Курсовая работа - Групповая адресация в интернете / Data / frame / mainframe / main-10

Протокол CGMP Очевидно, что благодаря адресной схеме Class D, протоколам IGMP и PIM есть возможность создания хорошего механизма распределения трафика IP Multicast в маршрутизируемых сетях на основе оборудования Cisco Systems, однако, этот механизм основывается на распределенных адресах уровня 3, что создает определенные проблемы при использовании коммутации уровня 2. Дело в том, что в коммутационных таблицах коммутаторов для этого типа трафика не создается никаких записей, что приводит к тому, что поток Multicast плотностью 1,5 Мбит/с просто передается на все порты коммутатора. Такая ситуация не лучшим образом сказывается на эффективности работы всей сети.

При достаточно большом количестве устройств уровня 3 в одной сети присутствует сравнительно большой набор механизмов управления трафиком IP Multicast. Например, простое запрещение передачи этого трафика через один из интерфейсов маршрутизатора помогает решить проблему предотвращения передачи этого трафика в подсети, не проявляющие к нему интерес. Другим решением может быть установка определенного значения поля TTL на некоторых интерфейсах маршрутизатора.

Однако с другой стороны, прохождение трафика IP Multicast через коммутаторы уровня 2 неизбежно, особенно в условиях кампусной сети (см. рис.13).

Рис. 13. Прохождение трафика IP Multicast через коммутаторы уровня 2

Как мы рассматривали ранее, трафик IP Multicast ставится в соответствие адресам Multicast уровня 2, что приводит к тому, что он передается на все порты коммутатора.

Рассмотрим на рис. 13 видеосервер A и видеоклиента B. Видеоклиент требует просмотра видеопрограммы, транслируемой видеосервером с использованием 1,5 Мбит/с потока. Процесс подключения клиента к группе рассылки начинается с посылки запроса видеосерверу на подключение по протоколу IGMP. Ближайший к клиенту маршрутизатор получает этот запрос и, используя протокол PIM, добавляет клиентский сегмент в дерево распределения PIM. На этом этапе трафик IP Multicast начинает передаваться клиенту. Коммутатор получает входящий трафик и просматривает MAC-адрес узла назначения. В связи с тем, что этот MAC-адрес соответствует адресу Multicast, и в таблице коммутации, естественно, такого адреса нет, то весь 1,5 Мбит/с поток передается всем портам коммутатора.

Cisco Systems представляет решение, позволяющее устранить возникающую неэффективность. Это решение заключается в том, что в программное обеспечение Cisco IOS, под управлением которого работают коммутаторы, добавляются “интеллектуальные” функции, позволяющие управлять трафиком Multicast уровня 2. Эти функции осуществляются протоколом CGMP (Cisco Group Management Protocol).

Как видно из названия протокола, CGMP является разработкой Cisco Systems и позволяет коммутаторам Cisco Catalyst получать информацию о составе групп рассылки от маршрутизаторов Cisco. Это обеспечивает возможность управления трафиком Multicast на уровне 2. В результате сеть, построенная на основе такого оборудования и использующая CGMP, обеспечивает доставку трафика Multicast только на те порты коммутаторов Catalyst, к которым подключены участники рассылки. На остальные порты данная рассылка не распространяется до тех пор, пока от них не придет запрос клиента на подключение к группе рассылки.

Самым важным преимуществом использования CGMP является то, что этот протокол позволяет максимально использовать производительность уровня 2. В отличие от других решений этот подход позволяет передавать информацию уровня 3 на уровень конечных портов, т.е. CGMP может управлять коммутацией уровня 2. И как результат такого использования протокола можно отметить, например, тот факт, что коммутатор Catalyst 5000 может обрабатывать пакеты Multicast со скоростью в 1 миллион пакетов в секунду.

Рисунки с 14 по 16 показывают работу протокола CGMP между маршрутизатором Cisco 7505 и коммутатором Catalyst 5000. Преимущества протокола CGMP рассматриваются на примере видеопотока плотностью 1,5 Мбит/с.

Рис. 14. Трафик IP Multicast в сети с протоколом CGMP: IGMP Join Message

Как и прежде, процесс подключения клиента к группе рассылки начинается с посылки клиентом запроса на подключение по протоколу IGMP.

Рис. 15. Трафик IP Multicast в сети с протоколом CGMP: CGMP Join Message

Однако, в данном случае ближайший от клиента маршрутизатор, получив запрос IGMP на подключение, запоминает MAC-адрес узла-отправителя запроса (читай – клиента рассылки) и возвращает коммутатору Catalyst 5000 запрос на подключение к группе, но уже по протоколу CGMP. Коммутатор Catalyst 5000 использует этот пакет CGMP для создания динамической записи в таблице коммутации, которая соответствует номеру порта, к которому подключен клиент. В данном примере видеопоток плотностью 1,5 Мбит/с будет доставлен только тем портам коммутатора, которые присутствуют в таблице коммутации. Все остальные порты этот трафик получать не будут.

Рис. 16. Трафик IP Multicast в сети с протоколом CGMP: распространение трафика после подключения по CGMP

Несмотря на то, что данный пример иллюстрирует работу всего одного коммутатора, протокол CGMP обеспечивает аналогичную работу при каскадировании коммутаторов. На рис. 17 показан как раз такой случай, когда несколько коммутаторов Catalyst 5000 подключены последовательно к одному интерфейсу маршрутизатора.

Рис. 17. Сеть с каскадированием коммутаторов

Без применения протокола CGMP трафик Multicast распространяется на всю коммутирующую матрицу уровня 2. Исходящий маршрутизатор предотвращает попадание трафика Multicast в ядро кампусной сети, однако он не в состоянии управлять коммутирующими матрицами на уровне 2. При использовании CGMP трафик Multicast является полностью управляемым, причем не только на уровне непосредственно подключенного коммутатора, но и на всех нижестоящих коммутаторах. Выполнение этих функций возможно благодаря тому, что протокол CGMP использует известный адрес Multicast уровня 2, который обрабатывается всеми коммутаторами Catalyst. На рис. 18 показана работа протокола CGMP в сети с каскадированием коммутаторов уровня 2.

Рис. 18. Протокол CGMP в сети с каскадированием коммутаторов уровня 2

В начало