الإرسال المتعدد الاتجاهات ( البث العام )

 في انترنيت Internet Multicasting

يكون اتصال IP الطبيعي عادة بين مرسل وحيد ومستقبل وحيد , ولكن في بعض التطبيقات يكون من المفيد لطرف ما أن ترسل بنفس اللحظة لعدد كبير من المستقبلين .www.tartoos.com

وكأمثلة على ذلك هناك عمليات التعديل المتكرر وقواعد التطبيقات الموزعة أو الإعلام عن حالة المخازن لأكثر من موزع ...

يدعم IP الإرسال المتعدد التوجيه باستعمال عناوين الصنف D حيث يكون كل عنوان صنف D يحدد مجموعة أجهزة مضيفة ( طرفيات ) . ثماني وعشرون خانة متاحة لتعريف المجموعات أي يمكن وجود أكثر من 250 مليون مجموعة بنفس الوقت , وعندما يرسل طرف ما رزمة لعنوان من صنف D فإن البروتوكول يبذل جهد لإيصال هذه الرزمة لعناصر المجموعة المعنونة ولكن بدون ضمانات لوصول هذه الرزمة لكل العناصر المعنية بذلك .www.tartoos.com

يوجد هنا  نوعين معتمدين من عناوين المجموعات وهما العناوين المؤقتة والعناوين الدائمة . المجموعات الدائمة متواجدة دوماً وليست بحاجة للإعداد ولكل مجموعة منها عنوان مجموعة دائم . ومن الأمثلة عليها :www.tartoos.com

224.0.0.1 مجموعة كل الأنظمة على الشبكة المحلية LAN .

224.0.0.2 مجموعة كل الموجهات على الشبكة المحلية LAN .

224.0.0.5 مجموعة كل الموجهاتOSPF  على الشبكة المحلية LAN .

334.0.0.6 مجموعة كل الموجهاتOSPF  الهدف على الشبكة المحلية LAN .

أما المجموعات المؤقتة فهي بحاجة للبناء قبل استخدامها وأي إجراء يمكنه الطلب من الطرفية التي يعمل عليها بالانضمام لمجموعة محددة وكذلك يمكنه الطلب منها ترك المجموعة . وعندما يترك آخر إجراء منفذ على طرفية مجموعة ما فإن الطرفية لن تعود منتمية لهذه المجموعة , كما أن كل طرفية تحتفظ بمعلومات عن المجموعة التي تنتمي اليها .

تنفذ عملية الإرسال المتعدد التوجيه وفق موجهات خاصة والتي قد يمكن وقد لا يمكن جمعها مع الموجهات العادية , تقوم هذه الموجهات ببث متعدد مرة كل دقيقة عبر طبقة ربط المعطيات لكل الأجهزة الموجودة في شبكتها المحلية LAN ( عنوان 224.0.0.1 ) طالبة منها تقريراً عن المجموعات التي تنتمي اليها إجراءاتها حالياً ويعيد كل جهاز تقريراً يحوي كل عناوين الصف D التي تهمه .www.tartoos.com

تستخدم رزم الاستفسارات والأجوبة هذه بروتوكول يسمى IGMP ( Internet Group Management Protocol ) . وله فقط نوعين من الرزم : رزمة سؤال ورزمة جواب لكل منها شكل بسيط وثابت ويحوي بعض المعطيات التحكيمية في البايت الأولى من حقل المعطيات الفعلية فيه وعنوان صنف D في البايت الثانية .

ينفذ التوجيه للبث المتعدد باستخدام شجرة ممتدة ويتبادل كل موجه بث متعدد , المعطيات مع جيرانه باستخدام بروتوكول شعاع المسافة المعدل وذلك لبناء شجرة ممتدة لكل مجموعة بالترتيب بحيث يغطي كل عناصرها .www.tartoos.com

تستخدم بعض التحسينات لهذه الشجرة لحذف الموجهات والشبكات الغير مهمة والواقعة في مجموعات خاصة . يستخدم البروتوكول بكثرة آلية الأنفاق لتجنب ازعاج العقد الغير تابعة للشجرة الممتدة .www.tartoos.com

المتنقل Mobile IP 

يحتاج في بعض الأحيان بعض مستخدمي الانترنت من مالكي الحواسيب المحمولة أن يتصلوا بموقع ما في الانترنت وهم في الطريق أو بحالة انتقال . ولسوء الحظ فإن نظام العنوانة IP يجعل من العمل بعيداً عن المركز الأساسي للحاسوب أصعب ما يعترف به . www.tartoos.com

تتمثل المشكلة الأساسية في العنونة نفسها , فكل عنوان IP يحوي ثلاثة حقول : الصنف , رقم الشبكة , ورقم الطرفية فمثلاً إذا اعتبرنا  الجهاز ذو عنوان IP 160.80.40.20. فإن الجزء 160.80 يمثل الصنف B ورقم الشبكة ( 8272 ) , ويمثل 40.20 رقم الطرفية ( 10260 ) . وفي أي مكان في  العالم   تستطيع الموجهات تحديد أي خط يجب استخدامه للوصول الى الشبكة 160.80 وعندما تصل أي رزمة باتجاه عنوان IP من الشكل 160.80.XXX.YYY فإنها تتجه بهذا الخط .www.tartoos.com

إذاً تغيير موقع الجهاز الذي له هذا العنوان فإن الرزم المرسلة له ستتابع ورودها الى العنوان الأساسي لشبكته المحلية LAN ( أو الموجه المرتبط به ) وعندها فإن مالك هذا الجهاز لن يستقبل أي رسائل موجهة اليه , وعملية إعطاء الجهاز عنوان جديد لن تكون مجدية لأن عدد كبير من المستخدمين الآخرين والبرمجيات وقواعد البيانات يجب أن تعلم بهذا التغيير .www.tartoos.com

يوجد خيار آخر يتمثل بجعل الموجهات تستخدم عناوين IP الكاملة للتوجيه بدلاً من استخدام الصنف ورقم الشبكة , ولكن هذا الخيار يعني احتفاظ كل موجه بحجم معلومات هائل لكل الطرفيات المرتبطة بانترنت .www.tartoos.com

عندما بدأ الناس بالمطالبة بحق امتلاك طرفية متنقلة متصلة بانترنت فإن IETF شكلت فرق عمل لإيجاد الحل المناسب وهذا الفريق وضع جملة أهداف يجب تحقيقها في أي حل لهذه المشكلة وأهم هذه الأهداف :www.tartoos.com

-1 على كل طرفية متنقلة أن تتمكن من استخدام عنوان IP المرجعي لها في أي مكان .

-2 لا يجب أن يؤثر الحل على الطرفيات الثابتة .

-3 لا يجب أن يؤثر الحل على برمجيات الموجهات والجداول .

-4 لا يجب على الرزم المرسلة لطرفيات متنقلة أن تتأخر في مسارها عن الحد المقبول .

-5 لا يجب حدوث تداخل بحالة وجود الطرفية المتنقلة بعنوانها المرجعي .www.tartoos.com

كل موقع يريد أن يسمح باستضافة الغير فيجب أن تنشئ مندوباً لغرباء , وعندما تريد طرفية متنقلة أن تظهر نفسها عند الموقع الغريب فيجب أن تتصل بمندوب الغرباء في هذا الموقع وتسجل فيه وعندها تستطيع الطرفية المندوب ( مندوب الغرباء ) أن تتصل بالمندوب المرجعي الخاص بالضيف وتعطيه عنوانها الجديد يكون عادة عنوان IP لمندوب الغرباء .www.tartoos.com

عند وصول رزمة لعنوان مرجهي في شبكة LAN فإن الموجه يحاول أن يحدد عنوان الطرفية المناسب بالطرق العادية وذلك ببث رزمة سؤال ARP مثلاً : " ما هو Ethernet الخاص بـ 160.80.40.20 " . ويجاوب المندوب المرجعي على هذا السؤال بإرسال عنوان Ethernet الخاص به وعندها يرسل الموجه الرزم الموجهة للطرفية ذات العنوان 160.80.40.20 لهذا المندوب المرجعي وهو بالتالي يرسلها بعد وضعها في حقل المعطيات لرزمة IP لمندوب الغرباء ومندوب الغرباء هذا يقوم باستخراجها من التغليف ويرسلها لعنوان طبقة الربط للطرفية المتنقلة , بالإضافة لذلك فإن المندوب المرجعي يعطي العنوان للمرسل لتستطيع الرزم التالية أن تنتقل مباشرة عبر مندوب الغرباء , وهذا الحل يحقق كل المتطلبات المشار اليها سابقاً .www.tartoos.com

هناك تفصيل وحيد لم يشر اليه بشكل واضح وهو أنه زمن تحرك الطرفية فإنه من المحتمل ما يسمى ( gratuitous ARP ) ) أي الـ ARP المجاني وهو عبارة عن رسالة التماس للموجه لتبديل المعطيات المخبأة وهي إشارة ضمنية على أن الطرفية المتنقلة تستعد للانتقال , وعندما تعود الطرفية المتنقلة لمكانها بعد فترة فإن نفس العملية تنفذ gratuitous ARP ) ) لتغيير معلومات الموجه مرة أخرى .www.tartoos.com

لا يوجد شيء في التصميم يمنع الطرفية المتنقلة من أن تكون هي مندوب الغرباء ولكن هذا الخيار يعمل فقط بحالة كون الطرفية المتنقلة مرتبطة منطقياً بالانترنت في موقعها الحالي , كما يجب أن تكون قادرة على الحصول على عنوان IP ( مؤقت ) للاستخدام المؤقت وهذا العنوان IP يجب أن ينتمي للشبكة المحلية LAN المتواجدة ضمنها حالياً هذه الطرفية .www.tartoos.com

يقدم الحلIETF حلولاً لمشاكل أخرى مثلاً كيف يمكن تحديد المندوبين ؟ والحل يكون بأنه دورياً يبث كل المندوبين عناوينهم وطبيعة الخدمات التي يقدمونها ( أي ورجعي – غرباء ...الخ ) . وعندما تصل الطرفية المتنقلة لمكان ما فإنه يكفي أن تستمع لعمليات البث هذه والتي تسمى إعلانات ( advertisements ) ويمكنها بالتالي إرسال رزمة للإعلان عن وصولها ورغبتها بأن يتعاون معها مندوب الغرباء المحلي .www.tartoos.com

المشكلة الأخرى التي تم حلها هي كيفية التعامل مع الطرفيت المتنقلة التي تغادر منطقتها الجديدة دون الإعلان عن ذلك وحلها عن طريق جعل مدة إقامة ( تسجيل ) هذه الطريقة في منطقتها الجديدة محدودة بفترة زمنية وعند انتهاءها عليها تأكيد وجودها مرة أخرى وإلا فسيتم حذفها من الجدول الخاص بمندوب الغرباء .www.tartoos.com

توجد مشكلة أخرى هي أمن المعطيات فعند ورود رالة ما لتحويل رزم طرفية ما الى عنوان IP معين فإن هذه العملية لا يجب أن تتم قبل التأكد من ان صاحب هذه الرسالة هو نفسه صاحب الطرفية المقصودة . توجد بروتوكولات خاصة بذلك تسمى بروتوكولات مصادقة التشفير مستعملة لهذا الغرض .www.tartoos.com

النقطة الأخيرة تهتم بمجموعات العمل والمرتبطة بمتوى معين من الانتقال , فمثلاً لنتخيل طائرة  فيها بطاقة Ethernet مستخدمة من قبل حواسيب الملاحة وحواسيب الالكترونيات المتعلقة بالطائرة تتصل هذه البطاقة بالشبكة الأرضية عبر خط راديوي ثم لنتخيل أن المسافرين الحاملين لحواسب متنقلة يمكنهم أيضاً الاتصال ببطاقة Ethernet  هذه .www.tartoos.com

أي اصبح لدينا الآن مستويين من الحواسيب المتنقلة : حواسيب الطائرة المتصلة بـ Ethernet  وحواسيب المسافرين المتصلة أيضاً بها بالإضافة لذلك فإن موجه متنقل ومتصل أيضاً بالموجهات على الأرض , وعملية الانتقال مع الاتصال بنظام هو أيضاً متنقل يمكن السيطرة عليها عبر استخدام القنوات العودية . www.tartoos.com