¿Qué es la multidifusión?

La multidifusión es un método para enviar datos de una fuente a múltiples destinos simultáneamente.A diferencia de Unicast, donde los datos se envían a un solo destinatario, o transmisión, donde los datos se envían a todos los dispositivos en una red, la multidifusión envía datos solo a un grupo seleccionado de receptores que están interesados ​​en la información, lo que lo hace particularmente útil para aplicaciones como aplicaciones comotransmisión de video y juegos en línea.

En este artículo, cubriremos cómo funciona la multidifusión, sus diversos protocolos, los mejores casos de uso y más.

Protocolos de multidifusión

Los protocolos de multidifusión están diseñados para administrar y optimizar la distribución de datos a múltiples destinatarios a la vez, ayudando a conservar el ancho de banda, reducir la congestión de la red y garantizar la transferencia completa de datos.

Existen varios protocolos de multidifusión, cada uno capaz de trabajar juntos mientras abordan individualmente aspectos específicos de la comunicación de multidifusión.Aquí hay algunos protocolos principales a tener en cuenta:

IGMP (Protocolo de gestión de grupos de Internet)

IGMP es crucial para administrar membresías de grupos de multidifusión en las redes IPv4.Los dispositivos interesados ​​en recibir datos de multidifusión envían informes IGMP a sus enrutadores locales, lo que indica a qué grupos de multidifusión desean unirse especificando las direcciones IP de clase D apropiadas.Los enrutadores usan IGMP para realizar un seguimiento de estas membresías del grupo, asegurando que los paquetes de multidifusión se envíen solo a los segmentos de red donde hay dispositivos suscritos a esos grupos.

PIM (multidifusión independiente del protocolo)

PIM es una familia de protocolos de enrutamiento de multidifusión utilizados para determinar la mejor ruta para entregar tráfico de multidifusión.Hay dos variantes principales de PIM: PIM-SM (modo escaso) y PIM-DM (modo denso).

PIM-SM está diseñado para redes donde los miembros del grupo de multidifusión están ampliamente dispersos y los datos de multidifusión se envían con poca frecuencia.Construye un árbol de distribución que conecta la fuente de multidifusión a los destinatarios solo cuando sea necesario, reduciendo la transmisión de datos innecesarios.

Pim-dm, por otro lado, es adecuado para redes donde los miembros del grupo están densamente empaquetados y los datos se envían con frecuencia.Inicialmente inunda la red con paquetes de multidifusión y luego poda ramas del árbol de distribución que no tienen receptores interesados, asegurando una entrega de datos eficientes en entornos con alta actividad de multidifusión.

MSDP (Protocolo de descubrimiento de fuente de multidifusión)

MSDP se utiliza para habilitar la comunicación entre dominios de la multidifusión, lo que permite que los enrutadores en diferentes dominios compartan información sobre fuentes de multidifusión activas.Esto se usa típicamente junto con PIM-SM para extender las capacidades de multidifusión en diferentes límites administrativos, asegurando que los datos de multidifusión puedan transmitirse de manera eficiente a través de múltiples sistemas autónomos (ASE) en Internet.MSDP asegura que las fuentes en un dominio puedan ser descubiertas y accedidas por los receptores en otro, facilitando un alcance más amplio para el contenido de multidifusión.

DVMRP (Protocolo de enrutamiento de multidifusión de vector de distancia)

DVMRP es uno de los primeros protocolos de enrutamiento de multidifusión.Se basa en el algoritmo de enrutamiento del vector de distancia y está diseñado para administrar la transmisión de datos de multidifusión en una red mediante la construcción de un árbol de ruta corta desde la fuente hasta los destinatarios.DVMRP intercambia periódicamente la información de enrutamiento con enrutadores vecinos para mantener tablas de ruta precisas, asegurando la entrega de datos de multidifusión eficiente y sin bucle.

MOSPF (Multicast Open Shortest Rath First)

MOSPF es una extensión del protocolo OSPF (abrir primero la ruta más corta) para admitir el enrutamiento de multidifusión.Aprovecha la información del estado de enlace de OSPF para calcular los árboles de ruta más corta para grupos de multidifusión, asegurando la entrega de datos eficiente y precisa.Mospf se integra a la perfección con OSPF, lo que lo convierte en una opción adecuada para las redes que ya usan OSPF para el enrutamiento de unidifusión.

PGM (multidifusión general pragmática)

PGM es un protocolo de transporte de multidifusión que garantiza que los datos se entreguen de manera confiable a todos los destinatarios previstos.Proporciona mecanismos para detectar paquetes perdidos y solicitar retransmisiones, asegurando que todos los destinatarios de multidifusión reciban el flujo de datos completo.PGM es particularmente útil en aplicaciones donde la integridad de los datos es crítica, como las transferencias de archivos y los medios de transmisión.

Cómo funciona la multidifusión

Multicast utiliza el rango de Clase D (224.0.0.0 a 239.255.255.255) del Sistema de direcciones IPv4, que se designa específicamente para la multidifusión.Así es como un dispositivo, como un televisor, utiliza multidifusión para recibir datos, como contenido de video a pedido de un proveedor de cable:

1. Iniciación del dispositivo: El televisor quiere recibir datos (un programa de televisión) que está siendo multidifusión para un grupo específico de destinatarios, por ejemplo, un evento a pedido.

2. Unirse a un grupo de multidifusión: El televisor envía un informe IGMP a su enrutador local, lo que indica su interés en unirse a un grupo de multidifusión particular identificado por una dirección IP de clase D específica reservada para el evento a pedido que ofrece el proveedor de cable.

3. Gestión del enrutador: Al recibir el informe IGMP, el enrutador actualiza los registros de su membresía de su grupo.Ahora sabe que el televisor en su red está interesado en recibir transmisiones de multidifusión.

4. Enrutamiento de multidifusión: Cuando el proveedor de cable genera datos (por ejemplo, transmitir un evento a pedido), envía una única copia del paquete de datos con la dirección IP de destino de multidifusión.Los enrutadores en la red, utilizando protocolos de enrutamiento de multidifusión como PIM, determinan las mejores rutas para reenviar estos paquetes para llegar a todos los dispositivos interesados ​​en el grupo de multidifusión.

5. Entrega de datos: Los enrutadores reenvían los paquetes de multidifusión solo a los segmentos de red específicos donde los dispositivos, como el televisor, se han suscrito al grupo de multidifusión.Este enfoque de entrega dirigido minimiza la congestión de la red y optimiza el uso de ancho de banda en comparación con el envío de datos individualmente a cada dispositivo.

6. Recepción del dispositivo: El televisor, después de haber enviado el informe IGMP, ahora recibe el flujo de datos de multidifusión del proveedor de cable, lo que le permite transmitir el evento a pedido.

Aplicaciones de multidifusión

La multidifusión se usa ampliamente en escenarios en los que los datos deben distribuirse de manera eficiente a múltiples destinatarios.Estas son algunas de las aplicaciones más comunes:

Transmisión multimedia: La multidifusión es clave en IPTV (Internet Protocol Television) y transmisiones de eventos en vivo.Permite que los servicios de transmisión envíen un solo flujo de datos a múltiples suscriptores simultáneamente, asegurando el uso eficiente del ancho de banda y la entrega consistente de contenido de video de alta calidad.

Videoconferencia: Para videollamadas a gran escala, seminarios web y reuniones virtuales, la multidifusión admite la transmisión simultánea de datos de audio y video a numerosos participantes.Esto reduce la carga en servidores y redes, asegurando una experiencia más suave para todos los asistentes.

Distribución de archivos: La multidifusión es ideal para distribuir actualizaciones de software, parches y archivos grandes a múltiples dispositivos.Las empresas pueden enviar un solo paquete de actualización a todas las computadoras dentro de una red, reduciendo significativamente el tiempo y el ancho de banda requerido en comparación con el envío de actualizaciones individuales a cada dispositivo.

Dispositivos IoT: En el ámbito de Internet de las cosas (IoT), la multidifusión facilita la comunicación entre numerosos sensores, dispositivos y sistemas centrales.Por ejemplo, un sistema central puede enviar comandos de control o actualizaciones de firmware a todos los dispositivos IoT en una red simultáneamente, mejorando la eficiencia y la capacidad de respuesta.

Beneficios de la multidifusión

La multidifusión ofrece varias ventajas, lo que lo convierte en un método preferido para la distribución de datos en muchos entornos de red.Estos beneficios incluyen:

Eficiencia: La multidifusión reduce significativamente el uso del ancho de banda enviando un solo paquete a múltiples destinatarios en lugar de duplicar datos para cada destinatario.Esto es particularmente importante en las redes con un ancho de banda limitado o altos requisitos de transmisión de datos.

Escalabilidad: La multidifusión es altamente escalable, lo que admite grandes redes con muchos destinatarios sin un aumento significativo en el consumo de ancho de banda o la carga de red.Esto lo hace adecuado para aplicaciones que involucran miles o incluso millones de usuarios, como transmisiones en vivo o distribuciones de software a gran escala.

Carga de red reducida: Al disminuir la carga sobre el remitente y la infraestructura general de la red, la multidifusión garantiza una transmisión de datos más eficiente.Esta reducción en la carga de red se traduce en menor latencia, mayor rendimiento y un entorno de red más estable.

Desafíos y limitaciones de multidifusión

Si bien la multidifusión proporciona muchos beneficios, también presenta desafíos que deben abordarse para una implementación exitosa.Comprender estos desafíos puede ayudar a planificar y mantener redes de multidifusión eficientes y seguras.

Compatibilidad: Uno de los principales desafíos con la multidifusión es que no todos los dispositivos de red e infraestructura lo admiten.Los enrutadores, conmutadores y tarjetas de red más antiguos pueden no tener capacidades de multidifusión, que requieren actualizaciones o reemplazos para habilitar la funcionalidad de multidifusión.

Complejidad de configuración: Configurar y administrar una red de multidifusión puede ser compleja.Requiere una planificación cuidadosa, una configuración precisa y un mantenimiento continuo para garantizar que el tráfico de multidifusión fluya de manera eficiente y alcance todos los destinatarios previstos.Las configuraciones erróneas pueden conducir a problemas como bucles de red, tráfico excesivo o entrega de datos incompletas.

Problemas de confiabilidad: La pérdida de paquetes puede ser un problema importante en las redes que no admiten de forma nativa de multidifusión o no tienen soporte de multidifusión insuficiente.A diferencia de Unicast, donde los paquetes perdidos se pueden retransmitir, la multidifusión no incluye inherentemente mecanismos para la recuperación de paquetes, lo que puede conducir a la pérdida de datos si las condiciones de la red no son óptimas.

Consideraciones de Seguridad

Las redes de multidifusión pueden ser vulnerables al acceso no autorizado si no hay medidas de seguridad adecuadas.Los intrusos pueden unirse potencialmente a grupos de multidifusión e interceptar datos destinados a receptores legítimos, lo que lleva a violaciones de datos y problemas de privacidad.

La implementación de controles de cifrado y acceso puede asegurar el tráfico de multidifusión y proteger contra el acceso no autorizado.El cifrado asegura que incluso si se interceptan los paquetes de multidifusión, los datos siguen siendo ilegibles para los usuarios no autorizados.Controles de acceso, como IGMP Snooping y gestión de grupos de multidifusión, Ayuda a garantizar que solo los dispositivos autorizados puedan unir grupos de multidifusión y recibir datos de multidifusión.