ما هو البث المتعدد؟

البث المتعدد هو وسيلة لإرسال البيانات من مصدر إلى وجهات متعددة في وقت واحد.على عكس Unicast ، حيث يتم إرسال البيانات إلى مستلم واحد ، أو بث ، حيث يتم إرسال البيانات إلى جميع الأجهزة على الشبكة ، ترسل البث المتعدد البيانات فقط إلى مجموعة مختارة من أجهزة الاستقبال المهتمين بالمعلومات ، مما يجعلها مفيدة بشكل خاص للتطبيقات مثلتدفق الفيديو والألعاب عبر الإنترنت.

في هذه المقالة ، سنغطي كيفية عمل البث المتعدد ، وبروتوكولاتها المختلفة ، وأفضل حالات الاستخدام وأكثر من ذلك.

بروتوكولات البث المتعدد

تم تصميم بروتوكولات البث المتعدد لإدارة وتحسين توزيع البيانات على العديد من المستلمين في وقت واحد ، مما يساعد على الحفاظ على عرض النطاق الترددي وتقليل احتقان الشبكة وضمان نقل البيانات الكامل.

هناك العديد من بروتوكولات البث المتعدد ، كل منها قادر على العمل معًا أثناء معالجة جوانب محددة من الاتصالات المتعددة بشكل فردي.فيما يلي بعض البروتوكولات الرئيسية التي يجب أن تكون على دراية بها:

IGMP (بروتوكول إدارة مجموعة الإنترنت)

يعد IGMP ضروريًا لإدارة عضوية مجموعة البث المتعدد على شبكات IPv4.تقوم الأجهزة المهتمة باستلام بيانات البث المتعدد إلى إرسال تقارير IGMP إلى أجهزة التوجيه المحلية الخاصة بهم ، مما يشير إلى مجموعات البث المتعدد التي يرغبون في الانضمام إليها من خلال تحديد عناوين IP من الفئة D المناسبة.يستخدم أجهزة التوجيه IGMP لتتبع عضوية المجموعة هذه ، مما يضمن إعادة توجيه حزم البث المتعدد فقط إلى شرائح الشبكة حيث توجد أجهزة مشتركة لتلك المجموعات.

PIM (بروتوكول مستقل متعدد البث)

PIM هي عائلة من بروتوكولات توجيه البث المتعدد المستخدمة لتحديد أفضل مسار لتقديم حركة مرور البث المتعدد.هناك نوعان رئيسيان من PIM: PIM-SM (الوضع المتفرق) و PIM-DM (الوضع الكثيف).

PIM-SM تم تصميمه للشبكات التي يتم فيها تشتت أعضاء مجموعة البث المتعدد على نطاق واسع ويتم إرسال بيانات البث المتعدد بشكل غير متكرر.إنه يبني شجرة توزيع تربط مصدر البث المتعدد بالمستلمين فقط عند الحاجة ، مما يقلل من نقل البيانات غير الضروري.

PIM-DM، من ناحية أخرى ، مناسبة للشبكات التي يتم فيها تعبئة أعضاء المجموعة بشكل كثيف ويتم إرسال البيانات بشكل متكرر.في البداية يغمر الشبكة بحزم البث المتعدد ثم فروع الأخطاء لشجرة التوزيع التي لا تحتوي على أجهزة استقبال مهتمة ، مما يضمن توصيل البيانات الفعال في البيئات ذات النشاط المرتفع في البث المتعدد.

MSDP (بروتوكول اكتشاف مصدر البث المتعدد)

يتم استخدام MSDP لتمكين اتصالات البث المتعدد بين المجالات ، مما يسمح لأجهزة التوجيه في مجالات مختلفة بمشاركة المعلومات حول مصادر البث المتعدد النشطة.يتم استخدام هذا عادةً إلى جانب PIM-SM لتوسيع قدرات البث المتعدد عبر حدود إدارية مختلفة ، مما يضمن أن البيانات متعددة البث يمكن أن تنتقل بكفاءة عبر أنظمة مستقلة متعددة (ASES) على الإنترنت.يضمن MSDP أنه يمكن اكتشاف المصادر في مجال ما والوصول إليه بواسطة أجهزة الاستقبال في أخرى ، مما يسهل الوصول الأوسع لمحتوى البث المتعدد.

DVMRP (بروتوكول توجيه البث المتعدد المتجه المسافة)

DVMRP هي واحدة من أوائل بروتوكولات توجيه البث المتعدد.يعتمد على خوارزمية توجيه ناقلات المسافة وهو مصمم لإدارة نقل بيانات البث المتعدد في شبكة من خلال إنشاء شجرة أقصر من المصدر إلى المستلمين.يقوم DVMRP بتبادل معلومات التوجيه بشكل دوري مع أجهزة التوجيه المجاورة للحفاظ على جداول مسار دقيقة ، وضمان توصيل بيانات البث المتعدد الكفاءة وخالية من الحلقة.

MOSPF (البث المتعدد مفتوح أقصر مسار أولاً)

MOSPF هو امتداد لبروتوكول OSPF (فتح أقصر مسار أولاً) لدعم توجيه البث المتعدد.إنه يعزز معلومات حالة الارتباط الخاصة بـ OSPF لحساب أقصر الأشجار لمجموعات البث المتعدد ، مما يضمن تسليم البيانات الفعال والدقيق.يدمج MOSPF بسلاسة مع OSPF ، مما يجعله خيارًا مناسبًا للشبكات التي تستخدم بالفعل OSPF لتوجيه UNAST.

PGM (البراغماتية العامة المتعددة)

PGM هو بروتوكول نقل البث المتعدد يضمن تسليم البيانات بشكل موثوق لجميع المستفيدين المقصود.يوفر آليات للكشف عن الحزم المفقودة وطلب عمليات إعادة الإرسال ، مما يضمن أن جميع مستلمي البث المتعدد يتلقون دفق البيانات الكامل.تعد PGM مفيدة بشكل خاص في التطبيقات التي تكون فيها تكامل البيانات أمرًا بالغ الأهمية ، مثل نقل الملفات ووسائط الدفق.

كيف تعمل البث المتعدد

يستخدم البث المتعدد نطاق الفئة D (224.0.0.0 إلى 239.255.255.255) من نظام عناوين IPv4، والتي تم تعيينها خصيصا للبث المتعدد.إليك كيفية استخدام جهاز ، مثل جهاز التلفزيون ، إلى البث المتعدد لتلقي البيانات ، مثل محتوى الفيديو عند الطلب من موفر الكبل:

1. بدء الجهاز: يريد التلفزيون تلقي البيانات (برنامج تلفزيوني) يتم البث المتعدد لمجموعة معينة من المستلمين-حدث عند الطلب ، على سبيل المثال.

2. الانضمام إلى مجموعة البث المتعدد: يرسل التلفزيون تقرير IGMP إلى جهاز التوجيه المحلي ، مما يشير إلى اهتمامه بالانضمام إلى مجموعة معينة من البث المتعدد الذي حدده عنوان IP من الفئة D محددة للحدث عند الطلب الذي يقدمه مزود الكابل.

3. إدارة جهاز التوجيه: عند تلقي تقرير IGMP ، يقوم جهاز التوجيه بتحديث سجلات عضوية المجموعة.إنها تعرف الآن أن التلفزيون على شبكته مهتم بتلقي تدفقات البث المتعدد.

4. توجيه البث المتعدد: عندما يقوم موفر الكبل بإنشاء بيانات (على سبيل المثال ، دفق حدث عند الطلب) ، فإنه يرسل نسخة واحدة من حزمة البيانات مع عنوان IP الوجهة متعددة البث.تحدد أجهزة التوجيه في الشبكة ، باستخدام بروتوكولات توجيه البث المتعدد مثل PIM ، أفضل المسارات لإعادة توجيه هذه الحزم للوصول إلى جميع الأجهزة المهتمة بمجموعة البث المتعدد.

5. تسليم البيانات: توجيه أجهزة التوجيه حزم البث المتعدد فقط إلى قطاعات الشبكة المحددة التي اشتركت فيها الأجهزة ، مثل التلفزيون ، في مجموعة البث المتعدد.يقلل نهج التسليم المستهدف هذا من احتقان الشبكة ويؤدي إلى تحسين استخدام النطاق الترددي مقارنة بإرسال البيانات بشكل فردي إلى كل جهاز.

6. استقبال الجهاز: يتلقى التلفزيون ، الذي أرسل سابقًا تقرير IGMP ، الآن دفق بيانات البث المتعدد من مزود الكابل ، مما يسمح له ببث الحدث عند الطلب.

تطبيقات البث المتعدد

يستخدم البث المتعدد على نطاق واسع في السيناريوهات حيث تحتاج البيانات إلى توزيعها بكفاءة على العديد من المستلمين.فيما يلي بعض التطبيقات الأكثر شيوعًا:

تدفق الوسائط: البث المتعدد هو المفتاح في IPTV (تلفزيون بروتوكول الإنترنت) وبثات الأحداث المباشرة.يسمح لخدمات البث بإرسال دفق واحد من البيانات إلى العديد من المشتركين في وقت واحد ، مما يضمن الاستخدام الفعال لعرض النطاق الترددي والتسليم المتسق لمحتوى الفيديو عالي الجودة.

مؤتمرات الفيديو: لمكالمات الفيديو واسعة النطاق وندوات الويب والاجتماعات الافتراضية ، تدعم البث المتعدد النقل المتزامن لبيانات الصوت والفيديو للعديد من المشاركين.هذا يقلل من الحمل على الخوادم والشبكات ، مما يضمن تجربة أكثر سلاسة لجميع الحاضرين.

توزيع الملفات: تعد البث المتعدد مثاليًا لتوزيع تحديثات البرامج والتصحيحات والملفات الكبيرة لأجهزة متعددة.يمكن للشركات إرسال حزمة تحديث واحدة إلى جميع أجهزة الكمبيوتر داخل الشبكة ، مما يقلل بشكل كبير من الوقت وعرض النطاق الترددي المطلوب مقارنة بإرسال التحديثات الفردية إلى كل جهاز.

أجهزة إنترنت الأشياء: في عالم إنترنت الأشياء (IoT) ، يسهل البث المتعدد التواصل بين العديد من المستشعرات والأجهزة والأنظمة المركزية.على سبيل المثال ، يمكن للنظام المركزي إرسال أوامر التحكم أو تحديثات البرامج الثابتة إلى جميع أجهزة إنترنت الأشياء في الشبكة في وقت واحد ، مما يعزز الكفاءة والاستجابة.

فوائد البث المتعدد

يوفر البث المتعدد العديد من المزايا ، مما يجعلها طريقة مفضلة لتوزيع البيانات في العديد من بيئات الشبكة.وتشمل هذه الفوائد:

كفاءة: يقلل البث المتعدد بشكل كبير من استخدام عرض النطاق الترددي عن طريق إرسال حزمة واحدة إلى العديد من المستلمين بدلاً من تكرار البيانات لكل مستلم.هذا مهم بشكل خاص في الشبكات ذات النطاق الترددي المحدود أو متطلبات نقل البيانات العالية.

قابلية التوسع: البث المتعدد قابل للتطوير للغاية ، ويدعم شبكات كبيرة مع العديد من المستفيدين دون زيادة كبيرة في استهلاك النطاق الترددي أو تحميل الشبكة.هذا يجعلها مناسبة للتطبيقات التي تتضمن الآلاف أو حتى ملايين المستخدمين ، مثل عمليات البث المباشر أو توزيعات البرامج على نطاق واسع.

انخفاض تحميل الشبكة: من خلال تقليل العبء على المرسل والبنية التحتية للشبكة الشاملة ، يضمن البث المتعدد نقل بيانات أكثر كفاءة.يترجم هذا التخفيض في تحميل الشبكة إلى انخفاض الكمون ، والإنتاجية العالية ، وبيئة شبكة أكثر استقرارًا.

تحديات البث المتعدد والقيود

بينما يوفر البث المتعدد العديد من الفوائد ، فإنه يمثل أيضًا تحديات تحتاج إلى معالجة للتنفيذ الناجح.يمكن أن يساعد فهم هذه التحديات في التخطيط والحفاظ على شبكات البث المتعدد الفعالة والآمنة.

التوافق: أحد التحديات الأساسية مع البث المتعدد هو أن جميع أجهزة الشبكة والبنية التحتية تدعمها.قد لا تحتوي أجهزة التوجيه القديمة والمفاتيح وبطاقات الشبكة على إمكانات البث المتعدد ، والتي تتطلب ترقيات أو بدائل لتمكين وظائف البث المتعدد.

تعقيد التكوين: يمكن أن يكون إعداد وإدارة شبكة البث المتعدد معقدًا.إنه يتطلب تخطيطًا دقيقًا وتكوينًا دقيقًا وصيانة مستمرة لضمان تدفق حركة المرور المتعددة بكفاءة وتصل إلى جميع المستلمين المقصودين.يمكن أن تؤدي عمليات التمييز الخاطئ إلى مشكلات مثل حلقات الشبكة أو حركة المرور المفرطة أو تسليم البيانات غير المكتملة.

قضايا الموثوقية: يمكن أن يكون فقدان الحزم مشكلة كبيرة في الشبكات التي لا تدعم البث المتعدد أصلاً أو لا يتمتع بدعم كافي للإرسال المتعدد.على عكس الإرسال ، حيث يمكن إعادة إرسال الحزم المفقودة ، لا تتضمن البث المتعدد بطبيعتها آليات لاستعادة الحزم ، والتي يمكن أن تؤدي إلى فقدان البيانات إذا لم تكن شروط الشبكة مثالية.

اعتبارات أمنية

يمكن أن تكون شبكات البث المتعدد عرضة للوصول غير المصرح بها إذا لم تكن تدابير الأمان المناسبة في مكانها.يمكن للمتسللين الانضمام إلى مجموعات البث المتعدد واعتراض البيانات المخصصة للمستلمين الشرعيين ، مما يؤدي إلى انتهاكات البيانات وقضايا الخصوصية.

يمكن لتنفيذ عناصر التحكم في التشفير والوصول إلى تأمين حركة المرور المتعددة وحماية من الوصول غير المصرح به.يضمن التشفير أنه حتى إذا تم اعتراض حزم البث المتعدد ، تظل البيانات غير قابلة للقراءة للمستخدمين غير المصرح لهم.أدوات التحكم في الوصول ، مثل استطلاع IGMP و إدارة مجموعة البث المتعدد، ساعد في ضمان أن الأجهزة المصرح بها فقط يمكنها الانضمام إلى مجموعات البث المتعدد وتلقي بيانات البث المتعدد.