فهم التوجيه المتعدد البث في شبكات Cisco

مقدمة حول التوجيه المتعدد البث

يعد التوجيه المتعدد البث مفهومًا أساسيًا في اتصالات الشبكة الحديثة، وخاصة لتوزيع البيانات بكفاءة على عدة متلقين. على عكس التوجيه أحادي البث (واحد إلى واحد) أو البث (واحد إلى الكل)، يسمح التوجيه المتعدد البث بتسليم المعلومات إلى مجموعة من الوجهات في وقت واحد، مما يقلل من استهلاك النطاق الترددي ويحسن أداء الشبكة. في هذه المدونة، سنستكشف المصطلحات والمفاهيم الفنية الرئيسية المتعلقة بالتوجيه المتعدد البث كما هو موضح في الفصل 11 من دليل Cisco CCIE Routing and Switching v5.0 الرسمي.

أساسيات البث المتعدد

ما هو البث المتعدد؟

الإرسال المتعدد هو طريقة اتصال يتم فيها نقل البيانات من مرسل واحد إلى عدة أجهزة استقبال. وعلى عكس البث، الذي يرسل البيانات إلى جميع الأجهزة على الشبكة، فإن الإرسال المتعدد يستهدف مجموعة محددة من أجهزة الاستقبال. وهذا النهج فعال للغاية في التطبيقات مثل مؤتمرات الفيديو والبث عبر الإنترنت وموجزات البيانات في الوقت الفعلي.

توجيه متعدد البث

يستخدم البث المتعدد نطاقًا محددًا من عناوين IP (من 224.0.0.0 إلى 239.255.255.255 لـ IPv4) لتحديد مجموعات البث المتعدد. يجب على الأجهزة المهتمة باستقبال حركة البث المتعدد الانضمام إلى مجموعة البث المتعدد المقابلة. يحدث الاتصال في كل من طبقات الشبكة ورابط البيانات، باستخدام عناوين البث المتعدد IP وعناوين MAC المصممة للبث المتعدد.

بروتوكول إدارة مجموعة الإنترنت (IGMP)

ما هو IGMP؟

يستخدم بروتوكول إدارة مجموعة الإنترنت (IGMP) بواسطة أنظمة IPv4 للإبلاغ عن عضويات مجموعات البث المتعدد الخاصة بها إلى أجهزة التوجيه المجاورة. يلعب بروتوكول IGMP دورًا حاسمًا في إدارة عضوية مجموعات البث المتعدد على شبكة محلية، مما يضمن معرفة أجهزة التوجيه بالأجهزة التي تريد تلقي تدفقات بث متعدد محددة.

إصدارات IGMP

• IGMPv1 : أبسط شكل، يسمح للمضيفين بالانضمام إلى مجموعات البث المتعدد ولكن لا يسمح لهم بمغادرتها صراحةً.
• IGMPv2 : تم تقديم رسالة مغادرة المجموعة، مما يتيح إدارة أكثر كفاءة لعضوية المجموعة.
• IGMPv3 : تمت إضافة دعم البث المتعدد الخاص بالمصدر (SSM)، مما يسمح للمضيفين بتحديد المصادر التي يريدون تلقي حركة المرور منها.

البث المتعدد المستقل عن البروتوكول (PIM)

نظرة عامة على PIM

بروتوكول البث المتعدد المستقل عن البروتوكول (PIM) عبارة عن مجموعة من بروتوكولات التوجيه المتعدد البث التي توفر توجيهًا فعالًا لحزم البث المتعدد. يُطلق على بروتوكول PIM اسم "البروتوكول المستقل" لأنه يمكنه العمل عبر بروتوكولات توجيه أحادية البث الأساسية المختلفة.

وضع PIM الكثيف (PIM-DM)

يعد PIM-DM مناسبًا للبيئات التي يتم فيها توزيع أعضاء مجموعة البث المتعدد بكثافة. فهو يستخدم آلية الفيضان والتقليم لبناء شجرة توزيع البث المتعدد. في البداية، يتم غمر حركة المرور متعددة البث إلى جميع أجزاء الشبكة، ثم يتم تقليم الفروع التي لا تحتوي على أجهزة استقبال.

• الفيضان : يتم إرسال حركة المرور المتعددة إلى جميع أجهزة التوجيه.
• التقليم : ترسل أجهزة التوجيه التي لا تحتوي على أعضاء مجموعة رسائل تقليم لإيقاف تلقي حركة المرور غير المرغوب فيها.

وضع PIM المتفرق (PIM-SM)

تم تصميم PIM-SM للبيئات التي يتم فيها توزيع أعضاء المجموعة المتعددة البث بشكل متفرق. وهو يستخدم نقطة الالتقاء (RP) لإدارة عضوية المجموعة وبناء أشجار توزيع متعددة البث بكفاءة أكبر.

• نقطة الالتقاء (RP) : جهاز توجيه يعمل كنقطة الالتقاء لمصادر البث المتعدد والمستقبلات.
• آلية الانضمام/التقليص : ترسل أجهزة التوجيه رسائل الانضمام إلى نقطة الوصول للإشارة إلى الاهتمام بمجموعة متعددة البث. يتم إرسال رسائل التقليص لإيقاف تلقي حركة المرور عندما لا يكون هناك أعضاء مهتمون.

بروتوكول بوابة الحدود المتعددة البث (MBGP)

ما هو MBGP؟

يعمل بروتوكول بوابة الحدود متعدد البث (MBGP) على توسيع نطاق بروتوكول BGP لدعم التوجيه متعدد البث. فهو يسمح بتبادل معلومات التوجيه متعدد البث بين أنظمة مستقلة مختلفة، مما يضمن توصيل حركة المرور متعددة البث بكفاءة عبر الإنترنت.

وظيفة MBGP

تحافظ MBGP على جداول توجيه منفصلة لمسارات البث الأحادي والمتعدد، مما يضمن أن حركة البث المتعدد تتبع مسارات مثالية. يسمح هذا الفصل بتوجيه أكثر مرونة وكفاءة لحركة البث المتعدد، خاصة في بيئات الشبكة المعقدة.

بروتوكول اكتشاف مصدر البث المتعدد (MSDP)

نظرة عامة على MSDP

يتم استخدام بروتوكول اكتشاف مصدر البث المتعدد (MSDP) بالاشتراك مع PIM-SM لتمكين نقاط اتصال متعددة من مشاركة المعلومات حول مصادر البث المتعدد النشطة. يساعد هذا في إنشاء بنية تحتية فعالة وسلسة للتوجيه المتعدد البث عبر نطاقات متعددة.

ميكانيكا MSDP

• رسائل إعلان المصدر (SA) : تستخدمها أجهزة RP للإعلان عن وجود مصادر متعددة البث نشطة لأجهزة RP الأخرى.
• تخزين مؤقت لـ SA : تقوم أجهزة التوجيه بتخزين مؤقت لرسائل SA المستلمة لإعادة توجيه رسائل الانضمام بسرعة إلى المصادر المناسبة.

PIM ثنائي الاتجاه (BIDIR-PIM)

ما هو BIDIR-PIM؟

يعد BIDIR-PIM (BIDIR-PIM) أحد أشكال PIM-SM التي تعمل على تبسيط عملية توجيه البث المتعدد من خلال السماح بتدفق حركة المرور في اتجاهين على شجرة توزيع بث متعدد واحدة. يقلل هذا النهج من التعقيد والنفقات العامة المرتبطة بإدارة أشجار أحادية الاتجاه متعددة.

مزايا BIDIR-PIM

• إدارة الأشجار المبسطة : تقلل الشجرة ثنائية الاتجاه من الحاجة إلى صيانة أشجار منفصلة خاصة بالمصدر.
• إمكانية التوسع : مناسبة بشكل أفضل لعمليات نشر البث المتعدد واسعة النطاق مع العديد من أعضاء المجموعة والمصادر.

يعد التوجيه المتعدد البث طريقة قوية وفعّالة لتوزيع البيانات على عدة متلقين في شبكة. يعد فهم البروتوكولات والآليات المختلفة، مثل IGMP وPIM وMBGP وMSDP وBIDIR-PIM، أمرًا ضروريًا لتصميم وإدارة الشبكات الحديثة التي تدعم البث المتعدد. من خلال الاستفادة من هذه التقنيات، يمكن لمهندسي الشبكات تحسين استخدام النطاق الترددي وتعزيز الأداء العام لتطبيقات البث المتعدد.

إن دمج التوجيه المتعدد البث في شبكتك يمكن أن يحسن بشكل كبير من توصيل التطبيقات التي تتطلب بيانات كثيفة، مما يضمن تجربة مستخدم سلسة وفعالة. ومع استمرار تطور تقنية التوجيه المتعدد البث، فإن البقاء على اطلاع بأحدث البروتوكولات وأفضل الممارسات سيكون أمرًا بالغ الأهمية لأي مهندس اتصالات يعمل في مشهد الشبكات الديناميكي اليوم.