IP Multicast адресация

Класс D диапазона IP адресов зарезервирован для multicast адресов. Это диапазон от 224.0.0.0 до 239.255.255.255 (224/4). Адреса из этого диапазона должны использоваться только как адреса назначения, они никогда не должны использоваться в качестве источника в любом пакете.

Internet Assigned Number Authority (IANA) поддерживает список зарегистрированных IP multicast групп. Базовый адрес 224.0.0.0 зарезервирован и не может быть назначен какой-либо группе.

Блок IP multicast адресов от 224.0.0.1 до 224.0.0.255 зарезервированы для локального использования. Эти адреса используются приложениями, которые должны соединяться в локальной сети. Трафик из этого диапазона никогда не должен перенаправляться в другие части сети. Как правило, time-to-live (TTL) значение устанавливается в 1 для предотвращения этого.

Адреса из диапазона 234.0.0.0/8 описаны RFC 6034. Каждая организация с публичными unicast адресами снабжается глобальным multicast адресным пространством. Это решает некоторые из недостатков GLOP, т.к. он обеспечивает только 2 байта номера АS. Если организации назначается пространство unicast адесов 192.0.2.0/24, глобальным multicast адресом будет назначен 234.192.0.2/32 для использования исключительно этой организацией. Если доступно большее адресное пространство, то несколько глобальных адресов доступны для использования организацией.

Выделение адресов

Выделение multicast адресов детально описано в RFC 5771.

Для ASM приложений назначение адреса более проблематично, т.к. ASM разрешает трафик из любого источника, поэтому multicast адрес должен быть уникальным для каждого приложения. Для выбора уникальных адресов для ASM приложений разработаны следующие адресные пространства: адреса административной области, GLOP, Session Announcement Protocol(SAP)/Session Description Protocol(SDP).

Для приложений SSM сочетание адреса источника и multicast адреса определяет его уникальность, что означает, что один и тот же multicast адрес может быть повторно использован приложениями SSM до тех пор, пока адрес источника отличается. Диапазон 232/8 доступен исключительно для SSM приложений.

Зарезервированные диапазоны

Административная область: диапазон от 239.0.0.0/8 до 239.255.255.255/8. Идея административной области состоит в ограничении использования multicast трафика в определенных участках сети. Это ограничение позволяет повторное использование адресов в различных участках сети, потому что трафик из других частей сети, имеющей такую же адресацию будет заблокирован административно. В Junos OS существует два пути определения области: именованные областей и политики областей.

GLOP адресация: диапазон 233.0.0.0/8 является статически назначенным диапазоном multicast адресов на основе сетевого номера автономной системы (AS). Всего 255 уникальных multicast адресов доступны для глобального использования для каждой AS.

Диапазон адресов, которые могут быть использованы может быть рассчитана следующим образом: 233.[первый байт AS].[второй байт AS].0/24. Для этого 16-битный номер AS должен быть преобразован в шестнадцатеричный. Например, если AS 15000, диапазон GLOP адресов будет 233.3A.98/24 (233.58.152/24 в десятичном формате). Новый 32-битный AS номер не может использоваться в качестве GLOP диапазона.

Source Specific Multicast (SSM) адресация: диапазон 232.0.0.0/8 выделен для использования в SSM.

SDP/SAP адресация: диапазон 224.2.0.0/16 используется для приема и передачи анонсов мультимедийных сеансов. Инструмент Session Directory(SDR) является приложением, которое использует SDP/SAP.

SAP/SDP приложения пытаются найти неиспользуемые адреса в отведенном для них диапазоне, который достаточно хорошо работает в небольших сетях, но не совсем хорошо масштабируется. Не рекомендуется использовать SAP/SDP в Интернете, т.к. существует уязвимость к DoS атакам.

Multicast MAC адреса

На Ethernet сегментах для узла необходим дополнительный шаг, чтобы получить multicast трафик. В доставке unicast по Ethernet сегментам трафик направляется на уникальный МАС-адрес каждого узла. Маршрутизатор узнает о его MAC-адресе с помощью протокола разрешения адресов (Address Resolution Protocol,ARP).

Для multicast трафика механизм доставки отличается. IP multicast адрес должен быть сопоставлен с определенным МАС-адресом, который запрограммирован в сетевой карте (NIC) каждого потребителя, который хочет получить этот трафик. К сожалению, все меньше МАС-адресов остается для многоадресного использования, чем multicast IP-адресов. Только 23 бита адресного пространства MAC доступно для отображения 28 бит уникального IP multicast адреса, что приводит к соотношению 32:1 IP multicast адресов к MAC multicast адресам.

Пример маппинга IP Multicast в Ethernet

Базовый МАС-адрес для multicast начинается с 25 бит (00000001-00000000-0101111-0). Для маппинга IP multicast адреса необходимо преобразовать последние 23 бита IP-адреса в шестнадцатеричный вид. В примере у IP адреса 224.10.8.5 последние 23 бит 0001010.00001000.00000101. Преобразованием их в шестнадцатеричное представление является 0A.08.05. Таким образом, полный МАС-адрес становится 01-00-5E-0A-08-05.

При мапировании может возникнуть проблема - возможное перекрытие между адресами IP группы и их MAC-адресов. Например любой из multicast адресов 22x.10.8.5 имеет 15 дубликатов MAC-адреса, как и любой 22x.138.8.5 адрес (16 дубликатов). В этой связи нужно рассчитывать возможное перекрытие при назначении адресов multicast заранее.