UNIX: разработка сетевых приложений

Проследим шаги, которые проходит пакет от отправителя до получателей.

■ Пакеты многоадресной передачи рассылаются отправителем в левой верхней локальной сети. Получатель H1 получает их (так как он присоединился к группе), как и MR1 (поскольку маршрутизатор многоадресной передачи должен получать все пакеты многоадресного вещания).

■ MR1 передает пакет многоадресной передачи дальше маршрутизатору MR2, поскольку протокол маршрутизации многоадресной передачи сообщил MR1, что MR2 должен получить пакеты, предназначенные для этой группы.

■ MR2 передает этот пакет присоединенной локальной сети, поскольку узлы H2 и H3 входят в группу. Он также создает копию пакета и отправляет ее MR3.

Создание копии пакета маршрутизатором свойственно только многоадресной передаче. Пакет направленной передачи никогда не дублируется при передаче маршрутизаторами.

■ MR3 с отправляет пакет многоадресной передачи маршрутизатору MR4, но не передает копию в свою локальную сеть, потому что ни один из узлов в этой сети не присоединился к группе.

■ MR4 передает пакет на присоединенную локальную сеть, поскольку узлы H4 и H5 входят в группу. Он не создает копии пакета и не отправляет пакет маршрутизатору MR, поскольку ни один из узлов присоединенной к MR локальной сети не входит в группу, и MR4 знает об этом из информации о маршрутизации многоадресной передачи, которой он обменялся с MR.

Две менее желательные альтернативы многоадресной передаче в глобальной сети — лавинная адресация (broadcast flooding) и отправка индивидуальных копий каждому получателю. В первом случае отправитель будет передавать широковещательные пакеты, а каждый маршрутизатор будет передавать пакет с каждого из своих интерфейсов, кроме принимающего. Ясно, что это увеличит число незаинтересованных узлов и маршрутизаторов, которым придется получать этот пакет.

Во втором случае отправитель должен знать IP-адреса всех получателей и отослать каждому по копии пакета. В случае с пятью пакетами, который представлен на рис. 21.6, это потребует пяти пакетов в локальной сети отправителя, четырех пакетов, идущих от MR1 к MR2, и двух пакетов, идущих от MR2 к MR3 и к MR4. А если получателей будет миллион?!

21.5. Многоадресная передача от отправителя

Внедрение многоадресной передачи в глобальные сети было затруднено несколькими обстоятельствами. Главная проблема заключается в том, что протокол маршрутизации MRP, описанный в разделе 21.4, должен обеспечивать доставку данных от всех отправителей (которые могут располагаться в сети совершенно произвольным образом) всем получателям (которые также могут быть размещены произвольно). Еще одна проблема связана с выделением адресов: адресов многоадресной передачи IPv4 недостаточно для того, чтобы можно было статически назначать их всем, кому они нужны, как это делается с адресами направленной передачи. Чтобы передавать многоадресные сообщения в глобальной сети, не конфликтуя с другими отправителями, нужно иметь уникальный адрес, однако механизма глобального выделения адресов еще не существует.

Многоадресная передача от отправителя (source-specific multicast, SSM) [47] представляет собой эффективное решение этих проблем. Она состоит в соединении адреса группы с адресом отправителя.

■ При подключении к группе получатели предоставляют маршрутизаторам не только адрес группы, но и адрес отправителя. Это устраняет проблему поиска, потому что теперь маршрутизатор точно знает, где находится отправитель. Однако при этом сохраняется удобство масштабирования приложений, потому что отправителю все так же не нужно знать адреса всех своих получателей. Такое решение очень сильно упрощает протоколы маршрутизации многоадресной передачи.

■ Идентификатор группы перестает быть групповым адресом и становится комбинацией адреса отправителя (адреса направленной передачи) и адреса группы (адреса многоадресной передачи). Такая комбинация называется в SSM каналом (channel). Благодаря этому отправитель может выбрать любой адрес многоадресной передачи, так как уникальность канала обеспечивается уже уникальностью адреса отправителя. Сеанс SSM представляет собой комбинацию адреса отправителя, адреса группы и порта.

SSM обеспечивает некоторую защиту от подмены адреса, потому что отправителю 2 становится значительно труднее передавать сообщения по каналу отправителя 1, так как идентификатор этого канала включает в себя адрес отправителя 1. Подмена все еще остается возможной, однако серьезно усложняется.

21.6. Параметры сокетов многоадресной передачи

Для поддержки многоадресной передачи программным интерфейсом приложений (API) требуется только пять новых параметров сокетов. Поддержка фильтрации отправителей, необходимая для SSM, требует еще четырех параметров. В табл. 21.2 показаны три параметра, не имеющих отношения к членству в группах, а также тип данных аргумента, который предполагается использовать в вызове функций

или для IPv4 и IPv6. В табл. 21.3 представлены оставшиеся шесть параметров сокетов для IPv4, IPv6 и не зависящего от IP-версии API. Во втором столбце показан тип данных переменной, указатель на которую является четвертым аргументом функций и . Все девять параметров действительны с функцией , но шесть предназначенных для входа и выхода из группы не могут быть использованы в вызове функции .

Таблица 21.2. Параметры сокетов многоадресной передачи

Параметр	Тип данных	Описание
IP_MULTICAST_IF	struct in_addr	Интерфейс по умолчанию для исходящих многоадресных пакетов
IP_MULTICAST_TTL	u_char	TTL для исходящих многоадресных пакетов
IP_MULTICAST_LOOP	u_char	Включение и отключение закольцовки для исходящих многоадресных пакетов
IPV6_MULTICAST_IF	u_int	Интерфейс по умолчанию для исходящих многоадресных пакетов
IPV6_MULTICAST_HOPS	int	Предел количества прыжков для и сходящих многоадресных пакетов
IPV6_MULTICAST_LOOP	u_int	Включение и отключение закольцовки для исходящих многоадресных пакетов

Таблица 21.3. Параметры сокета, определяющие членство в группах многоадресной передачи

Параметр	Тип данных	Описание
IP_ADD_MEMBERSHIP	struct ip_mreq	Присоединение к группе многоадресной передачи
IP_DROP_MEMBERSHIP	struct ip_mreq	Отсоединение от группы многоадресной передачи
IP_BLOCK_SOURCE	struct ip_mreq_source	Блокирование источника из группы, к которой выполнено присоединение
IP_UNBLOCK_SOURCE	struct ip_mreq_source	Разблокирование ранее заблокированного источника
IP_ADD_SOURCE_MEMBERSHIP	struct ip_mreq_source	Присоединение к группе источника
IP_DROP_SOURCE_MEMBERSHIP	struct ip_mreq_source	Отсоединение от группы источника
IPV6_JOIN_GROUP	struct ipv6_mreq	Присоединение к группе многоадресной передачи
IPV6_LEAVE_GROUP	struct ipv6_mreq	Отсоединение от группы многоадресной передачи
MCAST_JOIN_GROUP	struct group_req	Присоединение к группе многоадресной передачи
MCAST_LEAVE_GROUP	struct group_req	Отсоединение от группы многоадресной передачи
MCAST_BLOCK_SOURCE	struct group_source_req	Блокирование источника из группы, к которой выполнено присоединение
MCAST_UNBLOCK_SOURCE	struct group_source_req	Разблокирование ранее заблокированного источника
MCAST_JOIN_SOURCE_GROUP	struct group_source_req	Присоединение к группе источника
MCAST_LEAVE_SOURCE_GROUP	struct group_source_req	Отсоединение от группы источника