پروتکل IGMP یا Internet Group Management Protocol چیست؟

IGMP چیست؟ هنگامی که کامپیوترها و سایر تجهیزات متصل به شبکه قصد دارند به شبکه Multicasting ملحق شوند از پروتکل IGMP استفاده می کنند ما در این مقاله قصد داریم در رابطه با این پروتکل و کاربرد آن در شبکه صحبت کنیم پس در ادامه همراه ما باشید.

Multicasting چیست؟

در دنیای مسیریابی IP می توان به تهیه کپی از یک بسته در طول راه، توسط مسیریاب ها، آن را برای چندین دریافت کننده ارسال نمود. این فرآیند چند منظوره سازی یا Multicasting نام دارد. در مسیریابی IP  تک منظوره، آدرس IP مقصد یکی از آدرس های کلاس: A،B و C می باشد که یک میزبان مشخص را در اینترنت نشان می دهد.

نقش پروتکل های مسیریابی IP تک منظوره، مسیریابی بسته های IP از یک مبدأ ویژه IP به یک مقصد ویژه IP می باشد. فرض کنید که می خواهید چندین میزبان، بسته های IP را از یک میزبان دریافت کنند. اگر کامپیوتر مبدأ از آدرس IP تک منظوره میزبانان مقصد استفاده کند، باید یک بسته را برای هر یک از میزبانان مقصد ارسال کند.

با افزایش تعداد میزبان مقصد، تعداد بسته های IP تک منظوره ای که باید توسط مبدأ ارسال شوند نیز افزایش می یابد و مدت زمان زیادی برای مبدأ و شبکه طول می کشد تا این تعداد بسته معین را از مبدأ به سمت هر یک از میزبانان مسیریابی کنند. مشکل دیگر، تعیین این نکته است که مبدأ Multicast چگونه آدرس میزبانان خواستار دریافت بسته را مشخص می سازد. آدرس های Multicast جادویی، کلاس دیگری از آدرس های IP هستند و زمانی مورد استفاده قرار می گیرند که بیش از یک دریافت کننده برای اطلاعات ارسالی از مبدأ وجود داشته باشد. در واقع Multicasting یک راه حل مناسب جهت برقراری ارتباط با چندین میزبان می باشد.

رفتار مسیریاب با Multicast مشابه Broadcast است. مسیریاب Multicast را در ورودی Interface و بین شبکه ها فیلتر می کند. گیرندگان Multicast می توانند در سطح شبکه پراکنده باشند. اگر نیاز به ارتباط با بیرون باشد، باید Multicast باید از Multicas Routing Protocol استفاده کنیم.

پروتکل IGMP چیست؟

Internet Group Management Protocol یا (IGMP) یک پروتکل شبکه است که برای مدیریت گروه‌های Multi cast در شبکه‌های IP استفاده می‌شود. این پروتکل به دستگاه‌های شبکه اجازه می‌دهد تا به یکدیگر بگویند که به چه گروه‌های Multi cast عضو شوند و چه گروه‌هایی را ترک کنند. ما در مقاله پروتکل Internet Group Management Protocol چیست قصد داریم تا شما را با آن آشنا کنیم.

با استفاده از پروتکل IGMP، دستگاه‌هایی که می‌خواهند به یک گروه Multi cast بپیوندند، پیامی را به یکدیگر ارسال می‌کنند تا از وجودشان به عنوان یک عضو جدید در گروه مطلع شوند. همچنین، اگر هیچ دستگاهی برای مدت زمانی مشخصی در گروه Multi cast فعال نباشد، پروتکل IGMP دستگاه‌های شبکه را ترغیب می‌کند تا از گروه Multi cast خارج شوند و به این ترتیب، پهنای باند شبکه را صرفه‌جویی می‌کند.

IGMP به طور معمول برای پخش ویدئو و صدا در شبکه‌های تلویزیونی و رادیویی، مانند: IPTV و رادیو اینترنتی استفاده می‌شود. برای استفاده از IGMP، یک دستگاه میزبان با استفاده از یک پیام IGMP به روتر اعلام می‌کند که به یک گروه Multi cast علاقه‌مند است. روتر شبکه سپس این پیام را به سایر دستگاه‌های شبکه منتقل می‌کند تا همه دستگاه‌ها بدانند کدام گروه‌های Multi cast در شبکه موجود هستند.

در صورتی که هیچ دستگاهی در یک گروه Multi cast فعال نباشد، روتر می‌تواند آن گروه را از شبکه پاک کند تا منابع شبکه را به بهترین شکل ممکن استفاده کند. IGMP برای شبکه‌های مبتنی بر IP بسیار مهم است و برای پخش محتوای گروهی، به عنوان مثال در شبکه‌های IPTV، استفاده می‌شود. IGMP همچنین در شبکه‌های بزرگ و پیچیده به منظور مدیریت ترافیک شبکه و بهینه‌سازی پهنای باند استفاده می‌شود.

کاربرد IGMP چیست:

کاربرد IGMP در شبکه‌های مبتنی بر IP بسیار مهم است، به ویژه در شبکه‌هایی که از پخش محتوای گروهی استفاده می‌کنند، مانند: IPTV و رادیو اینترنتی. در این شبکه‌ها، یک سرور، محتوا Multi cast را به گروهی از مخاطبان در شبکه پخش می‌کند.

با استفاده از IGMP، هر دستگاهی که می‌خواهد به این گروه Multi cast بپیوندد، پیامی را به دستگاه‌های شبکه دیگر ارسال می‌کند تا از وجودش به عنوان یک عضو جدید در گروه مطلع شوند. سپس سرور محتوا، محتوای مورد نظر را به تمامی اعضای گروه Multi cast ارسال می‌کند.

از IGMP برای بهینه‌سازی ترافیک شبکه و بهینه‌سازی استفاده پهنای باند نیز استفاده می‌شود. به عنوان مثال، اگر هیچ دستگاهی برای مدت زمان مشخصی در یک گروه Multi cast فعال نباشد، IGMP دستگاه‌های شبکه را ترغیب می‌کند تا از گروه Multi cast خارج شوند و به این ترتیب، پهنای باند شبکه را صرفه‌جویی می‌کند.

همچنین IGMP می‌تواند برای ارسال پیام‌های Multi cast در برخی از برنامه‌های شبکه مورد استفاده قرار گیرد. به عنوان مثال، در برخی از برنامه‌های شبکه، پیام‌های Multi cast برای اعلان وضعیت در شبکه یا برای ارسال تغییراتی به دستگاه‌های شبکه مورد استفاده قرار می‌گیرند.

بیشتر بخوانید: پروتکل مسیریابی IS-IS چیست و چگونه کار می کند؟

IGMP چگونه عمل میکند:

IGMP به دستگاه‌های شبکه اجازه می‌دهد تا به یکدیگر بگویند که به چه گروه‌های Multi cast عضو شوند و چه گروه‌هایی را ترک کنند. هنگامی که یک دستگاه می‌خواهد به یک گروه Multi cast عضو شود، با استفاده از یک پیام IGMP به روتر اعلام می‌کند. روتر سپس این پیام را به سایر دستگاه‌های شبکه منتقل می‌کند تا همه دستگاه‌ها بدانند کدام گروه‌های Multi cast در شبکه موجود هستند.

در نسخه 2 IGMP، دستگاه‌ها هر 60 ثانیه یکبار پیام IGMP را ارسال می‌کنند تا به روتر اطلاع دهند که هنوز عضو گروه Multi cast هستند. اگر روتر برای مدت طولانی پیامی از یک دستگاه دریافت نکند، فرض می‌شود که آن دستگاه دیگر عضو گروه Multi cast نیست و روتر به دستگاه‌های شبکه دیگر اعلام می‌کند که این گروه را ترک کنند.

در نسخه 3 IGMP، پیام‌های IGMP برای بهبود عملکرد و افزایش امنیت، با استفاده از رمزگذاری و امضای دیجیتالی در ارتباط با روتر ارسال می‌شوند. همچنین در این نسخه، پشتیبانی از گروه‌های Multi cast پویا و مدیریت بهتر برای میزبان‌های چندگانه وجود دارد. با استفاده از پشتیبانی از گروه‌های Multi cast پویا، دستگاه‌ها می‌توانند به گروه‌های Multi cast با شناسه‌های دلخواه پیوسته و از آنها خارج شوند.

بهبود عملکرد IGMP در نسخه 3، به دستگاه‌های شبکه امکان می‌دهد تا بهترین بهره‌وری را از پهنای باند شبکه به‌دست آورند. همچنین، دستگاه‌های شبکه با استفاده از IGMP، می‌توانند به سرورهای محتوا اعلام کنند که چه دستگاه‌هایی به یک گروه Multi cast عضو هستند و از این طریق، سرورهای محتوا می‌توانند محتوای مورد نظر را به تمامی اعضای گروه Multi cast ارسال کنند.

انواع پیام های IGMP:

IGMP پیام های مختلفی را برای مدیریت گروه‌های مولتی کست در شبکه ارسال می‌کند. در ادامه به برخی از پیام‌های IGMP که در نسخه 2 و نسخه 3 مورد استفاده قرار می‌گیرند، اشاره می‌کنم:

1. پیام Membership Query: این پیام توسط روترها برای پرسیدن از دستگاه‌های شبکه درباره اینکه به چه گروه‌های مولتی کستی عضو هستند، ارسال می‌شود. پیام Membership Query در دو نوع General Query و Group-Specific Query قابل ارسال است.
2. پیام Membership Report: این پیام به روتر ارسال می‌شود تا به آن اعلام کند که دستگاه عضو یک گروه Multi cast است.
3. پیام Leave Group: این پیام توسط دستگاه‌هایی که از یک گروه مولتی کست خارج می‌شوند، برای اعلام خروج از گروه ارسال می‌شود.
4. پیام Multicast-Router-Advertisement (MRA): این پیام توسط روترها برای اعلام خود به دستگاه‌های شبکه ارسال می‌شود. این پیام حاوی اطلاعاتی مانند: آدرس IP روتر یا پشتیبانی از نسخه IGMP است.
5. پیام Multicast-Router-Solicitation (MRS): این پیام توسط دستگاه‌ها برای درخواست ارسال پیام MRA از روترها ارسال می‌شود.

پیام‌های IGMP از پروتکل UDP برای ارسال در لایه شبکه استفاده می‌کنند و شامل فیلد‌هایی مانند: Type، Max Response Time، Checksum، Group Address و SQRV و QQIC می‌شوند.

 IGMP چند نسخه دارد:

همانطور که قسمت های قبلی به آن اشاره شد پروتکل IGMP دو نسخه دارد: نسخه 2 و نسخه 3. نسخه 2 IGMP اولین نسخه این پروتکل بود که در سال 1993 معرفی شد و تقریباً تمامی دستگاه‌های شبکه امروزی از آن پشتیبانی می‌کنند. در این نسخه، دستگاه‌ها هر 60 ثانیه یکبار پیام IGMP را ارسال می‌کنند تا به روتر اطلاع دهند که هنوز عضو گروه Multi cast هستند.

اگر روتر برای مدت طولانی پیامی از یک دستگاه دریافت نکند، فرض می‌شود که آن دستگاه دیگر عضو گروه Multi cast نیست و روتر به دستگاه‌های شبکه دیگر اعلام می‌کند که این گروه را ترک کنند. نسخه 3 IGMP در سال 2002 منتشر شد و با افزایش امنیت و بهبود عملکرد، پشتیبانی از گروه‌های مولتی کست پویا و مدیریت بهتر برای میزبان‌های چندگانه را در بر داشت. همچنین، در این نسخه، پیام‌های IGMP با استفاده از رمزگذاری و امضای دیجیتالی در ارتباط با روتر ارسال می‌شوند.

با استفاده از پشتیبانی از گروه‌های مولتی کست پویا، دستگاه‌ها می‌توانند به گروه‌های Multi cast با شناسه‌های دلخواه پیوسته و از آنها خارج شوند. بهبود عملکرد IGMP در نسخه 3، به دستگاه‌های شبکه امکان می‌دهد تا بهترین بهره‌وری را از پهنای باند شبکه به‌دست آورند.

همچنین، دستگاه‌های شبکه با استفاده از IGMP، می‌توانند به سرورهای محتوا اعلام کنند که چه دستگاه‌هایی به یک گروه مولتی کست عضو هستند و از این طریق، سرورهای محتوا می‌توانند محتوای مورد نظر را به تمامی اعضای گروه مولتی کست ارسال کنند.

چگونه می‌توانم از پشتیبانی IGMP در دستگاه‌های شبکه استفاده کنم:

برای استفاده از پشتیبانی پروتکل IGMP در دستگاه‌های شبکه، می‌توانید مراحل زیر را دنبال کنید:

1. فعال کردن پشتیبانی پروتکل IGMP در دستگاه‌های شبکه: در بسیاری از دستگاه‌های شبکه، پشتیبانی از IGMP به صورت پیش‌فرض فعال است. اما در برخی دستگاه‌ها، باید این قابلیت را به صورت دستی فعال کنید. برای اطمینان از این که پشتیبانی IGMP در دستگاه شما فعال است، به دستورالعمل دستگاه خود مراجعه کنید.
2. پیکربندی روتر: برای استفاده از IGMP، روتر باید به درستی پیکربندی شده باشد. برای مثال، باید در روتر، گروه‌های مولتی کست را پشتیبانی کرده و پیام‌های IGMP را در شبکه ارسال کند.
3. پیکربندی دستگاه‌ها: برای اضافه کردن دستگاه به یک گروه مولتی کست، باید پیام Membership Report را از آن دستگاه به روتر ارسال کنید. برای حذف دستگاه از گروه مولتی کست، باید پیام Leave Group را از دستگاه به روتر ارسال کنید.
4. پیکربندی سرورهای محتوا: سرورهای محتوا باید به درستی پیکربندی شده باشند تا بتوانند محتوای مورد نظر را به تمامی اعضای گروه Multi cast ارسال کنند.
5. تست و عیب‌یابی: پس از پیکربندی دستگاه‌ها، روتر و سرورهای محتوا، باید از صحت عملکرد IGMP در شبکه اطمینان حاصل کنید. برای این کار، می‌توانید از ابزارهای تست شبکه مانند: Wireshark استفاده کنید. با دنبال کردن مراحل فوق، می‌توانید از پشتیبانی IGMP در دستگاه‌های شبکه استفاده کنید و به بهترین نحو از پهنای باند شبکه استفاده کنید.