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.

 

در ادامه به مدیریت ترافیک چندپخشی (Multicast) در شبکه و نقش دو قابلیت IGMP Snooping و IGMP Proxy می پردازیم. با ما همراه باشید.

IGMP Snooping چیست:

IGMP Snooping قابلیتی هوشمند در سوئیچ‌های شبکه است که برای مدیریت دقیق ترافیک چندپخشی طراحی شده. این فناوری مانند یک ناظر پنهان عمل می‌کند؛ پیام‌های IGMP را که میان میزبان‌ها و روترها رد و بدل می‌شود زیر نظر می‌گیرد و با تحلیل آن‌ها مشخص می‌کند کدام دستگاه‌ها واقعاً به دریافت ترافیک چندپخشی نیاز دارند.

در یک شبکه معمولی، بسته‌های Multicast بدون تشخیص، به همه پورت‌ها ارسال می‌شوند. اما IGMP Snooping این رفتار را کنترل کرده و تنها پورت‌هایی را که عضو یک گروه چندپخشی هستند هدف قرار می‌دهد. این کار به شکل چشمگیری از پخش بی‌هدف داده جلوگیری کرده، ترافیک اضافی را حذف و پهنای باند را آزاد می‌کند. در نتیجه شبکه سبک‌تر، سریع‌تر و قابل‌اعتمادتر عمل می‌کند.

IGMP Proxy چیست:

IGMP Proxy یک سازوکار هوشمند در شبکه است که برای انتقال کنترل‌شده‌ی ترافیک چندپخشی میان بخش‌های مختلف شبکه به کار می‌رود. برخلاف IGMP Snooping که تنها پیام‌ها را مشاهده و بر اساس آن تصمیم‌گیری می‌کند، IGMP Proxy نقش واسط فعال را بر عهده دارد؛ یعنی پیام‌های عضویت Multicast را از یک سمت شبکه دریافت کرده و به عنوان نماینده، آن‌ها را به روتر یا شبکه بالادستی منتقل می‌کند.

در واقع، IGMP Proxy میان کاربران داخلی و روتر اصلی قرار می‌گیرد و عضویت یا عدم عضویت آن‌ها در گروه‌های چندپخشی را مدیریت می‌کند. این کار باعث می‌شود روتر بالادستی دقیقاً بداند کدام جریان چندپخشی باید وارد شبکه داخلی شود و در نهایت، از ارسال ترافیک غیرضروری جلوگیری می‌شود.

وقتی یک کاربر داخلی بخواهد محتوای چندپخشی مثلاً یک کانال IPTV را دریافت کند، پیام عضویت IGMP را به سمت روتر یا مودم ارسال می‌کند. IGMP Proxy این پیام را دریافت کرده و به‌جای کاربر، درخواست عضویت را برای روتر بالادستی تکرار می‌کند.
پس از تأیید، جریان داده Multicast وارد شبکه داخلی شده و دستگاه‌هایی که درخواست داده بودند، آن را دریافت می‌کنند. این فرآیند تا زمانی ادامه دارد که آخرین دستگاه از گروه خارج شود. در این لحظه IGMP Proxy نیز عضویت شبکه داخلی را لغو می‌کند.

تفاوت  IGMP Snooping با IGMP Proxy:

نقش و ماهیت عملکرد:

• IGMP Snooping: مانند یک ناظر خاموش عمل می‌کند. پیام‌های IGMP را فقط مشاهده و تحلیل می‌کند تا بفهمد چه دستگاه‌هایی عضو گروه‌های Multicast هستند. این قابلیت هیچ پیام IGMP را تولید یا تغییر نمی‌دهد.
• IGMP Proxy: یک عامل فعال است. پیام‌های عضویت IGMP را از شبکه داخلی دریافت کرده و به‌جای کاربران به روتر بالادستی ارسال می‌کند. به‌نوعی نقش یک واسطه اجرایی را دارد.

هدف اصلی:

• IGMP Snooping: هدفش کنترل توزیع ترافیک Multicast داخل یک سوییچ است تا فقط پورت‌های عضو، داده‌ها را دریافت کنند. تمرکزش بر بهینه‌سازی ترافیک داخلی LAN است.
• IGMP Proxy: وظیفه دارد عضویت Multicast را بین دو بخش شبکه هماهنگ کند، معمولاً بین LAN و روتر. هدفش انتقال جریان Multicast از شبکه بالادستی به شبکه داخلی است.

مدیریت ترافیک:

• IGMP Snooping: فقط مسیر ارسال را هوشمند می‌کند تا ترافیک بی‌هدف حذف شود. همچنین کاری با درخواست عضویت ندارد و فقط از آنها استفاده می‌کند.
• IGMP Proxy: به‌طور فعال درخواست عضویت را ثبت، منتقل و حذف می‌کند و تعیین می‌کند چه ترافیکی باید وارد شبکه داخلی شود.

سناریوهای کاربرد:

• IGMP Snooping: در سوئیچ‌ها برای کاهش ترافیک ناخواسته ، بهینه‌سازی پهنای باند، جلوگیری از Flood شدن Multicast
• IGMP Proxy: در روترها/مودم‌ها برای ارائه سرویس IPTV، عبور دادن Multicast از اینترنت/شبکه خارجی به شبکه داخلی، مدیریت عضویت Multicast در شبکه‌های کوچک یا خانگی

رفتار عملی:

• IGMP Snooping: این قابلیت فقط بررسی می‌کند چه پورت‌هایی عضو گروه هستند و بر همان اساس ترافیک را هدایت می‌کند. بدون دخالت فعال در روند عضویت.
• IGMP Proxy: به‌جای کاربران، پیام عضویت را ارسال می‌کند و تا زمانی که آخرین کاربر گروه را ترک نکرده، جریان Multicast را حفظ می‌کند.

 

 

 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.

 

خرید انواع تجهیزات شبکه از مسترشبکه بزرگترین فروشگاه اینترنتی تجهیزات شبکه با گارانتی معتبر