Функции многоадресной рассылки

Многоадресная рассылка - важный компонент инфраструктуры IP-сетей, благодаря которому поток данных может быть передан от одного источника группе приемников. Данный метод позволяет сэкономить полосу пропускания сетевых каналов и обеспечить высокое качество обслуживания приложений, чувствительных к временным задержкам, например, мультимедийных продуктов. Windows 2000 наделена более мощными функциями многоадресной рассылки, нежели предыдущие версии Windows. Системы Windows NT 4.0 и Windows 9.x поддерживали фундаментальный протокол многоадресной рассылки, Internet Group Management Protocol (IGMP) только на уровне узла. В Windows 2000 протокол IGMP реализован на уровне узла и на уровне маршрутизации. Кроме того, Windows 2000 обеспечивает продвижение многоадресных IP-сообщений, административные ограничения и многоадресную DHCP-службу, и располагает встроенным приложением многоадресной рассылки. С помощью данного приложения можно организовывать видео и аудиоконференции с другими пользователями Windows 2000. После знакомства с компонентами многоадресной рассылки администратор может задействовать их в intranet компании.

IGMP

IGMP - Internet-протокол, в котором реализована концепция многоадресной рассылки. Все узлы, участвующие в сеансе, принадлежат к группе многоадресной рассылки. Адрес класса D в диапазоне 224.0.0.0-239.255.255.255 представляет конкретную группу. IGMP-совместимый узел может посылать и принимать данные в качестве члена группы и сообщить свой членский статус маршрутизатору локальной подсети. Маршрутизатор или устройство уровня 3, совместимые с IGMP, могут запрашивать узлы в подключенных напрямую подсетях, чтобы выяснить, в каких подсетях находятся члены конкретной группы многоадресной рассылки. Такое устройство хранит и обновляет информацию о членах группы в групповой базе данных или таблице IGMP. Устройство использует информацию о членстве в группе IGMP, чтобы продвигать нужные данные от одного сетевого интерфейса устройства к другому.

Групповая информация IGMP необходима и протоколам маршрутизации многоадресной рассылки, чтобы выяснить, должна ли подсеть находиться в дереве распределения сообщений многоадресной рассылки, когда из нее передается в сеть трафик многоадресной рассылки.

В операционных системах и сетевых продуктах реализованы две версии IGMP: IGMPv1, определенная в документе RFC 1112 комитета IETF, и IGMPv2, определенная в документе RFC 2236. Различие между IGMPv1 и IGMPv2 заключается в том, что узел, совместимый с IGMPv2, самостоятельно извещает локальный сервер о выходе из группы многоадресной рассылки, а узел IGMPv1 покидает группу без предупреждения. Получив сообщение о выходе узла из группы многоадресной рассылки, маршрутизатор немедленно прекращает пересылку данных в подсеть, если данный узел был последним членом группы многоадресной рассылки в подсети. В противном случае маршрутизатор направляет данные в подсеть до тех пор, пока не обнаружит, что в подсети нет ни одного члена группы многоадресной рассылки. Такой подход приводит к бесполезной трате ресурсов маршрутизатора и подсети.

Windows 95 и последующие операционные системы Microsoft совместимы с IGMPv1 на уровне узла. Windows 2000, NT 4.0 Service Pack 4 (SP4) и более поздние версии, а также Windows 98 поддерживают IGMPv2 на уровне узла. В Windows 2000 Server поддержка IGMP была расширена, и в составе RRAS появился маршрутизатор IGMP. Если в качестве маршрутизатора для продвижения данных многоадресной рассылки используется система Windows 2000 Server, администратор может активизировать режим IGMP-маршрутизатора в интерфейсах маршрутизации RRAS-сервера. Для этого следует выбрать в меню пункты Start, Administrative Tools, RRAS и отыскать узел IGMP в каталоге IP-маршрутизации. Затем нужно щелкнуть правой кнопкой мыши на интерфейсе подсети, конфигурируемой для IGMP, и щелкнуть на кнопке Properties. На закладке General окна Properties (Рисунок 1) можно выбрать версию 1 или 2 протокола IGMP. На закладке Router содержится несколько настраиваемых параметров маршрутизатора IGMP, в том числе параметр Query Interval, определяющий, с какой периодичностью маршрутизатор посылает в подсеть запросы IGMP, и параметр Last Member Query Count, который определяет, сколько раз маршрутизатору следует послать запрос в подсеть, прежде чем можно будет сделать вывод об отсутствии в подсети членов группы многоадресной рассылки. Как правило, администраторов устраивают параметры, принимаемые по умолчанию, но при необходимости их можно изменить.

После активизации режима IGMP-маршрутизации маршрутизатор приступает к проверке и обновлению информации о членстве в группе в таблице IGMP. Чтобы найти групповую таблицу IGMP, следует щелкнуть правой кнопкой мыши на узле IGMP в каталоге IP-маршрутизации RRAS и выбрать пункт Show Group Table. Из таблицы видно, в каких подсетях - из подсетей, с которыми в настоящее время соединен сервер - находятся узлы, участники групп многоадресной рассылки. Несколько узлов одной подсети могут принадлежать к одной группе многоадресной рассылки, но IGMP-маршрутизатор сохраняет информацию о групповом членстве только одного узла в каждой группе многоадресной рассылки каждой подсети. Если IGMP-маршрутизатору известно, что в подсети находится узел группы многоадресной рассылки, то он передает в подсеть данные, предназначенные для группы. Данные будут получены всеми узлами подсети, прослушивающими адрес многоадресной рассылки для данной группы.

Продвижение данных в процессе многоадресной рассылки

Windows 2000 RRAS поддерживает два протокола индивидуальной рассылки (unicast), Routing Information Protocol (RIP) и Open Shortest Path First (OSPF), но служба несовместима с такими протоколами маршрутизации группового вещания, как Distance Vector Multicast Routing Protocol (DVMRP), Multicast extended OSPF (MOSPF) или Protocol Independent Multicast (PIM). Однако Windows 2000 располагает функцией продвижения данных многоадресной рассылки между подсетями. С ее помощью можно организовать сеть многоадресной рассылки с одним маршрутизатором и интегрировать RRAS с существующей сетью многоадресной рассылки.

Допустим, сеть состоит из трех подсетей, соединенных через маршрутизатор на базе Windows 2000 Server. Пользователи, распределенные по разным подсетям, хотят задействовать Windows 2000 Phone Dialer (приложение для организации конференций, работающее в сетях, обеспечивающих групповую передачу данных) для проведения группового совещания. Чтобы активизировать в сети функции многоадресной рассылки, следует разрешить режим IGMP-маршрутизации в каждом из трех интерфейсов маршрутизации RRAS на системе Windows 2000, как показано на Рисунке 2. Когда пользователи из различных подсетей присоединяются к конференции Phone Dialer, сервер автоматически продвигает данные многоадресной рассылки по подсетям на основе информации о членстве в группах IGMP, полученных от пользовательских компьютеров. Windows 2000 RRAS составляет специальную таблицу многоадресного продвижения, в которой отражается распространение данных службой RRAS. Отыскать таблицу можно, щелкнув правой кнопкой мыши на закладке General в каталоге IP-маршрутизации RRAS и выбрав пункт Show Multicast Forwarding Table.

Помимо локального продвижения многоадресной рассылки, Windows 2000 RRAS позволяет задействовать режим IGMP-посредника (proxy) для обмена данными многоадресной рассылки с удаленной сетью многоадресной рассылки. После того, как в интерфейсе был активизирован режим IGMP-посредника, RRAS ретранслирует в интерфейс режима IGMP-посредника все отчеты о членстве IGMP-узлов, полученные интерфейсами режима IGMP-маршрутизации. Выполняя функции IGMP-узла, интерфейс режима IGMP-посредника направляет отчеты о членстве в подключенный к сети маршрутизатор многоадресной рассылки. Если соединенный с интерфейсом узел принадлежит к группе многоадресной рассылки, то интерфейс режима IGMP-посредника передает данные многоадресной рассылки из маршрутизатора в соответствующий интерфейс IGMP-маршрутизатора. Интерфейс режима IGMP-маршрутизации всегда посылает нелокальный многоадресный трафик в интерфейс режима IGMP-посредника, который, в свою очередь, продвигает трафик в маршрутизатор многоадресной рассылки.

Режим IGMP-посредника может использоваться для интеграции Windows 2000 RRAS в корпоративную сеть многоадресной рассылки путем подключения сети подразделения или локального офиса через систему Windows 2000 Server. Данная конфигурация показана на Рисунке 3. Например, пусть система Windows 2000 Server используется для соединения корпоративной сети с сетью подразделения, содержащей две пользовательские подсети. Чтобы обеспечить участие сети подразделения в корпоративных мультимедиа сеансах, следует активизировать режим IGMP-посредника на Interface 3 и режим IGMP-маршрутизации на Interface 1 и Interface 2. Interface 3 будет передавать трафик многоадресной рассылки между сетью подразделения и корпоративной сетью. RRAS требует активизировать режим IGMP-посредника лишь в одном интерфейсе каждого локального маршрутизатора. Им должен быть интерфейс, соединенный с удаленной сетью многоадресной рассылки.

Границы многоадресной рассылки

В Windows 2000 RRAS предусмотрены ограничения продвижения многоадресной рассылки по времени существования (Time To Live - TTL) и области действия (TTL-ограничения и административные ограничения, соответственно). TTL-граница задает число сетевых ретрансляционных участков, которые может преодолевать трафик многоадресной рассылки. Задавая TTL-границу, можно определить значение TTL для каждого интерфейса маршрутизатора. Прежде чем IP-пакет многоадресной рассылки будет направлен в подсеть, RRAS сравнивает значение TTL связанного с подсетью интерфейса маршрутизатора с TTL пакета. Если TTL пакета превышает TTL интерфейса, то RRAS уменьшает TTL пакета на 1 и продвигает данные. В противном случае RRAS игнорирует данные. Чтобы определить TTL интерфейса, следует щелкнуть правой кнопкой мыши на General в каталоге IP-маршрутизации RRAS, выбрать пункт Properties, а затем закладку Multicast Boundaries, показанную на Рисунке 4. По умолчанию, TTL подсети равно 1.

Ограничение области действия указывает область, за пределы которой маршрутизатор не продвигает трафик многоадресной рассылки. Границы области определяются заданным диапазоном адресов многоадресной рассылки, который называется областью многоадресной рассылки. В документе RFC 2365 данный метод назван административно ограниченной многоадресной рассылкой и определен в качестве протокола Internet. Административно ограниченные мультивещательные адреса лежат в диапазоне от 239.0.0.0 до 239.255.255.255 (или 239.0.0.0/8), и их можно использовать только в рамках организации. В конкретном RRAS-интерфейсе указывается одна или несколько границ областей; граница области определяется только в интерфейсе маршрутизатора, расположенного на границе.

Например, если нужно запретить системе Windows 2000 Server (Рисунок 2) продвигать данные многоадресной рассылки с адресами в диапазоне 239.192.0.0/16 из Interface 1 и Interface 2 в 3, то следует установить границу области на Interface 3. Для этого необходимо задать область адресов многоадресной рассылки, 239.192.0.0/16, в определении области многоадресной рассылки, а затем назначить область Interface 3. Определить и назначить область многоадресной рассылки можно на закладке Multicast Boundaries.

Адреса диапазона 239.255.0.0/16 определены в документе RFC 2365 как адреса локальной области. Маршрутизатор, в том числе RRAS, настроенный на работу с областью многоадресной рассылки, такой как 239.192.0.0/16, автоматически не продвигает данные, которые посылаются по любому адресу в диапазоне 239.255.0.0/16, находящемуся вне границы.

В Microsoft рекомендуют вместо TTL-ограничений использовать административные ограничения. Задавая границы области, удобнее контролировать трафик многоадресной рассылки и можно гарантировать, что конкретный трафик многоадресной рассылки будет распространяться только внутри определенной области.

DHCP многоадресной рассылки и MADCAP

Для приложения группового IP-вещания нужен IP-адрес многоадресной рассылки. Обычно администраторам приходится задавать IP-адрес многоадресной рассылки в приложении - эта операция похожа на конфигурирование статического индивидуального IP-адреса для компьютера. В результате на администратора возлагаются дополнительные обязанности управления адресом многоадресной рассылки при развертывании в организации приложений группового вещания. Справиться с этой задачей поможет подготовленный комитетом IETF протокол DHCP многоадресной рассылки. Данный протокол независим от DHCP с индивидуальной адресацией. Он позволяет приложению запросить и арендовать адрес многоадресной рассылки на DHCP-сервере группового вещания. В документе RFC 2730 DHCP многоадресной рассылки определен как протокол динамического выделения клиентских адресов многоадресной рассылки (Multicast Address Dynamic Client Allocation Protocol - MADCAP).

Windows 2000 - первый коммерческий продукт, совместимый с MADCAP. В состав DHCP-службы Windows 2000 входят как индивидуальная служба DHCP, так и служба MADCAP. Службу MADCAP можно разместить на том же DHCP-сервере, который назначает адреса индивидуальной рассылки, или на специализированном DHCP-сервере, назначающем только групповые адреса. Через интерфейс менеджера DHCP (Рисунок 5) можно задать одну или несколько областей адресов многоадресной рассылки на DHCP-сервере. Чтобы задать область адресов многоадресной рассылки, необходимо щелкнуть правой кнопкой мыши на узле DHCP-сервера в менеджере DHCP, а затем щелкнуть на New Multicast Scope, в результате на экране появляется мастер, который проводит администратора по этапам выбора области многоадресной рассылки. С помощью мастера можно определить диапазон адресов, арендуемых клиентом, значение TTL клиента, продолжительность ограниченной аренды, или назначить неограниченную аренду. Заданной области рекомендуется дать понятное имя, например, 1 Day scope, и указать время существования области. В назначенный день и час DHCP-сервер прекратит обслуживать область. По умолчанию, время существования области не ограничено.

Если в сети имеется сервер MADCAP, то клиент MADCAP может арендовать адрес многоадресной рассылки на этом сервере. Данный процесс проиллюстрирован на Рисунке 6. Прежде чем клиент сможет арендовать адрес многоадресной рассылки, он должен получить индивидуальный адрес (статический или динамический) для организации IP-соединения. Чтобы отыскать в сети серверы MADCAP, клиент производит рассылку сообщения многоадресной рассылки по адресу 239.255.255.254. MADCAP-серверы Windows 2000 всегда принимают сообщения по этому адресу. Все MADCAP-серверы, получившие поисковые сообщения, отправляют приглашение по индивидуальному адресу клиента. В приглашении содержится список областей адресов многоадресной рассылки, предлагаемых сервером, и идентификаторы серверов. Получив все доступные области адресов многоадресной рассылки, клиент должен выбрать нужную область. Пользователь мультивещательного приложения может выбрать область вручную или операция будет автоматически выполнена программой. Метод выбора зависит от реализации приложения. Затем клиент отправляет по адресу 239.255.255.254 запрос многоадресной рассылки, в котором указаны имя области, число необходимых клиенту адресов и ID MADCAP-сервера. Индивидуальное подтверждение клиенту приходит только от MADCAP-сервера с совпадающим ID, который располагает запрошенной областью адресов. В ответе содержится один или несколько адресов многоадресной рассылки, запрошенных клиентом.

Если сервер и клиент MADCAP расположены в разных подсетях, то администратору не нужно настраивать конфигурацию DHCP-агента или вспомогательные функции маршрутизатора, чтобы соединить подсети для пересылки DHCP-сообщений, передаваемых по индивидуальным адресам. Однако необходимо убедиться, что сеть обеспечивет групповую рассылку, так как сообщения поиска и запросы MADCAP передаются в режиме многоадресной рассылки. Если в сети назначены административные границы, следует убедиться, что в каждой области содержится, по крайней мере, один MADCAP-сервер, так как если MADCAP-сервер находится в отдельной области, то административная граница ограничивает распространение сообщений лишь адресом 239.255.255.254 в локальной области.

Приложение для организации конференций Phone Dialer и Exchange 2000 Server - две из небольшого числа доступных MADCAP-совместимых программ, но в будущем продукты групповой рассылки станут поддерживать MADCAP, и это упростит управление адресами многоадресной рассылки. Кроме того, в наборе инструментов Platform Software Development Kit (SDK - http://msdn.microsoft.com/library/psdk/ network/mdhcp_ref_09rn.htm) компании Microsoft имеется семь функций MADCAP API, упрощающих построение MADCAP-совместимых программ многоадресной рассылки. Я рекомендую программистам приложений группового вещания на базе Windows дополнить их функциями MADCAP. При покупке программ группового вещания у независимых поставщиков также рекомендуется отдавать предпочтение MADCAP-совместимым продуктам.

Phone Dialer

В составе Windows 2000 имеется встроенная мультимедиа-программа Phone Dialer для голосовых вызовов и организации видео и аудиоконференций в сетях IP. Возможности группового вещания Phone Dialer реализованы в функциях видео и аудиоконференций, и приложение может работать в качестве клиента MADCAP. Чтобы вызвать Phone Dialer, нужно щелкнуть на кнопке Start и выбрать из меню пункты Programs, Accessories, Communications, Phone Dialer.

Чтобы вести видео или аудиоконференцию либо участвовать в ней, необходимы система Windows 2000 с работоспособными видео и аудиоустройствами, сервер MADCAP и служба Microsoft Site Server Internet Locator Service (ILS) на машине Windows 2000 Server. ILS - компонент служб Windows 2000 Network Services, для работы которого необходим Microsoft IIS. Компонент ILS используется программой Phone Dialer для публикации и поиска конференций. Для конференций Phone Dialer не нужна Acrtive Directory (AD), но с помощью AD можно автоматически обнаружить ILS-сервер (если ILS-сервер и компьютер Windows 2000, на котором работает Phone Dialer, находятся в AD). Чтобы отыскать опубликованные конференции в окне Phone Dialer (Рисунок 7), следует выбрать Internet Directories, My Network, Conferences - данное местоположение выбирается по умолчанию. Изменить его можно, вручную задав местоположение ILS-сервера в Phone Dialer. Для этого нужно щелкнуть правой кнопкой мыши на пиктограмме My Network, выбрать пункт Add Directory Server и ввести имя DNS или IP-адрес сервера ILS, когда потребуется указать имя каталога.

Организатор конференции может вручную назначить права доступа пользователя, изменить свойства конференции или удалить конференцию. По умолчанию, владелец конференции обладает всеми правами, и каждый пользователь сети, располагающий машиной с необходимой конфигурацией, может принять участие в конференции.

Чтобы стать ведущим конференции, нужно щелкнуть на пиктограмме New панели инструментов Phone Dialer. В появившемся на экране окне Conference Properties (Рисунок 8) следует указать имя конференции и время ее начала и завершения. Как клиент MADCAP, Phone Dialer располагает списком всех адресов областей групповой рассылки, полученных из MADCAP-серверов. Область следует выбрать в разделе Conference Scope. Необходимо убедиться, что срок аренды адресов в выбранной области превышает продолжительность конференции. Например, на Рисунке 8 указана продолжительность конференции 1 день 8 часов, поэтому нужно выбрать пункт 2 Day Scope. Таким образом, при формировании областей адресов групповой рассылки на сервере MADCAP важно дать каждой области понятное имя. Phone Dialer арендует два адреса групповой рассылки, один для видео, один для аудиоданных. Если Phone Dialer не обнаруживает MADCAP-сервера, то программа наугад генерирует два адреса групповой рассылки и использует их для конференции. Ведущий определяет права пользователей на закладке Preferences в окне Conference Properties.

Стать участником конференции просто. Во-первых, следует отыскать нужную конференцию в папке Conferences в каталоге My Network или ILS-сервера, затем выделить ее. По щелчку на пиктограмме Join на панели Phone Dialer программа выведет конференцию на экран (если пользователь имеет соответствующие права). Даже владелец или организатор конференции присоединяется к ней, используя эту процедуру.

Время группового вещания

Благодаря компонентам многоадресной рассылки упрощается интеграция Windows 2000 с корпоративной инфраструктурой группового вещания. Сети Windows 2000 к этому готовы.

Тао Чжоу - редактор журнала Windows NT Magazine и сервисный инженер, работающий в сфере Internet. Имеет сертификаты MCSE и Master CNE, а также степень магистра компьютерных наук. С ним можно связаться по электронной почте по адресу: taoz@ix.netcom.com.