UNIX: разработка сетевых приложений

Следующий шаг для отправляющего приложения на узле, изображенном слева, — создание сокета UDP и отправка дейтаграммы на адрес 224.0.1.1, порт 123. Для отправки дейтаграммы многоадресной передачи не требуется никаких специальных действий — приложению не нужно присоединяться к группе. Отправляющий узел преобразует IP-адрес в соответствующий адрес получателя Ethernet, и кадр отправляется. Обратите внимание, что кадр содержит и адрес получателя Ethernet (проверяемый интерфейсами), и IP-адрес получателя (проверяемый уровнями IP).

Мы предполагаем, что узел, изображенный в центре рисунка, не поддерживает многоадресную передачу IPv4 (поскольку поддержка многоадресной передачи IPv4 не обязательна). Узел полностью игнорирует кадр, поскольку, во-первых, адрес получателя Ethernet не совпадает с адресом интерфейса; во-вторых, адрес получателя Ethernet не является широковещательным адресом Ethernet, и в-третьих, интерфейс не получал указания принимать сообщения с адресами многоадресной передачи (то есть адресами, у которых младший бит старшего байта равен 1, как на рис. 21.1).

Канальный уровень, изображенный справа, получает кадр на основе так называемой несовершенной фильтрации (imperfect filtering), которая выполняется интерфейсом с использованием адреса получателя Ethernet. Мы говорим, что эта фильтрация несовершенна, потому что если интерфейс получает указание принимать кадры, предназначенные для одного определенного группового адреса Ethernet, может случиться так, что он будет получать кадры, предназначенные также для других групповых адресов Ethernet.

Если предположить, что канальный уровень, изображенный справа, получает кадр, то поскольку тип кадра Ethernet — IPv4, пакет передается уровню IP. Поскольку полученный пакет был предназначен IP-адресу многоадресной передачи, уровень IP сравнивает этот адрес со всеми адресами многоадресной передачи, к которым присоединились приложения на узле. Мы называем это совершенной фильтрацией, так как она основана на полном 32-разрядном адресе класса D в заголовке IPv4. В этом примере пакет принимается уровнем IP и передается уровню UDP, который, в свою очередь, передает дейтаграмму сокету, связанному с портом 123.

Существует еще три сценария, не показанных нами на рис. 21.3.

1. На узле запущено приложение, присоединившееся к адресу многоадресной передачи 225.0.1.1. Поскольку 5 верхних битов группового адреса игнорируются при сопоставлении с адресом Ethernet, этот интерфейс узла будет также получать кадры с адресом получателя Ethernet

2. На узле запущено приложение, присоединившееся к некоторой группе. Соответствующий адрес Ethernet этой группы является одним из тех, которые интерфейс может получить случайно, поскольку он запрограммирован на получение сообщений на адрес

3. Пакет предназначен для той же группы 224.0.1.1, но для другого порта, скажем 4000. Узел, изображенный справа на рис. 21.3, получает пакет, далее этот пакет принимается уровнем IP, но если не существует сокета, связанного с портом 4000, пакет будет проигнорирован уровнем UDP.

21.4. Многоадресная передача в глобальной сети

Многоадресная передача внутри локальной сети, описанная нами в предыдущем разделе, проста. Один узел посылает пакет многоадресной передачи, и любой заинтересованный узел получает этот пакет. Преимущество многоадресной передачи перед широковещательной состоит в сокращении нагрузки на все узлы, не заинтересованные в получении пакетов многоадресной передачи.

Многоадресная передача имеет преимущества и при работе в глобальных сетях. Рассмотрим глобальную сеть, изображенную на рис. 21.4.

Рис. 21.4. Пять локальных сетей с пятью маршрутизаторами многоадресной передачи

Здесь изображены пять локальных сетей, соединенных пятью маршрутизаторами многоадресной передачи.

Будем считать, что некая программа запущена на пяти из показанных узлов (скажем, программа прослушивания группового аудиосеанса), и эти пять программ присоединяются к данной группе. Тогда каждый из пяти узлов присоединяется к группе. Мы также считаем, что каждый маршрутизатор многоадресной передачи общается с соседними маршрутизаторами многоадресной передачи при помощи протокола маршрутизации многоадресной передачи (multicast routing protocol), который мы обозначим просто MRP. Это показано на рис. 21.5.

Рис. 21.5. Присоединение пяти узлов к группе многоадресной передачи в глобальной сети

Когда процесс на узле присоединяется к группе, этот узел отправляет всем присоединенным к той же сети маршрутизаторам многоадресной передачи сообщение IGMP, информирующее их о том, что узел только что присоединился к группе. Затем маршрутизаторы обмениваются этой информацией по MRP, так что каждый маршрутизатор знает, что делать, если он получит пакет, предназначенный для конкретного адреса многоадресной передачи.

Теперь будем считать, что процесс на узле, изображенном слева вверху, начинает отправлять пакеты на адрес многоадресной передачи. Допустим, этот процесс отправляет аудиопакеты, ожидаемые получателями многоадресной передачи. Эти пакеты показаны на рис. 21.6.

Рис. 21.6. Отправка пакетов на адрес многоадресной передачи в глобальной сети