Giao thức IGMP là gì? Cách thức hoạt động của IGMP

Có vô vàn giao thức được sử dụng trong mạng Internet, và một trong số đó là IGMP. Đây là một giao thức được sử dụng trong mạng IP để quản lý và truyền tải dữ liệu đa phương tiện. Vậy giao thức mạng IGMP là gì? IGMP hoạt động như thế nào, cùng BKNS tìm hiểu kĩ hơn trong bài viết bên dưới đây. 

Giao thức IGMP là gì?

IGMP là viết tắt của “Internet Group Management Protocol,” một giao thức cho phép một tập hợp các thiết bị chia sẻ cùng một địa chỉ IP để có thể nhận dữ liệu đồng thời. IGMP là một giao thức ở tầng mạng (network layer) được dùng để thiết lập chế độ truyền tải đa điểm trên các mạng sử dụng phiên bản giao thức Internet Protocol 4 (IPv4). Để cụ thể, IGMP cho phép các thiết bị tham gia vào một nhóm đa điểm cụ thể.

Multicasting là gì?

Multicasting là khi một nhóm các thiết bị cùng nhận các thông điệp hoặc gói tin giống nhau. Cơ chế multicasting hoạt động bằng cách chia sẻ một địa chỉ IP giữa nhiều thiết bị. Bất kỳ dữ liệu mạng nào được gửi tới địa chỉ IP đó sẽ được chuyển đến tất cả các thiết bị chia sẻ địa chỉ IP đó, thay vì chỉ một thiết bị cụ thể. Điều này tương tự như việc một nhóm nhân viên cùng nhận các email của công ty được gửi tới một địa chỉ email tổng hợp cụ thể.

Cách thức hoạt động của IGMP

Khi muốn tham gia vào một nhóm multicast, máy tính và các thiết bị khác trong mạng sử dụng IGMP. Router hỗ trợ IGMP bằng cách nghe các thông điệp IGMP từ các thiết bị để xác định các thiết bị thuộc nhóm multicast nào.

IGMP sử dụng các địa chỉ IP được dành riêng cho multicast, trong khoảng từ 224.0.0.0 đến 239.255.255.255. (Trong khi đó, anycast networks có thể sử dụng bất kỳ địa chỉ IP thông thường nào.) Mỗi nhóm multicat chia sẻ một địa chỉ IP trong khoảng này. Khi router nhận được gói tin định tuyến được gửi tới địa chỉ IP chia sẻ, nó sẽ sao chép gói tin và gửi sao chép đó tới tất cả các thành viên trong nhóm multicast.

Nhóm multicast trong IGMP có thể thay đổi bất kỳ lúc nào. Thiết bị có thể gửi thông điệp IGMP “tham gia nhóm” hoặc “rời khỏi nhóm” tùy thời điểm.

IGMP hoạt động trực tiếp trên giao thức Internet Protocol (IP). Mỗi gói tin IGMP bao gồm cả phần tiêu đề IGMP và phần tiêu đề IP. Tương tự như ICMP, IGMP không sử dụng giao thức transport layer như TCP hoặc UDP.

Các loại hình thông điệp IGMP

Dưới đây những loại hinhg thông điệp IGMP chính được sử dụng khi quá trình quản lý và điều khiển truyền thông đa hướng trong mạng IP:

• Membership Report (Báo cáo tham gia): Thiết bị gửi thông điệp này đến router multicast để thông báo rằng nó muốn tham gia một nhóm multicast. Thông điệp cũng được dùng để phản hồi khi router gửi yêu cầu truy vấn thành viên.
• Leave Group (Rời khỏi nhóm): Khi thiết bị không còn cần nhận dữ liệu từ một multicast group, nó gửi thông điệp này đến router để thông báo rời nhóm, giúp router ngừng chuyển tiếp lưu lượng multicast không cần thiết.
• General Membership Query: Router multicast định kỳ gửi thông điệp này đến toàn bộ mạng cục bộ nhằm kiểm tra xem những thiết bị nào vẫn đang tham gia các nhóm multicast.
• Group-Specific Membership Query: Thông điệp được router gửi tới một nhóm multicast cụ thể để xác định xem còn thiết bị nào trong mạng vẫn muốn nhận dữ liệu từ nhóm đó hay không.

IGMP snooping là gì?

IGMP là một giao thức tại tầng mạng và chỉ có các thiết bị mạng mới có thể hiểu tầng mạng, và do đó mới có khả năng gửi và nhận các thông điệp liên quan. Router hoạt động ở tầng mạng, trong khi switch mạng có thể chỉ nhận biết tầng 2, còn gọi là tầng liên kết dữ liệu (data link layer).

Bởi vậy, một switch mạng có thể không biết được thiết bị nào trong mạng đã tham gia hoặc rời khỏi nhóm multicast. Nó có thể gửi dữ liệu đa điểm tới các thiết bị không cần nó, gây tốn băng thông mạng và tài nguyên xử lý của các thiết bị, làm chậm trễ toàn bộ mạng.

IGMP snooping giải quyết vấn đề này bằng cách cho phép các switch “nghe lén” các thông điệp IGMP. Thông thường, một switch ở tầng 2 sẽ không thể hiểu thông điệp IGMP, nhưng qua IGMP snooping, chúng có thể nghe và hiểu thông điệp này. Điều này cho phép chúng xác định chính xác những nơi mà dữ liệu đa điểm cần được chuyển tiếp, chỉ gửi multicast traffic tới những thiết bị thực sự cần nó.

Multicasting khác như thế nào trong IPv4 and IPv6

Multicasting trong IPv4 và IPv6 có một số điểm khác biệt dưới đây:

• Phạm vi địa chỉ multicast: Trong IPv4, địa chỉ multicast nằm trong dải 224.0.0.0 – 239.255.255.255. Trong khi đó, IPv6 sử dụng tiền tố FF00::/8, cho phép tạo ra số lượng địa chỉ multicast lớn hơn rất nhiều.
• Giao thức quản lý thành viên nhóm: IPv4 sử dụng IGMP (Internet Group Management Protocol) để thiết bị tham gia hoặc rời khỏi nhóm multicast. Ngược lại, IPv6 thay thế IGMP bằng MLD (Multicast Listener Discovery), hoạt động dựa trên ICMPv6.
• Cơ chế định tuyến multicast: Cả hai phiên bản đều có thể sử dụng PIM (Protocol Independent Multicast) để định tuyến lưu lượng multicast giữa các router. Tuy nhiên, IPv6 được thiết kế tối ưu hơn cho multicast ngay từ đầu.
• Quản lý và phân bổ địa chỉ: Việc phân bổ địa chỉ multicast trong cả IPv4 và IPv6 đều do IANA quản lý, nhưng IPv6 có cấu trúc địa chỉ linh hoạt hơn, hỗ trợ nhiều phạm vi và mục đích sử dụng khác nhau.

Multicasting khác với anycast và unicast như thế nào?

Multicast so với anycast

Anycast là một công nghệ khác cho phép giao tiếp mạng đến nhiều vị trí. Tương tự như multicast, anycast network cho phép một nhóm máy chủ chia sẻ một hoặc nhiều địa chỉ IP. Tuy nhiên, thay vì tất cả máy chủ nhận toàn bộ dữ liệu gửi đến các địa chỉ IP, mạng gửi dữ liệu trực tiếp tới một trong các máy chủ dựa trên các tiêu chí đã xác định trước. Anycast networks cũng có thể hỗ trợ nhiều địa chỉ IP hơn so với các nhóm multicast.

Multicast so với unicast

Kết luận

Tóm lại, trong bài viết này, BKNS đã cung cấp tới bạn về giao thức IGMP là gì (Internet Group Management Protocol) và cách nó đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và truyền tải dữ liệu đa phương tiện trên mạng. IGMP cho phép các máy tính và thiết bị mạng tham gia và rời khỏi các nhóm đaicast, điều này quan trọng để tối ưu hóa việc truyền tải dữ liệu trong môi trường mạng.

>Xem thêm:

9 cách tăng tốc độ wifi nhanh chóng và hiệu quả