XÂY DỰNG HỆ THỐNG IP MULTICAST CHO CÔNG TY TNHH DV THỦY VÂN

MỤC LỤC
Trang bìa
Nhiệm vụ của đề tài

Nhận xét của Giảng Viên hướng dẫn
Nhận xét của Giảng Viên phản biện
LOL CAM OD

.

Lời mở đầu. . . . . . . . .-

e............................ 1

ch HH...
1H. HH1...

2

Chương I: Tổng quan......................
5-52 St CEESEEEE22122123121123121121121. 21c. 3

hà.

...ồ.,5.........

JNNN(L 1...1...

3

an ố.e................

11.2. Hiện trạng và giải pháp.................

... . --

3

+ SH
HH thư ke 3

1.2. Nhiệm vụ của đề tài..............................
5-2 St c2 E1. cererrrrrere 6

1.3. Cau trúc của đề tài...............................

HH.

e 7

Chương II. Lý thu\yẾt........................5-5: 2522522 E2 E233 EEEE2E2E12 E1 7
H.1 Các vẫn đề về IP Multieast......................---5-55 5sccTỊ 1.1 Địa Chỉ LP MMUÌTÏC(Sf,...............

Q Q SG TS

TT TY Tnhh nhe kh hiy 8

II.1.2 Ánh xạ địa chỉ IP Multicast sang địa chỉ MÁC....................... .......«~-- 1]
1.1.3 Giới thiệu sơ lược giao thức CGŒMPP........................

IV ái
/

li...

(G0
(0i 72

cành

rree 13

. ...................

15

mm h..........ˆ¬.¬.ố.ốố....

16

haa.........ồƠỎ..

........

24

12.3 Sự khác nhau cơ bản giữa IGMPv1 và IGMPv2...............................- 37

12.4 Tương thức giữa IGMPVvI và IGMPV2.....................
... --- ---- ¬..

11.3 Dinh tuyén Multicast theo co chế.................---ccccccreeree te

/E882,. 10. 7.0, nnnn nố..ẻ.aMA....

31
SE, 33

33

1L3.2 Định tuyến theo cơ chế PIM.................
--s- sccsccecerekkerterterkrrrrervee 40

Chương III: Giải quyết bài toán ...............................
5-5555 cccccccccccee 83
III.1 Yêu cầu hệ thống...............................2 2+2 2+<+Ex£E£EEExerxerkeEkrtkrrkrrkrrkrrrerrkee 83


HI.2 Mơ hình giải quyết bài tốn.............................
- 5-5555 SSczxererxerxrrxrrkrrkerkeee 83

Chương IV: KÉT QUÁ ĐẠT ĐƯỢC.............................--25c sex 97
Nhận xét và Kết luận.............................----2 ST E2 1112111211111 1 tk 100

TAT LIEU THAM KHẢO..........................--222 SE+2Se2ESEEEEE2EE2EEcExrrerred 101


Xây Dựng Hệ Thống

GVHD: Lé Manh Hai

Cho

Ip Multicast

Công Ty TNHH-DV Thủy Vân

LỜI CẢM ƠN
Trước tiên, cho chúng con xin gửi lời cảm ơn sâu sắc và kính trọng đến cha, mẹ
chúng con những người đã nuôi dạy, chăm lo cho chúng con trong suốt qúa trình học
tập và dạy dỗ chúng con nên người, tạo điều kiện tốt để chúng con học tập.
Lời cảm ơn chúng

em được gởi đến Trường Kỹ Thuật Công Nghệ

trường và điêu kiện tôt cho chúng em học tập.

đã tạo môi

Chúng em xin chân thành cảm ơn quý Thay Cô trong Khoa Công nghệ Thông
tin, trường Kỹ Thuật Cơng Nghệ đã tận tình giảng dạy, hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều
kiện cho chúng em thực hiện tốt đồ án này.
Chúng em xin bày tỏ lòng: biết ơn chân thành cảm nhất đến Thây Lê Mạnh Hải,
người Thầy đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em trong suốt quá trình thực hiện đồ
án này.
Mặc dù đã cố gắng hết sức, song đồ án không khỏi những thiếu sót. Chúng em
rất mong nhận được sự góp ý, thơng cảm và chỉ tận tình của q Thầy Cơ và các bạn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Nhóm sinh viên thực hiện

Huỳnh Công An — Nguyễn Thị Ngoc Phượng.

SVTH: Huỳnh Công Ấn —- Nguyễn Thị Ngọc Phượng

Trang 1


GVHD: Lé Manh Hai

Xây Dựng Hệ Thống

Ip Multicast

Cho Công Ty TNHH-DV Thủy Vân

LỜI NĨI ĐẦU
Cơng ty TNHH Dịch Vụ Thuỷ Vân là một công ty kinh doanh tuyển dụng nhân
sự trực tuyến bao gồm các dịch vụ cung cấp hồ sơ ứng viên cho nhà tuyển dụng, đăng
quảng cáo công việc và logo cho các công ty kinh doanh và các dịch vụ đi kèm
khác. Việc kinh doanh của công ty đang trên đà phát triển theo hướng có lợi, do đó nhu
cầu xây dựng hệ thống mạng phải tốt hơn nữa để tạo điều kiện thuận lợi cho việc kinh
doanh của Công ty.
Hệ thống IP Multicast được xem là giải pháp thích hợp nhất đáp ứng được yêu cầu
cho hệ thống mạng của Công Ty TNHH Thủy Vân hiện nay.
Giải pháp cho vấn đề phát triển quy mô Công ty trong tương lai là xây dựng hệ
thống mạng IP multicast. Với mục đích phân phối dữ liệu theo từng nhóm phịng ban,
từng bộ phận riêng. Triển khai các ứng dụng về lĩnh vực truyền thơng như hội nghị
truyền hình. Bởi vì, hệ thống IP multicast có những ưu điểm mà các hệ thống Sử dung
IP unicast khơng có được. Đó là tối ưu băng thơng đường truyền, giảm số kết nối đến
server, tăng băng thông cho hệ thống.
Nhiệm vụ của đề tài là nghiên cứu địa chỉ IP Multicast và triển khai xây dựng hệ

théng IP Multicast cho Céng ty TNHH Dich Vu Thuy Van. Bao gồm các vấn đề về địa
chỉ multicast, các giao thức định tuyến và định tuyến multicast.

Phần xây dựng hệ thống IP Multicast cho Công ty TNHH Dịch Vụ Thuỷ Vân, đề tài sẽ
xây dựng dựa theo cơ chế truyền multicast trong môi trường dày đặc, áp dụng trong
việc phân phôi dữ liệu.

SVTH: Huỳnh Công Ân — Nguyễn Thị Ngọc Phượng

Trang 2


Xây Dựng Hệ Thống Ip Multicast

GVHD: Lé Manh Hai

Cho

Céng Ty TNHH-DV Thuy Van

CHUONG I: TONG QUAN
1.1. Dat van dé:
LL1. Giới thiệu công ty:
Công ty TNHH Dịch Vụ Thuỷ Vân (tạm gọi là Công ty Thuỷ Vân) là một công
ty kinh đoanh tuyển đụng nhân sự trực tuyến bao gồm các dịch vụ cung cấp hồ sơ ứng
viên cho nhà tuyển dụng, đăng quảng cáo công việc và logo cho các công ty kinh
doanh và các dịch vụ đi kèm khác. Hiện tại, Công ty Thuỷ Vân đã hoạt động được hơn

hai năm. Công việc kinh doanh của công ty đang trên đà phát triển theo chiều hướng

có lợi cho cơng ty. Nhu cầu phục vụ truyền thông tin cũng ngày càng yêu cầu những
chức năng mới hơn, phục vụ tốt hơn việc truyền thơng tin giữa các phịng ban, chỉ
nhánh. Do vậy, việc ứng dụng các công nghệ mới vào việc nâng cấp, cải tạo hệ thống

cơ sở hạ tầng mạng hiện tại là nhu cầu cần thiết trong tương lai. Hệ thống IP Multicast
được xem là một giải pháp tối ưu được áp dụng phục vụ trong việc truyền thơng tin
giữa các phịng ban và chi nhánh, hỗ trợ cho việc kinh doanh của công ty ngày càng tốt
hơn.

112. Hiện trạng và giải pháp:
a. Hiên trạng
Vì việc kinh doanh chỉ mới bắt đầu nên cơ sở hạ tầng mạng của Cơng ty Thuỷ Vân cịn
ở quy mơ nhỏ, chỉ là mạng LAN thông thường.
Cơ sở hạ tang mang bao gồm

một modem

ADSL,

một hub/switch, một máy in, một

máy fax, một máy tính làm máy server (phục vụ) và năm máy tính khác làm máy client
(khách) truy cập vào server.

SVTH: Huỳnh Công Ấn —- Nguyễn Thị Ngọc Phượng

Trang 3


Xây Dựng Hệ Thống

GVHD: Lé Manh Hai

Cho

Ip Multicast

Công Ty TNHH-DV Thủy Vân

Router ADSL

Quản trị mạng

Hình 1.1: Mơ hình Cơng ty Thuỷ Vân
Các vị trí của cơng ty bao gơm: sourcer với nhiệm vụ tìm kiêm hơ sơ của người tìm
việc trên mạng và lưu vào cơ sở dữ liệu, headhunter (chuyên viên tuyên dụng), kê toán
và quản trị mạng.
Với các vị trí ở trên so với cơ sở hạ tầng mạng hiện tại của Cơng ty Thuỷ Vân là có thể
chấp nhận được. Tuy nhiên, trong tương lai, nhiều phòng ban và vị trí mới sẽ được .

phát triển để đáp ứng nhu cầu kinh doanh của Cơng ty thì mơ hình hiện tại khơng thể
đáp ứng được.
b. Giải pháp
Giải pháp cho vấn đề phát triển quy mô Công ty trong tương lai là xây dựng hệ thống
mang IP multicast. Với mục đích phân phối đữ liệu theo từng nhóm phòng ban, từng
bộ phận riêng. Triển khai các ứng dụng về lĩnh vực truyền thơng như hội nghị truyền

hình,... Bởi vì, hệ thống IP multicast có những ưu điểm mà các hệ thống sử dụng IP
unicast khơng có được, đó là :

SVTH: Huỳnh Công Ân - Nguyễn Thị Ngọc Phượng

Trang 4


GVHD: Lê Mạnh Hải

Xây Dựng Hệ Thống
Cho

Ip Multicast

Công Ty TNHH-DV Thủy Vân

- - Tối ưu băng thông đường truyền bằng cách chỉ truyền gói tin đến một địa chỉ
đại điện cho nhóm nhiều máy khách thay vì truyền gói tin đến từng địa chỉ cụ

thể.
- - Giảm sô kết nôi đên server. Bởi vì các máy client sẽ khơng trực tiêp tạo kêt nôi

đên server đề lây dữ liệu mà thơng qua một địa chỉ nhóm đê tạo kêt nơi
-

Tăng băng thông cho hệ thống. Khi số kết nối đến server giảm thì băng thơng
trên mạng sẽ được tăng lên đáng kể. Các kết nối không cần thiết sẽ giảm ,
nhường băng thơng cho các tiến trình xử lý khác.....

Xuất phát từ nhu cầu này, chúng em đã tiến hành nghiên cứu và xây dựng hệ thống
mạng IP Multicast phục vụ cho việc phân phối

dữ liệu giữa các phòng ban, chỉ nhánh

của Cơng ty Thuỷ Vân. Với bài tốn này, chúng em sẽ thực hiện việc phân phối đữ
liệu từ một máy tính ở một phịng ban đến hai phịng ban khác nhau.
Sơ đồ cụ thể như sau:

SVTH: Huỳnh Công Ân — Nguyễn Thị Ngọc Phượng

Trang 5


Xây Dựng Hệ Thống Ip Multicast

GVHD: Lé Manh Hai

Cho

Công Ty TNHH-DV Thủy Vân

R3

R1
-

R2

R4

PC4

R5

PC2
Phong 2
PC3

R6

Phỏng 3

Theo mơ hình, đề tài sẽ thực hiện truyền dữ liệu từ PCI đến PC2 và PC3 theo phương
pháp truyền Multicast.

IL.2.Nhiệm vụ của đề tài:
Nhiệm vụ của đề tài là nghiên cứu địa chỉ IP Multicast và triển khai xây dựng
hệ thống IP Multicast cho Công ty TNHH Dịch Vụ Thuỷ Vân. Bao gồm các vấn đề về
địa chỉ multicast, các giao thức định tuyến và định tuyến multicast.

SVTH: Huỳnh Công Ân —- Nguyễn Thị Ngọc Phượng

Trang 6


Xây Dựng Hệ Thống

GVHD: Lê Mạnh Hải

Ip Multicast

Cho Công Ty TNHH-DV Thủy Vân

Phần xây dựng hệ thống IP Multicast cho Công ty TNHH Dịch Vụ Thuỷ Vân, đề tài sẽ
xây dựng dựa theo cơ chế truyền multicast trong môi trường dày đặc, áp dụng trong

việc phân phối dữ liệu.
I.3.Cầu trúc của đề tài:
Chương I: Tông quan
Giới thiệu về hiện trạng hệ thống mạng mà Công ty Thuỷ Vân đang sử dụng, lý do cần
phải xây dựng hệ thống IP multicast phục vụ cho việc phân phối dữ liệu giữa các chỉ
nhánh..

Chương II: Lý thuyết
Chương 2 sẽ trình bày về giao thức IGMP. Bao gồm các vấn đề về IGMPv1, IGMPv2.
Các vấn đề áp dụng trong định tuyến multicast như cây nguồn, cây chia sẽ, chuyên tiếp
và các cơ chế truyền multicast độc lập với giao thức áp dụng trong định tuyến.

Chương III: Giải quyết bài tốn
Chương

3 sẽ trình bày miêu tả cách truyền thơng multicast, mơ hình triển khai hệ

thống IP multicast thông qua các thiết bị Cisco, áp dụng cơ chế PIM dày đặc trong
vùng nội bộ.

Chương IV: Kết quả đạt được
Chương 4 sẽ trình bày các yêu cầu của hệ thống và kết quả ta thu được trong quá trình
triển khai hệ thống IP Multicast.

Nhận xét và kết luận
Nhận xét và đánh giá quy mô của đề tài, các ứng dụng của đề tài trong thực tế. Hướng

phat trién cua dé tài trong tương lai. Bài học rút ra từ đê tài này.

CHƯƠNG II: LÝ THUYẾT
I1. CAC VAN DE VE IP MULTICAST:
Kỹ thuật IP multicast la truyền các gói tin đến một nhóm các máy chủ, một thiết lập

định dạng của không hoặc nhiều máy chủ bằng một địa chỉ IP đích đơn giản. Gói tin

SVTH: Huynh Cong An — Nguyễn Thị Ngọc Phượng

Trang 7


Xây Dựng Hệ Thống

GVHD: Lé Manh Hai

Cho

Ip Multicast

Công Ty TNHH-DV Thủy Vân

multicast được truyền tới tất cả các thành viên của nhóm máy chủ với độ tin cậy tt
nhất thay vì truyền các gói tin unicast phức tạp.
1.1.1. Dia chi IP Multicast:
a. Địa chỉ IP lớp D:

Các địa chỉ IP Multicast xác định một nhóm có thuộc tính các máy chủ IP đã tham gia
vào nhóm đó do muốn nhận lưu lượng được gửi cho nhóm.

Địa chi IP multicast được gán bởi vùng địa chỉ lớp D bởi tổ chức [ANA, với 4 bits đầu

tiên của octect đầu tiên là 1110. Vì thế, địa chỉ IP multicast bắt đầu từ 224.0.0.0 đến
239.255.255.255. Khung địa chỉ này chỉ gán cho địa chỉ nhóm hoặc địa chỉ đích. Địa

chỉ ngn ln là địa chỉ unicast.

Class D Addresses
Octet 1

Octet 2

Octet 3

Octet 4

1110xxxx

XXXXXXXX

XXXXXXXX

XXXXXXXX

Hình 2.1
b. Gan dia chi multicast:

Địa chỉ multicast cho những nhóm thường trực
IANA danh ra hai dãy địa chỉ dành riêng cho multicast. Su khác nhau giữa hai dãy địa
chi nay 1a day thứ nhất được dùng cho những gói tin khơng nên được truyền bởi router

và

nhóm

thứ

hai

được

dùng

khi

các

gói

tin

phải

được

truyền

bởi

router.

Dãy địa chỉ được dùng cho cục bộ là 224.0.0.0 đến 224.0.0.255. Các địa chỉ này tương
tự như các địa chỉ dùng bởi các giao thức định tuyến. Ví dụ như 224.0.0.5 và 224.0.0.6

được dùng bởi OSPE. Các ví dụ khác bao gồm địa chỉ multicast 224.0.0.1 chỉ ra tất cả
các host có thể xử lý multicast và 224.0.0.2 chỉ ra tất cả các router có khả năng xử lý
multicast. Dãy các địa chỉ nhóm được dùng khi các gói tin phải được định tuyến là

224.0.1.0 đến 224.0.1.255.
SVTH: Huynh Công Ân — Nguyễn Thị Ngọc Phượng

Trang 8


Xây Dựng Hệ Thống

GVHD: Lé Manh Hai

Cho

Ip Multicast

Công Ty TNHH-DV Thủy Vân

Dãy địa chỉ này bao gồm 224.0.1.39 và 224.0.1.40 là hai địa chỉ được dùng bởi AutoRP
IP Address

Usage

224.0.0.1

All systems on this subnet

224.0.0.2

All routers on this subnet

224.0.0.5

OSPF routers

224.0.0.6

OSPF designated routers

224.0.0.12

Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) server/relay agent

Pham vi dia chi toan cuc:
Pham vi dia chi toan cuc nam trong khoảng từ 224.0.1.0 đến 238.255.255.255, được sử

dụng bởi tất cả các đối tượng, dùng dé truyền đữ liệu multicast giữa các tổ chức và qua
internet. Vì vậy, địa chỉ này phải duy nhất.
Địa chỉ 224.0.1.1/24 được dùng cho giao thức NTP — Network Time Protocol
Pham vi dia chỉ giới hạn:
Phạm vi địa chỉ 239.0.0.0/8 được gọi là phạm vi địa chỉ giới hạn hay phạm vi dia chi
quản trị. Địa chỉ này chỉ dành riêng cho một vùng multicast riêng. Các công ty, tổ
chức, trường học có thể sử dụng địa chỉ giới hạn để chạy các ứng dụng multicast trong
phạm vi cục bộ mà khơng cần phải chuyền tiếp ra ngồi vùng. Địa chỉ này giống địa
chỉ 10.0.0.0/8 trong khung địa chỉ unicast.

Dia chi multicast cho cac tng dung GLOP
IANA danh ra day địa chỉ 233.0.0.0 đến 233.255.255.255.255 gọi là địa chỉ GLOP.
Địa chỉ này có thể được

dùng bởi bất kỳ ai đang có một AS

autonomous system number-ASN)

hợp lệ (registered

để tạo ra 256 địa chỉ multicast toan cuc. IANA

SVTH: Huynh Céng An — Nguyén Thi Ngoc Phượng

Trang 9


Xây Dựng Hệ Thống

GVHD: Lé Manh Hai

Ip Multicast

Cho Công Ty TNHH-DV Thủy Vân

dành riêng các địa chỉ này để đảm bảo tính đuy nhất tồn cục của địa chỉ. Bằng cách
dùng giá trị 233 cho octet đầu tiên và bằng cách dùng ASN cho octet thứ hai và thứ ba,
một AS có thể tạo ra một địa chỉ multicast tồn cục. Ví dụ nếu AS dùng số hiệu mạng

ASN 5663, giá trị này có thể chuyển sang đạng nhị phân là 0001011000011111. 8 bịt

đầu tiên, 00010110, bằng với 22 trong dạng thập phân và 8 bit cuối, 00011111, bằng
với 31 trong dạng thập phân. Ánh xạ 8bit đầu tiên vào octet thứ hai và 8bit cuối vào
octet thứ ba trong dãy địa chỉ 233, cơng ty nào có mạng AS là 5663 sẽ được tự động

cấp dãy địa chỉ 233.22.31.0 đến 233.22.31.255. GLOP không phải là một từ viết tắt và
khơng tượng trưng cho bất kỳ cái gì.
Dia chi multicast cho cac ing dung multicast SSM
IANA da c4p phat day dia chi 232.0.0.0 dén 232.255.255.255 cho cdc ứng dụng SSM.
Mục

đích của ứng dụng này là cho phép một host chọn ra một nguồn

cho các nhóm

multicast. SSM giúp cho việc định tuyến multicast trở nên hiệu quả hơn, cho phép một
host chọn lựa một nguồn có chất lượng tốt hơn và giúp các nhà quản trị mạng giảm
thiểu kiểu tấn công multicast DoS. Chỉ có các host chạy IGMPv3

có khả năng dùng

tính năng SSM. IGMPv3 là một giao thức mới.
Địa chỉ multicast tạm thời cho các nhóm
Khi một doanh nghiệp muốn

dùng một địa chỉ multicast toàn cục, doanh nghiệp cần

một khối địa chỉ từ ISP hoặc từ IANA. Tuy nhiên, khi một doanh nghiệp muốn dùng
một địa chỉ multicast mà không phải là một phần của các không gian địa chỉ multicast
được mô tả trong các phan trước, các phần địa chỉ còn lại này được gọi là các địa chỉ

multicast transient. Điều này có nghĩa là tồn bộ Internet phải chia sẽ địa chỉ này. Các
địa chỉ này sẽ được cấp phát động khi cần thiết và phải được giải phóng khi khơng cịn
được dùng. Bởi vì các địa chỉ này không được gán vào bất cứ ứng dụng nào nên nó
được gọi là tạm thời. Bất kỳ một doanh nghiệp có thể dùng các địa chỉ multicast này
mà khơng cần sự cho phép từ IANA nhưng các doanh nghiệp cần giải phóng

sau khi

dùng xong.

SVTH: Huynh Cơng Ân - Nguyễn Thị Ngọc Phượng

Trang 10


GVHD:

Xây Dựng Hệ Thống Ip Multicast

Lê Mạnh Hải

Cho Công Ty TNHH-DV Thủy Vân

Description

Range

Reserved Link Local Addresses

224.0.0.0/24

Globally Scoped Addresses

224.0.1.0 to 238.255.255.255

Source Specific Multicast

232.0.0.0/8

GLOP Addresses

233.0.0.0/8

Limited Scope Addresses

239.0.0.0/8

IL. 1.2. Anh xa dia chi IP multicast sang dia chi MAC:
Lam thế nào mà một router và switch kết hợp một địa chỉ multicast của IP với một địa
chỉ MAC.

Việc

gán địa chỉ multicast vào một nhóm

L3

sang một nhóm

multicast

thường sẽ tự động tạo ra địa chỉ multicast lớp 2. Do khơng có cơ chế tương đương với
cơ chế ARP, một dạng giá trị đặc biệt dành riêng cho địa chỉ MAC
được

dùng.

Các

địa chỉ này bắt đầu bằng

0100.5e.

Phần

của multicast sẽ

28 bit sau của địa chỉ

multicast IP sẽ được ánh xạ vào 23bit thấp của địa chỉ MAC bằng một giải thuật đơn
giản. Địa chỉ MAC

được hình thành bằng cách dùng dạng OUI 01005E, sau đó là giá

trị 0 và sau cùng là 23 bits địa chỉ của L3 multicast.
224-249

«

x

+

y

L4

adress [110 111|1111111]Ì1111111l1111111

IP Multicast

5 Bits

Unused

Multicast
HN

|

23 Bits Transterred to MAC Addresses

¡

+

oO

an

5e

|

1
:

i
I

MAC]
0, 113933/1313933539113111111L1LLLLLLLLLLLl
0, 0, 0,
1,0, 0,0, 0,0, 0,010,1,0, 1, 4, 4, 7,0
41

!

1

x

7

y

LLLLLLL
W

z

ˆ

Hình 2.2

SVTH: Huỳnh Công Ấn — Nguyễn Thị Ngọc Phượng

Trang 11


Xây Dựng Hệ Thống

GVHD: Lê Mạnh Hải

Cho

Ip Multicast

Công Ty TNHH-DV Thủy Vân

Hình trên cho thấy cơ chế ánh xạ địa chỉ. Chỉ có 23 bit cuối của địa chỉ là được chép từ
địa chỉ IP sang địa chỉ MAC. Tuy nhiên chú ý rằng có 5 bit của địa chỉ IP không được
chuyển sang địa chỉ MAC. Khả năng này làm cho nảy sinh một vấn đề là có thể có 32
địa chỉ multicast khác nhau có thể ánh xạ vào cùng một địa chỉ MAC.

Do sự nhập

nhằng này, một host multicast có một vấn đề nhỏ khi nó nhận một Ethernet frame của

một địa chỉ multicast. Một MAC

có thể tương ứng với 32 địa chỉ multicast khác nhau.

Vì vậy, khi một host phải nhận và kiểm tra tất cả các ame

có MAC

mà nó quan tâm.

Sau đó host này phải kiểm tra phần địa chỉ IP bên trong mỗi frame để nhận ra phần địa
chỉ của từng nhóm multicast.

Multicast

,

IP Address
IP Address
q

In Binary

228.10.24.5
(1110

@iừoỳt Q261010,00011ễ00ễ0

(2)

Hex

01-06-56

ơ

L

J-

/

Gễ001610. my

G

A

var

MAC

Address

ơ

|

O100-SE
Multicast

000600191

-

4

006000161

8

-

Hex

đ

@G

5
>

â 01-00-5E-0A-18-05
Hinh 2.3

hiu tin trỡnh chuyn đổi dùng các bước sau:
- Bước 1: Chuyên đổi địa chỉ IP sang dạng nhị phân. Lưu ý 4bit đầu tiên luôn luôn là

địa chỉ 1110 cho bất kỳ địa chỉ multicast nào.

- Bước 2: Thay thế bốn bit đầu tiên 1110 của địa chỉ IP với 6 ký tự (24bits) 01-00-5E
như là địa chỉ bắt đầu trong tổng số 12 ký tự dạng thập lục phân (48bits) của địa chỉ
multicast MAC.

SVTH: Huynh Céng An — Nguyễn Thị Ngọc Phượng

Trang 12


Xây Dựng Hệ Thống

GVHD: Lé Mạnh Hải

Cho

Ip Multicast

Công Ty TNHH-DV Thủy Vân

- Bước 3: Thay thế 5bit kế tiếp của dạng địa chỉ IP với một bit 0 trong không gian địa
chi MAC.

- Bước 4: Chép 23 bit cuối của địa chi IP dang nhị phân vào 23 bit cuối của địa chi
multicast.

- Bước 5: Chuyển đổi 24bit cuối của địa chỉ multicast từ dạng nhị phân sang dạng 6 số
thập lục phân.
- Bước 6: Kết hợp sáu chữ số hexa đầu tiên 01-00-5E với sáu chữ số hexa vừa tính ở

bước 5 để hình thành dia chi multicast day đủ.
Theo cách thức nêu trên, địa chỉ 238.10.24.5

sẽ sinh ra địa chỉ MAC

là 0x01-00-5E-

0A-18-05 cũng giống như kết quả đo địa chỉ 228.10.24.5. IETF đã chỉ ra rằng khả
năng hai ứng dung multicast trên cùng một LAN
MAC

có thể tạo ra cùng những địa chỉ

là thấp. Nếu tình cờ điều này xảy ra, một gói tin từ một ứng dụng multicasat

khác có thể sẽ được phân biệt bằng địa chỉ lớp 3. Người quản trị nên cần thận khi chọn
lựa địa chỉ multicast, tránh việc tạo ra những địa chỉ MAC

tương tự nhau.

11.3. Giới thiệu sơ lược giao thức CGMP:

a.GIới thiệu:
CGMP

(Cisco Group Management Protocol) là giao thức độc quyền của Cisco, cho

phép switch tác động lên những thông tin I[GMP được chuyển tiếp trên router của
Cisco. CGMP

chi được cấu hình trên router multicast và switch lớp 2. Luồng

IP

multicast chỉ được chuyên đến công của switch được gán cho những người nhận thích
hop. Tat cả các cơng cịn lại của switch khơng có u cầu rõ ràng sẽ khơng nhận được
những luồng thông tin này trừ khi chúng được kết nối vào một công multicast của
router. Các cổng của router chỉ nhận mỗi gói dữ liệu IP multicast.
b.Hoạt động:
Hoạt động cơ bản của CGMP

như sau:

SVTH: Huỳnh Công Ân — Nguyễn Thị Ngọc Phượng

Trang 13


Xây Dựng Hệ Thống Ip Multicast

GVHD: Lê Mạnh Hải

IGMP report

Destination MAC = 0100.5e01.0203
Source MAC = 0080.c7a2.1093

Cho

Công Ty TNHH-DV Thủy Vân

CGMP join
Unicast source address = 0080.c7a2.1093
Group destination address = 0100.5e01.0203

1/1

Destination iP = 224,1.2.3
Source IP = 192.168 1.1

Group Address = 224.1 2.3

(B)

Physical connection
«—————

IGMP report

--------

CGMP join

Hinh 2.4
Khi một máy chủ chọn một nhóm multicast (phần A trên hình), một thơng tin ICMP
báo một thành viên mới được gửi đi đến nhóm đích là 224.1.2.3. Thông tin báo cáo
ICMP sẽ được gửi qua switch đến router như tiến trình bình thường. Router, chỉ cho
phép CGMP trên giao diện hiện tại, sẽ nhận thông tin báo cáo IGMP và xử lý báo cáo
này, và tạo một thông tin kết nối CGMP và gửi lai cho switch (phần B trên hình).

Switch nhan thơng tin này và thêm công hiện tại vào bảng bộ nhớ nội dung địa chỉ cho
nhóm multicast. Tất cả luồng thơng tin đến sau trực tiếp đến nhóm multicast này sẽ
được chuyên ra ngồi cơng của switch đên các máy chủ.
Switch lớp 2 được thiết kế cho phép nhiều địa chỉ vật lý (MAC) có thê được gán trên
một cổng vật lý. Điều này cho phép switch được kết nối phân cấp và cho phép nhiều
địa chỉ multicast đích được chuyển ra một công vật lý duy nhất. Công của các router sẽ
được thêm vào danh sách cho nhóm multicast. Các router multicast chỉ nghe tất cả các
luồng multicast cho mỗi nhóm bởi vì thơng tin điều khiển IGMP được gửi như luồng

SVTH: Huỳnh Công An — Nguyễn Thị Ngọc Phượng

Trang 14


Xây Dựng Hệ Thống

GVHD: Lé Manh Hai

Ip Multicast

Cho Công Ty TNHH-DV Thủy Vân

multicast. Với CGMP, switch chỉ lắng nghe thông tin kết nối và thông tin huỷ kết nối
tu router.

IL.2. GIAO THUC IGMP
Kỹ thuật IP multicast là truyền các gói tin đến một nhóm các máy chủ, một thiết lập
định dạng của không hoặc nhiều máy chủ bằng một địa chỉ IP đích đơn giản. Gói tin
multicast được truyền tới tất cả các thành viên của nhóm máy chủ với độ tin cậy tốt
nhất thay vì truyền các gói tin unicast phức tap.

Thành viên của một nhóm máy chủ là tự động, nên một máy chủ có thể kết nối vào

nhóm hay thốt khỏi nhóm bất kỳ lúc nào, ở đây khơng có giới hạn về số lượng thành
viên của một nhóm hoặc một vùng nào cả. Một máy chủ có thể cùng một lúc

là thành

viên của hơn một nhóm.
IGMP dugc str dung dé mét máy chủ riêng lẻ đăng ký tự động vào một nhóm multicast

trong một mạng LAN. Nhận dạng máy chủ là thành viên của một nhóm bằng cách gửi
thông điệp IGMP đến router multicast cục bộ mà máy chủ đang kết nối. Router sẽ lắng
nghe thông điệp IGMP này và định kỳ sẽ gửi ra bên ngồi những truy vấn để nhận
dạng những nhóm nào đang hoạt động và những nhóm nào khơng hoạt động trong một
mạng con riêng lẻ.
IGMP giúp router giữ thông tin thành viên multicast của các máy chủ để có thê kết nối
trực tiếp vào mạng. Khi một máy chủ gia nhập hoặc thốt khỏi một nhóm mulficast, nó

sẽ báo cho router biết và sẽ nhận một gói tin multicast đã được định san tir router.
Sử dụng những thông tin nhận được qua bản tin IGMP, router sé duy trì danh sách
thành

viên

nhóm

multicast

trên trên

một

giao

diện.

Một

thành

viên trong

nhóm

multicast được xem là đang hoạt động trên một giao diện nếu ít nhất một máy chủ trên
giao diện này nhận được tín hiệu yêu cầu kết nối, qua thong diép IGMP, dé nhan lng

thơng tin multicast.
IGMP có các phiên bản sau:

SVTH: Huỳnh Công Ân —- Nguyễn Thị Ngọc Phượng

Trang 15


Xây Dựng Hệ Thống

GVHD: Lê Mạnh Hải

Cho

Ip Multicast

Công Ty TNHH-DV Thủy Vân

11.2.1. IGMPv1:
a.Dinh dang 261 thong diép IGMPv1:

Thông điệp IGMP là một phần của IP. Nó yêu cầu được thực thi bởi tất cả các máy
chủ phù hợp với mức hai của đặc tả IP multicast. Thông điệp IGMP được đóng gói
trong sơ đồ IP. Thơng điệp IGMP được truyền với thời gian sống (TTL) là 1, vì thế nó
chỉ hoạt động trong phạm vi cục bộ và không được chuyển tiếp bởi router.
Sơ đồ định dạng của gói tin IGMPvI

0

4

7

Version | Type |

15
Unused

23

31

Checksum

Group Address

Hình 2.5
Giải thích các trường trong gói tin IGMPv]:
- Trường “Version”:
Chỉ ra phiên bản IGMP, bao gồm 4 bits, từ bit 0 đến bit 3. Trong trường hợp này,
trường version được thiết lập là I.
- Truong “Type”:

Trường “Type” miêu tả loại thông điệp hiện tại của gói tin, bao gồm 4 bits, từ bit 4 đến
bít 7. Trong IGMPVI có hai loại thơng điệp giữa máy chủ và router là:
+Thông điệp truy vấn thành viên.
+Thông điệp báo cáo thành viên.
- Trường “Unused”:
Không sử dụng, bao gồm 8 bits, tir bit 8 dén bit 15. Khi gửi là zero và bỏ qua khi nhận.
- Trường “Checksum”:

SVTH: Huynh Céng An — Nguyễn Thị Ngọc Phượng

Trang 16


Xây Dựng Hệ Thống

GVHD: Lé Manh Hai

Cho

Ip Multicast

Cong Ty TNHH-DV Thuy Vân

Bao gồm 16 bits, tir bit 16 dén bit 31, 1a phan bo 1 cua téng. Khi tinh toán, trường
“Checksum” sẽ là 0. Checksum được tính tốn bởi nguồn của thông điệp IGMP. Thiết
bị nhận thường kiểm tra giá trị checksum và nếu giá trị này không đúng băng giá trị đã
tính tốn, máy nhận sẽ loại bỏ frame

- Trường “Group Address”:
Chứa địa chỉ nhóm multicast khi một thơng điệp báo cáo thành viên được gửi đi.
Trường “Group Address” là 0 khi một thông điệp truy vấn thành viên được gửi đi và
sẽ bỏ qua khi nhận.
Khi kết hợp hai trường version và trường type, giá trị dạng thập lục phân của một gói
tin IGMPv1 Host Membership Query sé 14 0x11 va IGMPv1 Host Membership report
là 0x12. Các giá trị này sẽ được so sanh vi cac gia tri cua IGMP v2.

b.Tiến trình truy vắn-hồi đáp:
Trước tiên, IGMP sử dụng mơ hình truy vắn-hơồi đáp cho phép router xác định nhóm
multicast nào hoạt động trong mạng con cục bộ.

Router multicast gửi thông điệp truy vấn (tạm gọi là truy vấn) thành viên để nhận đạng
nhóm các máy chủ có phải là thành viên của mạng cụ bộ mà nó kết nối hay không.
Thông

điệp truy vấn này sẽ được gửi đến tất cả các nhóm

máy

chủ qua địa chỉ

224.0.0.1 và mang thời gian TL của IP là 1.
Máy chủ đáp ứng lại băng cách tạo ra thông điệp báo cáo (tạm gọi là báo cáo) thành
viên để báo cho mỗi nhóm máy chủ rằng chúng đang kết nối trên giao diện mạng. Dé
tránh trường hợp “implosion” của các báo cáo hiện tại và làm giảm số lượng báo cáo
được truyền đi, có hai kỹ thuật được sử dụng:

- - Khi máy chủ nhận một truy vân, ngay lập tức các báo cáo sẽ được gửi đi, một bộ

đêm thời gian trễ sẽ bắt đầu cho mỗi thành viên của nhóm trên giao diện mạng của
truy vấn. Bộ đếm thời gian sẽ có giá trị khác nhau, giá trị ngẫu nhiên trong khoảng
từ 0 đến 10

giây. Khi thời

~

°

gian kết thúc, một báo cdo duge.tap-ra-tueng-ime

TRUONG ond

ira V- me

SVTH: Huỳnh Công Ấn —- Nguyễn Thị Ngọc Phượng

*
waa

ze

EAT

voi

—

Trang h


Xây Dựng Hệ Thống

GVHD: Lê Mạnh Hải

Cho

Ip Multicast

Công Ty TNHH-DV Thủy Vân

nhóm máy chủ. Như vậy, báo cáo sẽ được trải đều trong khoảng thời gian 10 giây
thay vì xảy ra chỉ một lần.

- _ Một báo cáo sẽ được gửi với địa chỉ IP đích tương ứng với địa chỉ nhóm máy chủ
và với thời gian TTL là l, nên các thành viên khác của nhóm giống nhau trên giao
diện mạng giống nhau có thể nghe được báo cáo. Nếu một máy chủ nghe được báo
cáo cho một nhóm mà nó thuộc về mạng này thì máy chủ sẽ dừng bộ đếm và sẽ
không tạo ra một báo cáo cho nhóm. Như vậy, chỉ có một báo cáo sẽ được tạo ra

cho mỗi nhóm

hiện tại ở trong mạng.

Router multicast sẽ nhận tất cả gói tin

multicast, vì thế khơng cần phải có địa chỉ tường minh
224.1.1.1

X

Report

Report

Suppressed
#8

#2

#4

#1
IGMPv1
Non-Querier

Query to
224.1.1.1

IGMPv1
Querier

Router A

Router B

Hinh 2.6

Trong ví dụ trên, máy chủ H1 và H2 muốn nhận luồng multicast cho nhóm 224.1.1.1.
Máy chủ H3 muốn nhận luồng multicast cho nhóm 224.2.2.2. Router A là người truy
vấn IGMP cho mạng con và chịu trách nhiệm thực hiện truy vấn. Router B không phải
là người truy vấn, chỉ đơn giản là lắng nghe và ghi lai các hồi đáp của máy chủ.
Cơ chế truy vắn-hồi đáp trong ví dụ trên như sau:

SVTH: Huỳnh Công Ân — Nguyễn Thị Ngọc Phượng

Trang 18