بروتوكول الإرسال المتعدد المستقل في شبكات الحاسوب PIM

يتم استخدام إمّا وضع “PIM Sparse” أو “PIM Dense Mode” في جميع أنحاء مجال الإرسال المتعدد ومع ذلك يمكن أيضاً استخدامها معاً في نطاق واحد، وباستخدام الوضع المتقطع لبعض المجموعات والوضع الكثيف للآخرين، كما يُعرف تكوين الوضع المختلط هذا باسم وضع الكثافة المتفرقة وبالمثل يمكن استخدام “PIM ثنائي الاتجاه” بمفرده أو يمكن استخدامه بالاقتران مع واحد أو كلاهما من وضع “PIM Sparse” و”PIM Dense Mode”.

ما هو بروتوكول متعدد الإرسال المستقل PIM

بروتوكول الإرسال المتعدد المستقل “PIM”: هو عبارة عن مجموعة من بروتوكولات توجيه البث المتعدد، وكل منها محسّن لبيئة مختلفة وهناك نوعان من بروتوكولات “PIM” الرئيسية، وهي “PIM Sparse Mode” و”PIM Dense Mode”، وكذلك بروتوكول “PIM” ثالث هو ثنائي الاتجاه “PIM”، وهو أقل استخداماً.

تشترك جميع بروتوكولات “PIM” في تنسيق رسالة تحكم مشترك، حيث يتم إرسال رسائل التحكم في “PIM” كمجموعات بيانات “IP” أولية، إمّا إرسال متعدد إلى مجموعة الإرسال المتعدد “ALL PIM ROUTERS” المحلي للارتباط أو إرسال أحادي إلى وجهة معينة.

• “PIM” هي اختصار لـ “Protocol Independent Multicast”.

• “IP” هي اختصار لـ “Internet Protocol”.

ما هو وضع PIM المتناثر

وضع “PIM Sparse (PIM-SM)”: هو بروتوكول توجيه متعدد البث مصمم على افتراض أنّ المستلمين لأي مجموعة إرسال متعدد معينة سيتم توزيعهم بشكل متناقص عبر الشبكة، وبمعنى آخر من المفترض أنّ معظم الشبكات الفرعية في الشبكة لن ترغب في أي حزمة إرسال متعدد معينة.

لتلقي بيانات البث المتعدد يجب على أجهزة التوجيه أن تخبر جيرانها صراحةً عن اهتمامهم بمجموعات ومصادر معينة، حيث تستخدم أجهزة التوجيه رسائل “PIM Join” و”Prune” للانضمام إلى أشجار توزيع البث المتعدد ومغادرتها، كما يستخدم “PIM-SM” افتراضياً الأشجار المشتركة وهي عبارة عن أشجار توزيع متعددة البث متجذرة في بعض العقد المحددة، وفي “PIM” يُطلق على جهاز التوجيه هذا اسم “RP” وتستخدمه جميع المصادر المرسلة إلى مجموعة الإرسال المتعدد.

للإرسال إلى “RP” يجب على المصادر تغليف البيانات في رسائل التحكم في “PIM” وإرسالها بالبث الأحادي إلى “RP”، كما يتم ذلك عن طريق جهاز التوجيه المعين “DR” الخاص بالمصدر وهو عبارة عن جهاز توجيه على الشبكة المحلية للمصدر، حيث يتم اختيار “DR” واحد من جميع أجهزة توجيه “PIM” على الشبكة بحيث لا يتم إرسال رسائل التحكم غير الضرورية.

أحد المتطلبات المهمة لـ “PIM Sparse Mode” و”PIM ثنائي الاتجاه” هو القدرة على اكتشاف عنوان “RP” لمجموعة متعددة البث باستخدام شجرة مشتركة، حيث يتم استخدام العديد من آليات اكتشاف “RP” بما في ذلك التكوين الثابت وجهاز توجيه التمهيد و”Auto-RP” و”Anycast RP” و”Embedded RP”.

يدعم “PIM-SM” أيضاً استخدام الأشجار القائمة على المصدر، حيث يتم إنشاء شجرة توزيع متعددة الإرسال منفصلة لكل مصدر يرسل البيانات إلى مجموعة الإرسال المتعدد، وكل شجرة متجذرة في جهاز توجيه مجاور للمصدر وترسل المصادر البيانات مباشرة إلى جذر الشجرة، حيث تتيح الأشجار المستندة إلى المصدر استخدام الإرسال المتعدد الخاص بالمصدر “SSM”، والذي يسمح للمضيفين بتحديد المصدر الذي يرغبون في تلقي البيانات منه.

وبالإضافة إلى مجموعة الإرسال المتعدد التي يرغبون في الانضمام إليها، وباستخدام “SSM” يحدد المضيف دفق بيانات متعدد البث، ومع زوج من عناوين المصدر والمجموعة “S” و”G” بدلاً من عنوان المجموعة وحده “G”، وقد يستخدم “PIM-SM” الأشجار القائمة على المصدر في الظروف التالية:

• بالنسبة إلى “SSM” سينضم موجه الخطوة الأخيرة إلى شجرة قائمة على المصدر من البداية.

• لتجنب الحاجة إلى تغليف البيانات المرسلة إلى “RP”، قد ينضم “RP” إلى شجرة تعتمد على المصدر.

• لتحسين مسار البيانات، قد يختار موجه الخطوة الأخيرة التبديل من الشجرة المشتركة إلى شجرة قائمة على المصدر.

• “PIM-SM” هو بروتوكول حالة لينة، أي يتم انقضاء مهلة كل حالة بعد فترة من تلقي رسالة التحكم التي قامت بإنشاء مثيل لها، ولإبقاء الحالة على قيد الحياة يتم إعادة إرسال جميع رسائل الانضمام إلى “PIM” بشكل دوري.

ملاحظة:“RP” هي اختصار لـ “Rendezvous Point”.

ملاحظة:“SSM” هي اختصار لـ “Source-specific multicast”.

ملاحظة:“DR” هي اختصار لـ “Designated Router”.

ملاحظة:“PIM-SM” هي اختصار لـ “PIM Sparse Mode”.

إصدارات بروتوكول PIM-SM

تم إنشاء الإصدار 1 من “PIM-SM” في عام “1995”، ولكن لم يتم توحيده من قبل “IETF“، كما يعتبر الآن قديماً على الرغم من أنّه لا يزال مدعوماً من قبل أجهزة توجيه “Cisco” و”Juniper”، كما تم توحيد الإصدار 2 من “PIM-SM” في “RFC 2117” في عام 1997م وتم تحديثه بواسطة “RFC 2362” في عام 1998م.

يختلف الإصدار 2 بشكل كبير عن الإصدار 1، ولا يتوافق معه بشكل كبير، ومع ذلك كان هناك عدد من المشكلات مع “RFC 2362″، ويتم حالياً إنتاج مواصفات جديدة للإصدار 2 من “PIM-SM” بواسطة “IETF” حيث كان هناك العديد من تطبيقات “PIM-SM” وهي مستخدمة على نطاق واسع.

• “RFC” هي اختصار لـ “Request for Comments”.

• “IETF” هي اختصار لـ “Internet Engineering Task Force”.

مبدأ عمل بروتوكول الإرسال المتعدد المستقل

عند العمل في الوضع الكثيف يحدد جهاز التوجيه أنّ جميع أجهزة التوجيه الأخرى تريد استلام بيانات البث المتعدد لمجموعة معينة، حيث إذا تلقى جهاز التوجيه هذه الحزم ولم يكن بحاجة إليها بسبب عدم وجود عملاء على دراية بهم فإنّه يرسل رسالة تقليم أي رسالة لإزالة المسار إلى جهاز التوجيه الأصلي.

في هذا الوضع الكثيف يكون الافتراض الأولي للبروتوكول هو أنّ جميع أجهزة التوجيه تريد الحصول على الرسائل أو البيانات، لذلك يتم إرسال المزيد من البيانات الأولية عبر الشبكة، كما يؤدي هذا الشرط في النهاية إلى إنشاء شجرة توزيع متعددة البث تعتمد على المصدر.

عند التشغيل في الوضع الكثيف تنتهي مهلة رسائل التقليم كل ثلاث دقائق، وفي ذلك الوقت يتم إغراق رسائل المجموعة من جميع الواجهات مرة أخرى حتى يتم استلام رسائل تقليم جديدة، وعلى النقيض من ذلك يتضمن الوضع المتناثر جهاز التوجيه على افتراض أنّه لا توجد أجهزة توجيه أخرى ترغب في الحصول على حركة مرور متعددة البث، وفي هذه الحالة يتلقى الموجه الأقرب إلى المضيف رسالة انضمام “PIM” متعددة البث من جهاز الاستقبال.

ترسل أجهزة التوجيه المتصلة مباشرة رسالة انضمام “PIM” إلى أجهزة التوجيه المنبثقة فيما بينها وبين نقطة الالتقاء “RP”، وهي عبارة عن جهاز توجيه يمثل نقطة التقاء معينة وتتمثل مهمة “RP” في تتبع جميع مجموعات البث المتعدد المستخدمة على الشبكة، ثم يرسل “RP” رسائل الانضمام في بداية الطريق نحو مضيف المصدر، وفي هذه الحالة يشارك أقل عدد ممكن من أجهزة التوجيه في رؤية حركة مرور البث المتعدد ومعالجتها ممّا يجعلها قليلة الاستخدام أو قليلة الاستخدام.