پروتکل مدیریت گروه اینترنت (IGMP)
IGMP ، که در RFC 3376 تعریف شده ، توسط میزبانها و مسیریاب ها برای مبادله اطلاعات عضویت Multicast بر روی LAN استفاده می شود . IGMP از ماهیت پخشی LAN استفاده می کند تا تکنیکی کارآمد برای تبادل اطلاعات بین چندین میزبان و مسیریاب‌ها را فراهم نماید . در حالت کلی ، IGMP دو عملکرد اصلی را حمایت می کند :
1 میزبان ها پیغامهایی به مسیر یاب ها می فرستند تا مشترک یک گروه Multicaset تعریف شده توسط یک آدرس Multicaset شوند یا اشتراک خود را از آن حذف نمایند .
2 مسیریاب ها به صورت دوره ای بررسی می نمایند کدام گروههای Multicaset ، مورد نظر کدام میزبانها می باشند .
IGMP در حال حاضر در روایت 3 قرار دارد . در IGMPV1 ، میزبانها می توانند به گروه Multicaset ملحق شوند و مسیریاب ها تایمری را برای حذف اشتراک اعضای گروه استفاده می کنند . IGMPV2 باعث می شود اشتراک یک میزبان به طور مشخص از یک گروه حذف شود . اولین دو روایت ، ضرورتاً از مدل عملیاتی زیر استفاده نموده اند :
گیرنده ها باید مشترک گروههای Multicaset گردند .
مبدأها نیازی به مشترک شدن در گروه های Multicaset ندارند .
هر میزان می تواند ترافیک را به هر گروه Multicaset بفرستد.
این روش بسیار کلی است اما نقاط ضعفی نیز دارد :
1 گسترش گروههای Multicaset آسان است . حتی اگر فیلترهایی در سطح کاربرد برای حذف بسته های ناخواسته وجود داشته باشد ، این بسته ها هنوز منابع عمده ای را در شبکه و درگیرنده ای که باید آنها را پردازش کند ، مصرف می کنند .
2 ایجاد درخت های توزیع Multicaset مشکل ساز است . دلیل آن ، مشخص نبودن محل مبدأها می باشد .
3 یافتن آدرس های Multicaset منحصر به فرد سراسری مشکل است . همیشه این امکان وجود دارد که گروههای Multicaset دیگری ، همان آدرس Multicaset را بکار ببرند .
IGMPv3 این نقاط ضعف را اینگونه مورد توجه قرار می دهد :
1 دادن اجازه به میزبانها برای مشخص نمودن لیست میزبانهایی که از آنها ترافیک یافت می شوکد . ترافیک از میزبانهای دیگر ،در مسیریاب ها مسدود می شود .
2 دادن امکان به میزبانها برای مسدود نمودن بسته هایی که مبدأ آنها ترافیک ناخواسته می فرستد.
ادامه این بخش ، IGMPv3 را مورد بررسی قرار می دهد .
قالب پیغام IGMP
همه پیغامهای IGMP در قالب datagram های IP فرستاده می شود . روایت فعلی ، دو نوع پیغام تعریف می کند : درخواست عضویت و گزارش عضویت .
پیغام درخواست عضویت توسط مسیریاب Multicaset فرستاده می شود . سه نوع زیر نوع دارد : یک درخواست عمومی ، برای مشخص نمودن اینکه کدام گروهها اعضایی در یک شبکه دارند ؛ درخواست گروه خاص ،به منظور مشخص نمودن اعضای گروه خاص در شبکه متصل شده استفاده می شود ؛ و درخواست گروه - و - مبدأ خاص ،برای تعیین اینکه آیا هر دستگاه متصل ، خواهان دریافت بسته های ارسالی به آدرس Multicaset خاص ، از هر مبدأ مشخص شده در لیست ،می باشد . قالب پیغام را نشان می دهد که شامل فیلترهای زیر است:
نوع : نوع این پیغام را مشخص می کند .
حداکثر زمان پاسخ : مشخص کننده حداکثر زمان مجاز قبل از ارسال گزارش پاسخ در واحد ثانیه است .
checksum : کد آشکار کننده خطای محاسبه شده به صورت جمع متمم یک 16 بیتی همه کلمات 16 بیتی در پیغام می باشد . برای انجام محاسبه ، فیلد cheksum با صفر مقدار اولیه داده می شود . این همان الگوریتم Checksum استفاده شده در Ipv4 است .
آدرس گروه : برای پیغام درخواست عمومی ، صفر است ؛ زمانی که درخواست گروه - مبدأ خاص ارسال می شود، آدرس معتبر گروه multicast در IP.
پرچمS: با یک شدن آن، به همه مسیریاب های گیرنده multicast اعلام می‌کند که آنها باید به روزآوری های معمول تایمر را که با دریافت درخواست انجام می دهند، کنار بگذارند.
(querier's robustness variable)QRV: اگر غیر صفر باشد، فیلد QRV حاوی مقدار RV استفاده شده توسط فرستنده درخواست است. مسیریاب ها مقدار RV را از جدیدترین درخواست دریافت شده، به عنوان مقدار RV خود استفااده می کنند، مگر اینکه جدیدترین RV دریافت شده، صفر باشد، که در این حالت، گیرنده ها مقدار پیش فرض یا مقدار بدست آمده آماری را استفاده می کنند. این RV نشان می دهد که چند دفعه یک میزبان یک میزبان یک گزارش را مجدد ارسال کند تا مطمئن شود توسط هر مسیر یاب multicast از بین نمی رود.
(querier's querier internal code)QQIC: مقدار QI(بازه درخواست) استفاده شده توسط فرستنده درخواست را مشخص می کند، که تایمری برای فرستادن چندین درخواست است. مسیریابهای multicast که فرستنده درخواست جاری نمی باشند، مقدار QI را از جدیدترین درخواست دریافت شده؛ صفر باشد در این حالت، مسیریاب های دریافت کننده، از مقدار پیش فرض QI استفاده می کنند.
تعداد مبدأها: مشخص می کند که چه اعداد آدرس مبدأ در این پرس و جو موجود است. این مقدار فقط برای درخواست گروه- و مبدأ خاص، غیر صفر است.
آدرسهای مبدأ: اگر تعداد مبدأها N باشد، در این صورت Nآدرس 32 بیتی unicast به پیغام افزوده می شود.
یک گزارش عضویت شامل فیلدهای زیر است:
نوع: نوع این پیغام را مشخص می کند.
Checksum:کد آشکار کننده خطایی است که به صورت جمع متمم یک 16 بیتی تمام کلمات 16 بیتی در پیغام محاسبه می شود.
تعداد رکوردهای گروه: تعداد رکوردهای گروه موجود در این گزارش را مشخص می کند.
یک رکود گروه شامل فیلدها است.
نوع رکورد: این نوع رکورد را تعریف می کند، همانگونه که توضیح داده خواهد شد.
طول داده کمکی: طول فیلد داده کمکی بر حسب کلمات 23 بیتی است.
تعداد مبدأها: مشخص می کند چخ تعداد آدرس مبدأ در این رکورد وجود دارد.
آدرس multicast: آدرس IP multicast که این رکورد به آن تعلق دارد.
آدرسهای مبدأ: اگر تعداد منبع ها N باشد، در این صورت، N آدرس unicast 32 بیتی به این پیغام اضافه می شود.
داده کمکی: اطلاعات اضافی موجود در این رکورد است. در حال حاضر، مقادیر داده کمکی تعریف نشده است.
عملکرد IGMP
هدف هر میزبان در استفاده از IGMP، شناساندن خود به عنوان عضوی از یک گروه با آدرس multicast مشخص، به میزبان های دیگر LAN و همه مسیریاب های LAN می باشد. IGMP Pv3، این توانایی را به میزبان ها می دهد که عضویت گروه را همراه با توانایی های فیلتر نمودن نسبت به مبدأها، اعلام نماید. میزبان می تواند اعلام کند که می خواهد ترافیک را از همه منابع فرستنده به یک گروه، به جز برخی منابع خاص (مود EXCLUDE) دریافت نماید؛ یا می خواهد ترافیک را فقط از برخی منابع خاص ارسال کننده به گروه(مود INCLUDE) دریافت کند. به منظور الحجاق شدن به گروه، میزبان، پیغام گزارش عضویت IGMP را می فرستد، که در آن، فیلد آدرس گروه، آدرس multicast آن گروه می باشد. این پیغام در یک IP diagram با همان آدرس مقصد ,ulticast فرستاده می شود. به عبارت دیگر، فیلد آدرس گروه در پیغام IGMP و فیلد آدرس مقصد سرآمد IP بسته بندی کننده، مشابه هستند. همه میزبانهایی که در حال حاضر اعضای این گروه multicast می باشند، این پیغام را دریافت خواهند نمود و در مورد عضو جدید گروه اطلاع می یابند. هر مسیریاب متصل به این LAN، باید به تمام آدرسهای IP multicast گوش دهد تا همه گزارشات را بشنود.
به منظور حفظ لیست جاری معتبر حاوی آدرسهای گروه های فعال، یک مسیریاب multicast به صورت دوره ای پیغام درخواست عمومی IGMP را صادر می نماید که در یک IP diagram با آدرس Multicast همه میزبانها فرستاده می شود. هز میزبانی که هنوز می خواهد عضوی از یک یا چند گروه multicast بماند، باید datagram هایی را با آدرس همه میزبانها بخواند. هنگامی که چنین میزبانی، این درخواست را دریافت می کند، باید با پیغام گزارش برای هر گروهی که برای آن ادعای عضویت می‌کند، پاسخ دهد.
توجه داشته باشید که مسیریاب multicast نیازی به دانستن مشخصه هر میزبان در گروه ندارد. در عوض، نیاز دارد بداند که حداقل یک عضو گروه هنوز فعال است. بنابراین، هز میزبان در گروهی که درخواستی را دریافت می کند، تایمری را با تأخیری تصادفی مقدار می دهد. هز میزبانی که ادعای عضویت میزبان دیگر را در آن گروه می‌شنود، از گزارش خود صرف نظر می کند. اگر گزارش دیگری شنیده نشود و تایمر به انتها برسد، میزبان گزارشی را ارسال می‌کند. با این طرح، فقط یک عضو هر گروه باید گزارش را برای مسیریاب multicast تهیه کند.
هنگامی که یک میزبان گروهی را ترک می کند، پیغام ترک گروه را به همه مسیریاب‌هایی با آدرس multicast ایستا می فرستد. این عمل با فرستادن پیغام گزارش با امکان EXCLUDE و لیست آدرسهای مبدأ تهی انجام می گیرد؛ یعنی، همه مبدأها باید حذف شوند، و به طور مؤثر گروه را ترک می کند. هنگامی که مسیریاب چنین پیغامی را برای گروهی دریافت می کند که اعضایی برای گروه در رابط پذیرش قرار دارند، نیاز دارد بداند آیا اعضای دیگری برای گروه باقی مانده اند. برای این منظور،
مسیریاب، پیغام درخواست گروه خاص را بکار می برد.
عضویت گروه با Ipv6
IGMP برای عملکرد با Ipv4 تعریف شده و از آدرسهای 32 بیتی استفاده می کند. اینترنت های Ipv6 عملکرد را نیاز دارند. به جای تعریف روایت مجزایی از IGMP برای Ipv6، عملکرد آن در روایت جدید پروتکل کنترل پیغام اینترنت (ICMPv6) قرار گرفته است. ICMv6 شامل همه عملکرد ICMv4 و IGMP می باشد. برای حمایت از Multicast، ICMPv6 شامل درخواست عضویت گروه و پیغام گزارش عضویت گروه می باشد، که مشابه IGMP استفاده می شود.
پروتکل مسیریاب
مسیریاب های ایننرنت، مسئول دریافت و هدایت بسته ها از طریق مجموعه شبکه های متصل به یکدیگر می باشند. هر مسیریاب، تصمیم مسیریابی را بر مبنای آگاهی از توپولوژی و شرایط ترافیک و تأخیر در ایننرنت انجام می دهد. در یک اینترنت ساده، یک طرح ثابت مسیریابی امکان پذیر است. در اینترنت های پیچیده تر، درجه ای از همکاری پویا بین مسیریاب ها لازم است. در حالت خاص، مسیریاب باید از بخشی از شبکه که دچار شکست شده است اجتناب نماید و همچنین باید از بخشی که دچار ازدحام می باشد نیز صرف نظر کند. به منظور انجام چنین تصمیمات مسیریابی پویایی، مسیریاب ها اطلاعات مسیریابی را با استفاده از پروتکل مسیریابی خاص برای آن منظور، مبادله می نمایند. اطلاعاتی در مورد وضعیت اینترنت، بر حسب اینکه کدام شبکه ها می توانند با کدام مسیریاب قابل دسترسی باشند، و خصوصیات تأخیر مسیریاب های گوناگون، مورد نیاز است.
با در نظر گرفتن تابع مسیریابی، متمایز نمودن این دو مفهوم دارای اهمیت است:
اطلاعات مسیریابی: اطلاعاتی است در مورد توپولوژی و تأخیرها در اینترنت.
الگوریتم مسیریابی: تلگوریتم استفاده شده برای گرفتن تصمیم مسیریابی برای datagram خاص، بر مبنای اطلاعات مسیریابی جاری می باشد.
سیستم های خودکار
به منظور ادامه بحث پروتکل های مسیریابی، نیاز به معرفی مفهوم سیستم خودکارذاست. سیستم خودکار (as) خصوصیات زیر را از خود نشان می دهد:
1- ی; AS، مجموعه ای از مسیریاب ها و شبکه ها است که توسط یک سازمان مدیرینت می شوند.
2- یک AS شامل گروهی از مسیریاب ها است که اطلاعات را از طریق پروتکل مبادله می نمایند.
3- به جز در زمان شکست، یک AS مرتبط می باشد(بر حسب مفهوم مرتبط در توری گراف)؛ یعنی، مسیری بین هر زوج گروه وجود دارد.
یک پروتکل مسیریابی مشترک، که به عنوان پروتکل مسیریاب داخلی (IRP) شناخته می شود، اطلاعات مسیریابی را بین مسیریاب های داخلی AS عبور می دهد. این پروتکل در AS استفاده می شود و نیازی به پیاده سازی در خارج از سیستم ندارد. این انعطاف به IRP ها امکان می دهد به کاربردها و نیازهای خاص متعلق باشند. به هر حال ممکن است اینترنت با بیش از یک AS ساخته شود. برای مثال، تمام LAN های یک سایت، مانند مجموعه اداری یا کمپینگ، می توانند توسط مسیریاب ها متصل شوند تا یک AS را تشکیل دهند. این سیستم می تواند از طریق یک شبکه گسترده، به AS های دیگر متصل شود.
حالت، الگوریتم های مسیریابی و اطلاعات جداول مسیریابی استفاده شده توسط مسیریابهای AS های مختلف، ممکن است متفاوت باشد.