ارسال متعدد وجهه في انترنت
IP multicast - Multidiffusion IP

الإرسال المتعدد الوجهات في الشابكة (الإنترنت)

خليل عجمي 

التوصيف التقني

العَنْونة والتسيير

تطبيقات الإرسال المتعدد الوجهات

 

الإرسال المتعدد الوجهات في الشابكة (الإنترنت) ) IP Multicast هو تقنية تعتمدها مجموعة بروتوكولات الشابكة(الإنترنت) internet protocols  لإرسال المعطيات إلى مجموعة من الوجهات بآن واحد، وبعملية إرسال واحدة.

تستند تقنية الإرسال المتعدد الوجهات في بروتوكولات الشابكة (الإنترنت) إلى المبادئ والأسس النظرية لمفهوم الشبكات المتعددة الوجهات، ويجري غالباً استخدامها في التطبيقات المتعددة الوسائط multimedia applications التي تقوم بعمليات تبادل لمعطيات متعددة الوسائط عبر الشابكة (الإنترنت) أو عبر شابكات محلية، وخصوصاً عندما تكون المعطيات صوتية أو فيديوية.

عند استخدام الإرسال المتعدد الوجهات في بروتوكولات الشابكة (الإنترنت) - في الإصدارين الرابع IPv4 والسادس IPv6 من بروتوكولات الشابكة (الإنترنت) - يجري استخدام نمط من العناوين ذات بنية خاصة بحيث يسمى العنوان الواحد منها: “عنوان مجموعة group addresse.

وقد حلّ أسلوب الإرسال المتعدد الوجهات حالياً محل أسلوب الإرسال المعتمد على البث broadcasting الذي كان مستخدماً في الإصدار الرابع من بروتوكولات الشابكة (الإنترنت) IPv4.

التوصيف التقني

الإرسال المتعدد الوجهات هو تقنية إرسال بالزمن الحقيقي من مرسل واحد إلى وجهات متعددة فيها عدة مستقبلين. يمكن أن يكون الإرسال أيضاً بدءاً من عدة مرسلين إلى عدة مستقبلين، وذلك على بنية شبكية تحتية تعتمد في عملها على مجموعة بروتوكولات الشابكة (الإنترنت).

يجري، في أثناء الإرسال المتعدد الوجهات استخدام البنية الشبكية استخداماً فعالاً، وذلك بإرسال حزمة المعطيات مرّة واحدة إلى عدد كبير من الوجهات. تتولى عقد الشبكة الفعالة كالمبدّلات switches أو المسيّرات routers تكرار الحزمة لإرسالها إلى الوجهات المتعددة؛ وبحيث تُرسل حزمة واحدة فقط على كل وصلة شبكية.

يعتمد الإرسال المتعدد الوجهات في عمله على بروتوكول النقل   (UDP) User Datagram Protocol  غير الموثوق بطبيعته. لذا تُزوّد بروتوكولات الإرسال المتعددة الوجهة بآليات تحقّق من وصول المعطيات لضمان موثوقية الإرسال، مثل تقنية  Pragmatic   General Multicast (PGM) التي تساعد على كشف فقدان المعطيات loss detection، والتي تتيح أيضاً إعادة الإرسال re-transmission عند حدوث خطأ.

العَنْونة والتسيير

تأخذ عناوين الشابكة (الإنترنت) عادةً أحد الأشكال الآتية:

العناوين الوحيدة الوجهة : unicast addresses  وتشير إلى مرسل واحد أو مستقبِل واحد، وترتبط عادة بجهاز واحد، ويمكن لجهاز واحد أن يمتلك عنواناً واحداً أو عدة عناوين وحيدة الوجهة في الوقت نفسه.

عندما يقوم مُرسل بإرسال معطيات إلى مجموعة من العناوين الوحيدة الوجهة؛ فإنه يقوم بنسخ هذه المعطيات عدداً من المرات يساوي عدد العناوين الوحيدة الوجهة التي سيجري الإرسال إليها.

عناوين البث:broadcast addresses يمكن في الشبكات المعتمدة على الإصدار الرابع من بروتوكولات الشابكة (الإنترنت)؛ إرسال المعطيات إلى كل الوجهات الممكنة، وتُرسل حزمة المعطيات مرّةً واحدة؛ لتصل إلى جميع الوجهات الممكن الوصول إليها.

ينقسم البث إلى أنواع: فالبث على العنوان 255.255.255.255 يعني إرسال المعطيات إلى جميع الأجهزة الموصولة إلى الشبكة المحلية، التي يقع فيها المرسل. في حين أن البث على جميع الأجهزة الواقعة على الشبكة المعرّفة بالعنوان 192.0.2.0/24، يكون بإرسال المعطيات المطلوب بثها على العنوان 192.0.2.255.

العناوين المتعددة الوجهات multicast addresses: يعتمد على مفهوم العنونة المتعددة الوجهات والقائمة على استخدام عنوان واحد ببنية خاصة للدلالة على مجموعة عناوين.

يُستخدَم العنوان المتعدد الوجهات من المرسلين والمستقبِلين لإرسال الرسائل المتعددة الوجهات واستقبالها، حيث يستخدم المرسل عنواناً متعدد الوجهات عنواناً لوجهة الإرسال ويضعه موضع عنوان الإرسال ضمن حزم المعطيات المرسلة.

تكون العناوين المتعددة الوجهات - في الإصدار الرابع من بروتوكولات الشابكة (الإنترنت) - محصورة بين مجموعات العناوين224.0.0.0  و239.255.255.255،ويسمى ذلك بصف العناوين D.

أما في الإصدار السادس من بروتوكولات الشابكة (الإنترنت) فتُستخدم كتلة عناوين مسبوقة بالسابقة  (ff00::/8) مع التطبيقات المتعددة الوجهة

يرسل المرسل حزمة معطيات وحيدة بدءاً من عنوانه (عنوان المرسل) إلى العنوان المتعدد الوجهات الذي يمتلك بنية «عنوان مجموعة» (والذي يعبّر عن مجموعة عناوين الوجهات).

يقوم المسيّر الواقع بين المصدر وبين كل مجموعة من الوجهات بنسخ حزم المعطيات المرسلة إلى هذه الوجهات.

تقوم الوجهات التي ترغب في استقبال إرسال متعدد الوجهة باستخدام عناوين، لها نمط عناوين متعددة الوجهة (عنوان مجموعة) لإعلام الشبكة بأنها تستقبل هذا النوع من الحزم. فعلى سبيل المثال، إذا كان هناك محتوى جرى إرساله على العنوان 239.1.1.1، تقوم مستقبلات هذا المحتوى بإعلام الشبكة (المسيّرات) بأنها تنتظر تسلُّم حزم على العنوان 239.1.1.1، ويجري تسجيل كل مُستقبِل بهذا العنوان.

بروتوكولات الإرسال المتعدد الوجهات

يعتمد الإرسال المتعدد الوجهات على الشابكة (الإنترنت) على بروتوكول خاص من بروتوكولات الشابكة (الإنترنت) يسمى بروتوكول إدارة مجموعة إنترنت Internet Group Management Protocol (IGMP).

تعتمد معظم تطبيقات الإرسال المتعدد الوجهات على بروتوكول النقل (UDP).  كما يُستخدم بروتوكول النقل في الزمن الحقيقي  Real-Time Transport Protocol (RTP)  لتقطيع المحتوى المتعدد الوسائط وإرساله خلال الإرسال المتعدد الوجهات. في حين يجري استخدام بروتوكول حجز المصادر

(RSVP) Resource Reservation Protocol  لحجز عرض حزمة على شبكة تستخدم الإرسال المتعدد الوجهات.

كما تحتوي بروتوكولات الشابكة (الإنترنت) على مجموعة أخرى من البروتوكولات الخاصة بالإرسال المتعدد الوجهات على الشابكة (الإنترنت) والمستخدمة في عمليات التسيير، أو ضمن تطبيقات خاصة للإرسال متعدد الوجهة، منها:

آ- البروتوكول الحر متعدد الوجهات  Protocol-Independent Multicast (PIM) مجموعة من بروتوكولات التسيير المتعدد الوجهات التي تعمل وفق نمطي عمل:

- الأول يسمى النمط المبعثر  (PIM sparse mode) حيث يَعدّ البروتوكول المجموعات التي تستقبل الإرسال المتعدد الوجهات مجموعات مبعثرة على نحو متباعد في الشبكة. وهذا يعني أن الشبكات لن تسمح بمرور الإرسال المتعدد الوجهات، إلا إذا قامت المسيّرات المسؤولة عن هذه الشبكات بالإعلان وضوحاً عن رغبتها في استقبال هذا الإرسال. وهذا ما يجعل هذه الموجّهات تستخدم هذا البروتوكول للتواصل مع محيطها وإرسال الرسائل المناسبة للإعلان عن رغبتها. أما النمط الثاني فيسمى النمط المركّز

(PIM dense mode)  الذي يفترض الافتراض المعاكس، إذ يفترض البروتوكول أن المجموعات التي تستقبل الإرسال المتعدد الوجهات متوفرة بكثرة على نحو مركّز في الشبكة. وهذا يعني أن الشبكات لن تسمح بمرور الإرسال المتعدد الوجهات، إلا إذا قامت المسيِّرات المسؤولة عن هذه الشبكات باستخدام هذا البروتوكول للتواصل مع محيطها والإعلان وضوحاً عن عدم رغبتها في استقبال هذا الإرسال.

ب- بروتوكول الطريق الأقصر متعدد الوجهات والمفتوح (MOSPF)  Multicast Open Shortest Path First    يُعدّ هذا البروتوكول توسعاً لبروتوكول التسيير (OSPF) للتعامل مع الإرسال المتعدد الوجهات. يسمح هذا البروتوكول للمسيِّرات بالتشارك بمعلوماتها عن أعضاء المجموعات المتعددة الإرسال، كما يسهّل التواصل بين المسيّرات التي تعتمد آلية الإرسال الوحيد الوجهة وبين تلك التي تعتمد آلية الإرسال الوحيد الوجهة والمتعدد الوجهات بآن واحد.

جـ - بروتوكول التسجيل متعدد الوجهات والعمومي (GMRP) GARP multicast registration protocol  يمنح هذا البروتوكول للجسور bridges والمبدّلات ولكل التجهيزات المشابهة (عبر شبكة واسعة) القدرة على تسجيل قيم معاملات مختلفة أو سحبها: كمعرّفات الشبكات الافتراضية، وأعضاء المجموعات المتعددة الإرسال.

تطبيقات الإرسال المتعدد الوجهات

يُستخدم الإرسال المتعدد الوجهات على الشابكة (الإنترنت) في المؤسسات التي تعتمد في عملها على تطبيقات التجارة الإلكترونية، وتطبيقات «البورصة»، وفي المؤسسات التي تعتمد على نقل محتوى متعدد الوسائط يتضمن الصوت والصورة والفيديو، وفي تطبيقات نقل البث التلفازي واستخدام الهاتف عبر الشابكة (الإنترنت)؛ إذ تستخدم محطات التلفزة المدفوعة - إضافة إلى الكثير من المؤسسات الأكاديمية - الإرسال المتعدد الوجهات عبر الشابكة (الإنترنت) لإرسال بث متعدد الوسائط بالصوت والصورة والفيديو وبسرعة عالية إلى مجموعة واسعة من المستخدمين أو المشتركين، حيث يجري إيصال محاضرات أو تجارب عملية تتم في مراكز الأبحاث أو مؤسسات أكاديمية إلى جامعات أخرى أو طلاب آخرين في أماكن بعيدة من العالم باستخدام تقنيات الإرسال المتعدد الوجهات، ويمكن إيصال البث التلفازي المدفوع أو بحسب الطلب، إلى المشتركين من خلال اشتراك وحيد يتضمن التلفاز والشابكة (الإنترنت) والهاتف بآن واحد ومن خلال خط الشابكة (الإنترنت) نفسه.

هذا وقد أصبحت المؤتمرات الفيديوية - التي تستند تقنياً في تنفيذها إلى الإرسال المتعدد الوجهات - باتت ضرورة حيوية للكثير من المؤسسات التجارية والتعليمية والاقتصادية والمالية.

مراجع للاستزادة:

 - D. Minoli, IP Multicast with Applications to IPTV and Mobile DVB-H”, John Wiley & Sons, 2008.

- ICT Innovations 2010: Second International Conference, ICT Innovations 2010, Ohrid ,Macedonia, September 12-15, 2010. Revised Selected Papers Springer Publisher 2011.

http://www.ietf.org/rfc/rfc1075.txt


- التصنيف : هندسة الاتصالات - النوع : هندسة الاتصالات - المجلد : المجلد الأول - رقم الصفحة ضمن المجلد : 511 مشاركة :

بحث ضمن الموسوعة

من نحن ؟

الموسوعة إحدى المنارات التي يستهدي بها الطامحون إلى تثقيف العقل، والراغبون في الخروج من ظلمات الجهل الموسوعة وسيلة لا غنى عنها لاستقصاء المعارف وتحصيلها، ولاستجلاء غوامض المصطلحات ودقائق العلوم وحقائق المسميات وموسوعتنا العربية تضع بين يديك المادة العلمية الوافية معزَّزة بالخرائط والجداول والبيانات والمعادلات والأشكال والرسوم والصور الملونة التي تم تنضيدها وإخراجها وطبعها بأحدث الوسائل والأجهزة. تصدرها: هيئة عامة ذات طابع علمي وثقافي، ترتبط بوزير الثقافة تأسست عام 1981 ومركزها دمشق 1