(1 つのソース、1 つの宛先)とブロードキャスト(1 つのソース、すべての宛先)の間にあります。マルチキャストは、トラフィック配信の「1 つのソース、多くの宛先」の方法であり、トラフィック ストリームを受信する特定のソースから情報を受信する必要性を明示的に示す宛先のみを意味します。

IP ネットワークでは、宛先(クライアント)がソース(サーバー)と直接通信することが多くないため、ルーティング トラフィックを無計画にルーティングしないように、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、そのコピーを複数の出力インターフェイスで送信します。

IP マルチキャストでは、送信元と宛先はほぼ常にホストであり、デバイスのルーティングではありません。マルチキャスト ルーティング デバイスは、送信元から宛先にマルチキャスト トラフィックをネットワーク全体に配信します。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 ソースを見つけ、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 ループを回避し、関心のある宛先を適切なソースに接続し、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 アーキテクチャではパケットの複数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一般的だっ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。1989 年に RFC 1112 でホスト拡張として定義されたマルチキャストは、1 対多または多対多として特徴付け可能なトラフィック 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厳密に限定されません。電話での会話は、無線かどうかに関係なく、デジタルオーディオの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でも、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限定されるわけではありません。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送信されます。このため、 レシーバという用語 はマルチキャストの宛先の リスナー より優先されますが、どちらの用語も一般的です。

ユニキャストで機能しながらもマルチキャストに適したネットワーク アプリケーションには、協調グループウェア、遠隔会議、定期的または「プッシュ」データ配信(株価、スポーツ スコア、雑誌、新聞、広告)、サーバーまたは Web サイトの複製、戦争シミュレーションや仮想現実などの分散型インタラクティブ シミュレーション(DIS)があります。複数のレシーバを持つ 1 対多または多対多のデータやマルチメディア 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ことに関係する IP ネットワークは、マルチキャストのメリットがあります。

ユニキャストが無線またはニュース ティッカー サービスで採用されている場合、各無線または PC は、PC のリスナーまたはビューアーごとに個別のトラフィック セッションを行う必要があります(これは、一部の Web ベースのサービスに対する方法です)。サーバーが消費する処理負荷と帯域幅は、サーバーに「同調」する人が増えるにつれて、直線的に増加します。インターネットのグローバルスケールに対応する場合、これは非常に非効率的です。ユニキャストは、サーバー上でパケット重複の負担を生じ、ユーザーの数が増えるにつれてバックボーン帯域幅をますます消費します。

ブロードキャストを代わりに使用する場合、ブロードキャスト宛先アドレスを使用して、送信元は単一の IP パケット ストリームを生成できます。ブロードキャストはサーバーパケット重複の問題をなくしますが、IPブロードキャストは単一サブネットワークにのみ送信でき、IPルーティングデバイスは通常、別のインターフェイスでIPサブネットワークを分離するため、IPには適した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アドレス指定して文字通りあらゆる場所に移動でき、ソースに「調整」する必要がなかったとしても、帯域幅の負担や、興味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、各ホストでパケット除去の負荷を発生させ、バックボーン帯域幅の最大量を消費します。

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、欠点や他の方法の利点を生かさなければ、最も効率的で効果的な結果を提供します。マルチキャスト パケットの単一ソースが、 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、送信ホストは単一の IP パケットストリームのみを生成するため、受信者が 1 つでも 100 万の場合でも負荷は常に維持されます。ネットワーク ルーティング デバイスは、パケットを複製し、パケットを適切な受信者に配信しますが、ルーティング デバイスの新しい役割は複製ロールのみです。興味のない受信者で構成されるサブネットに至るリンクは、マルチキャスト トラフィックを伝送しません。マルチキャストにより、送信者、ネットワーク、受信者への負担が最小限に抑えられます。

IP マルチキャスト用語

マルチキャストには、IP マルチキャスト ルーティング デバイスとネットワークに適用される独自の用語と頭字語があります。 図 1 は、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ています。

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、パケットを複製できる ルーティング デバイスであるため、マルチキャストに対応しています。IP マルチキャスト ネットワークのルーティング デバイスは、ベースとなっているユニキャスト ネットワークと全く同じトポロジを持ち、 マルチキャスト ルーティング プロトコル を使用して、受信側を接続する 配信ツリー を構築します(リスナーのマルチメディアへの影響の方が好ましいが、リスナーも使用 されます)。マルチキャスト用語では、ディストリビューション ツリーは ソースにルートされます (ディストリビューション ツリーのルートはソースです)。送信元に向かうルーティングデバイス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、 受信 インターフェイスまたは インバウンド インターフェイスの精度が低い用語も使用されます。帯域幅の使用を最小限に抑えるためには、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。受信側に向かうルーティング デバイス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~ N-1のダウンストリームインターフェイスがあり N 、これ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いけません。

図 1:IP ネットワーク におけるマルチキャスト用語

ルーティング ループは、パケットが繰り返し複製されるリスクがあるため、マルチキャスト ネットワークでは悲惨です。現代のマルチキャスト 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 プロトコルよりもはるかに厳格な、パケットごとのルーティング ループを回避する必要があるということです。

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、レシーバからディストリビューション 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 パケットが RPF チェックに合格しなければ、複製または転送できません。

ルーターがインターフェイス上のマルチキャストパケットを受信すると、ルーターはアドレスを source 検証します。次に、ルーターは、ユニキャスト ルートを介して送信元に戻るために、同じアドレスをアドレスとして destination 使用できるか確認します。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 パケットが受信され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、受信インターフェイスが送信元への最短パスにないため、破棄されます。ルーティング デバイスは、RPF 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ディストリビューションツリーは、ソースに根ざしており、最短パスツリー(SPT)ですが、ソースがネットワークの周縁部分にある場合、このパスは長くなる可能性があります。ディストリビューションツリーとしてバックボーンに を shared tree 提供することで、ネットワーク内でマルチキャストソースをより一元的に位置付けます。コアネットワークにルートを持つ共有ディストリビューションツリーは、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維持されます。

ループ防止のための管理スコーピング

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 スコーピングは、 administrative RFC 2365 Administratively Scoped IP Multicast、 で説明されているように、範囲のマルチキャスト アドレスがスコーピング目的で予約されているという意味です。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リングし、パケットが確立された制限を超えて外れないことを確認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少なくとも1つの関心のあるレシーバー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上に複数のリーフを持つ場合があり、リーフを持つ各インターフェイス上で IP マルチキャスト パケットのコピーを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、以前はマルチキャストパケットのコピーを受信しなかったホストサブネットワークへのインターフェイス)、新しい ブランチ が構築され、リーフがツリーに結合され、複製されたパケットがインターフェイス上に送信されます。特定のインターフェイス上のリーフの数は、ルーティング デバイスに影響しません。このアクションは、1つまたは100のリーフで同じです。

ルーティングデバイスインターフェイスに興味を持つホストが存在しないため、ブランチがリーフを含まず、そのIPサブネットワークにつながる場合、ブランチはディストリビューションツリーから 除外 され、そのインターフェイスからマルチキャストパケットは送信されません。パケットはルーティングデバイスでディストリビューションツリーがブランチする場所でのみ複数のインターフェイスに複製および送信され、重複するパケット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 IP パケットのストリームを受信するすべてのホストの収集を グループと呼んでいます。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(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。グループがリーフの場所を決定し、リーフがマルチキャスト 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(224.0.0.0~239.255.255.255)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時代遅れであるため、よく マルチキャストアドレス と呼ばれます。マルチキャスト アドレスを IP パケットの送信元アドレスとして表示することは決してなく、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は許可されます。マルチキャスト アドレスは、デバイスの物理的な収集ではなく、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、従来の表記でプレフィックス長の観点から記述できますが、説明できるのは便宜上のみです。例えば、マルチキャスト アドレスの範囲は 232.0.0.0 から 232.255.255.255.255 までであり、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(ISP)は通常、マルチキャスト アドレスは物理デバイスではなくコンテンツに関連するため、顧客にマルチキャスト アドレスを割り当てません。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。送信元には、コンテンツを生成するためにのみマルチキャスト アドレスを割り当てる必要があり、ネットワーク内の場所を特定する必要はありません。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ますが、通常、マルチキャスト コンテンツのソースは、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もありません。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、監視をローカルで実行でき、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、独自に使用するマルチキャスト アドレスの範囲が割り当てられている。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、これは可能です。

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 である IP アドレスと定義され、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 です。(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、登録済みIPマルチキャストグループのリストを保持しています。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ができません。224.0.0.1~224.0.0.255 までのマルチキャスト アドレスのブロックは、ローカル ワイヤー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。

239.0.0.0~239.255.255.255 の範囲は、管理上スコープのアドレスとして予約されています。管理範囲範囲のマルチキャスト アドレスにアドレス指定されたパケットは、構成済みの管理境界を越えることはありません。また、管理範囲のマルチキャスト 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上の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 上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 や IPv6 のパケットやアドレスではなく、MAC(メディア アクセス制御)のフレームとアドレスを扱います。特定のグループにマルチキャスト ソースを送信するルーティング デバイスを使用しない単一の LAN を検討してください。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 ソース 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 アドレスを宛先として持つ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る MAC アドレスは?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 アドレスであるパケット 送信元アドレスは、送信元の MAC アドレスに直接簡単に変換できます。しかし、パケットの宛先アドレスはどうでしょうか?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るか。

1つのオプションは、LANブロードキャストMACアドレスを使用するだけのLANオプションで、LAN上のすべてのステーションでフレームが処理されていることを保証します。しかし、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を打破します。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、トラフィックの量が興味のない宛先に掛け合わされます。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。

ただし、マルチキャストの目的でレイヤー 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 アドレスのビットは、ユニキャストでは 0 に設定され(LAN 条件は 個々のアドレスです)、これがマルチキャスト アドレスであることを示すために 1 に設定されています。これらのアドレスの一部は、特定のベンダーまたは MAC レベルのプロトコルのマルチキャスト グループ用に予約されています。インターネット マルチキャスト アプリケーションでは、0x01-00-5E-00-00-00~0x01-00-5E-FF-FF-FF の範囲を使用します。マルチキャスト レシーバー(TCP/IP を実行するホスト)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、ホストがグループをパケット レイヤー(レイヤー 3)に離れると、ホストはリッスンを停止します。

これは、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)が使用可能であることを意味します。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 ビットで、8 個の IP アドレス ビットは残っています。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はどれですか。「コリジョン」の可能性を最小限に抑えます(つまり、フレーム レイヤーの同じ MAC マルチキャスト アドレスへのパケット レイヤー マッピングで 2 つの異なる IP マルチキャスト グループ)。

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)で始まるので、懸念されるのは実際には 8 ビットではなく 4 ビットだけであることを理解することが重要です。サブネットマスクに応じて、ホストビットであ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削除する必要はありません。しかし、一番左のアドレス ビットである高次ビットは、ほぼ常にネットワーク ビットであり、LAN は 1 つだけです(今のところ)。

残りの 24 MAC アドレス ビットのもう 1 つのビットは予約されているため(初期 0 はインターネット マルチキャスト アドレスを示しています)、IPv4 アドレスの最初の 1110 に続く 5 ビットがドロップされます。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 でマッピングされます。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

このプロセスでは、同じ MAC マルチキャスト アドレスにマッピングできる IPv4 マルチキャスト アドレスが 32 個(2⁵)あるという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 および 229.136.7.6 は同じ MAC アドレス(0x01-00-5E-08-07-06)に変換します。これは本当の懸念事項であり、ホストは両方のマルチキャスト グループに送信されるフレームに興味を持つ可能性があるため、IP ソフトウェアは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削除を命令します。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 アドレスとホストのユニキャスト アドレスに送信されたフレームを受け入れ、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、ホストが複数のグループから同時に参加したり、マルチキャストコンテンツを受信したりすることも可能です。

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 デバイスが、そのマルチキャスト グループ コンテンツのソースにつながるインターフェイスを最短パスで認識する必要があります。これはアップストリーム(受信)インターフェイスであり、パケットがマルチキャスト ソースに向けて転送されることはありません。その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、ダウンストリーム(発信)インターフェイスとなる可能性があります。

ルーティング デバイスは、受信インターフェイスと発信インターフェイスのステータスを密接に監視します。これは、 マルチキャスト転送状態を決定するプロセスです。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のルーティング 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」されます。ルーティングデバイスの発信インターフェイスリスト上のインターフェイスは、そのグループの受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リストと発信インターフェイスリストは、異なるマルチキャストグループで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) 表記のいずれかで書き込まれます。これらはそれぞれ「essカンマジー」と「スターコンマジー」と発音されます。(S,G)では、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 アドレスを指し、G は S が送信元である特定のマルチキャスト グループ IP アドレスを指します。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、送信元アドレスとして S を、宛先アドレスとして G を持っています。

(*,G)表記のアスタリスク(*)は、状態がグループ G に送信するマルチキャスト アプリケーション ソースに適用されていることを示すワイルドカードです。そのため、マルチキャスト グループ 224.1.1.2 で 2 つのソースが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、両方のソース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を受信し、ブランチを排除し、ソースとグループを特定し、ルーティングループを防止したい場合に、マルチキャストルーティングデバイスの集合を構築(参加)ディストリビューションツリーを構築できます。

マルチキャスト ルーティング プロトコルには次のようなものがあります。

• DVMRP(Distance Vector Multicast Routing Protocol)— マルチキャスト ルーティング プロトコルの最初のプロトコルであり、大規模なインターネット使用に対してこの方法を魅力的にしない多数の制限が妨げられています。DVMRP は高密度モードのみのプロトコルであり、フラッドおよびプルーンまたは暗黙的な結合方法を使用して、あらゆる場所でトラフィックを配信し、関心のない受信者の場所を決定します。DVMRP は、ソースベースの配信ツリーを形式(S,G)で使用し、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):マルチキャスト使用のために OSPF を拡張しますが、これは高密度モードの場合のみです。ただし、MOSPF には明示的な参加メッセージがあるため、ルーティング デバイスはドメイン全体に、すべてのソースからのマルチキャスト トラフィックをフラッディングする必要はありません。MOSPF はソースベースの配信ツリーを形式(S,G)で使用します。

• 双方向 PIM モード—PIM のバリエーション。Bidirectional PIM は、RP(ランデブー ポイント)アドレスに基づいて双方向共有ツリーを構築します。そのため、双方向トラフィックは PIM-SM のように最短パス ツリーに切り替わるのではなく、パス長ではなくルーティング状態サイズに最適化されます。つまり、PIM スパース モードと比較して、エンドツーエンドの遅延が長くなる可能性があります。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。プロトコルにより、(S,G)ルートと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からレシーバへのダウンストリームの両方のトラフィックを伝送します。その結果、他の PIM モードで見つかった厳密なリバース 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、すべてのソースと 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、多くの潜在的な受信インターフェイス上のトラフィックを受け入れる機能を持っ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ので、うまく拡張できます。多くの分散したソースと多くの分散したレシーバを持つ導入では、双方向 PIM が推奨されます。

• PIM 高密度モード—PIM のこのモードでは、考えられるほぼすべてのサブネットに少なくとも 1 つの受信者がソースからマルチキャスト トラフィックを受信することを前提としているため、ネットワークは考えられるすべてのブランチのトラフィックで あふれ 、ブランチがパケットの受信に関心を明示的(メッセージによる)または暗黙的(タイムアウト無音)で表現しない場合は除外されます。これは、マルチキャスト動作の 高密度モード です。LAN は、高密度モード動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、高密度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ないものです。DVMRP および MOSPF とは異なり、PIM デンス モードでは、ルーティング デバイスがユニキャスト 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およびプルーン方式を使用してあらゆる場所にトラフィックを配信し、関心のない受信者の場所を決定します。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、ソースベースのディストリビューション ツリーを形式(S,G)で使用します。PIM はスパース デンス モードもサポートしており、スパース グループとデンス グループが混在していますが、その動作モードには特別な記法はありません。 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、可能な受信者のごく少数が各ソースからのパケットを求めるという前提です。そのため、ネットワークは、少なくとも 1 つのリーフがトラフィックへの関心を示す(メッセージによる)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ユニキャストルーティングプロトコルを使用でき、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 な参加メッセージがあるため、ルーティング デバイスは、関心のある受信者の場所を決定し、ネイバーにアップストリームでジョイン メッセージを送信し、レシーバからランデブー ポイント(RP)にツリーを構築します。PIM スパース モードでは、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 RP ルーティング デバイスを使用するため、すべてのスパース モード プロトコルと同様に、ディストリビューション ツリーを(*,G)形式で構築します。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 RP を介したパスよりも短い場合、(S,G)ソースベース ツリーに移行します。WAN はスパース モード動作に適したネットワークであり、実際に一般的なマルチキャスト ガイドラインは、どのような状況でも WAN 上で高密度モードを実行することではありません。

• コア ベース ツリー(CBT)—PIM スパース モード(スパース モード、明示的な結合、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を見つける方が効率的であると言われています。CBT が学術的な議論以外で行うことはまれです。商用またはその他の方法で、CBT の大規模な導入はありません。

• PIM SOURCE-Specific Multicast(SSM):RP を使用せずに、クライアントがソースからマルチキャスト トラフィックを直接受信できるようにする PIM スパース モードへの拡張。IGMPv3と併用して、レシーバとソースの間に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、ホストがいつグループを離れるかを決定します。受信ホストとルーティング デバイス間で、3 つのバージョンのインターネット グループ管理プロトコル(IGMP)が実行されます。

• IGMPv2—RFC 2236、 Internet Group Management Protocol、バージョン2で定義されています。その他の機能の中でも、IGMPv2はジョインメッセージに明示的な休暇メッセージを追加します。

• IGMPv3—RFC 3376、 Internet Group Management Protocol、バージョン3で定義されています。 その他の機能の中でも、IGMPv3 は、マルチキャスト グループまたは SSM(ソース固有のマルチキャスト)の単一コンテンツ ソースのサポートを最適化します。PIM SSM と併用して、レシーバとソースの間に最短パス 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)内でRPを見つけることを可能にします。RP アドレスは静的に設定することもできます。

• マルチキャストソースディスカバリープロトコル(MSDP)—1つの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を見つけることができます。すべてのレシーバとソース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 デバイス上で動作します。すべての受信者とソースが同じルーティング ドメインに配置されている場合、適切ではありません。

• セッションアナウンスプロトコル(SAP)とSDP(セッション説明プロトコル):マルチキャストセッション名を表示し、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、セッションに参加したい参加者にセットアップ情報を通信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、SAP を使用してアナウンス パケットを既知のマルチキャスト アドレスとポートに定期的にマルチキャストすることで、SDP を使用して会議セッションをアナウンスします。

• プラグマティック一般マルチキャスト(PGM)— マルチキャスト トラフィックの特殊なプロトコル レイヤー。IP レイヤーとマルチキャスト アプリケーションの間で使用して、マルチキャスト トラフィックに信頼性を追加できます。PGMにより,レシーバーは,すべての場合に欠落情報を検出し,レシーバー・アプリケーションに要求された場合には交換情報を要求することができます。

マルチキャスト ルーティング プロトコル間の違いを 表 1 に要約します。

リンクや過負荷状態のルーティング デバイスでビットエラー率が高いために再送信が行なされると、ユニキャストが繰り返し発生するにつれてマルチキャストが非効率になる可能性があることを認識することが重要です。そのため、伝送制御プロトコル(TCP)が提供するセッション サポートに関する多くのマルチキャスト アプリケーションにはトレードオフがあります(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継続戦略(しかし、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では、UDP はほとんど排他的に使用されています。

T シリーズ ルーター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 T シリーズ コア ルーターは、ルーターの負荷を最小限に抑え、マルチキャスト パケットレプリケーションの極端な要件に対応します。各メモリ コンポーネントは、マルチキャスト パケットを最大で 2 回複製します。最大ファンアウトが関係する最悪の場合でも、入力ポート 1 個と出力ポート 63 個にパケットのコピーが必要な場合、T シリーズ 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 回のみコピーします。ほとんどのマルチキャスト配信ツリーはスパースであるため、多くの場合、2 つまたは 3 つの複製のみが必要になります。マルチキャスト ファンアウト要件が最も大きい場合でも、T シリーズ アーキテクチャがマルチキャスト パフォーマンスに影響を与えることはありません。