IGMP là gì? Giao thức IGMP được sử dụng để thiết lập multicast trên mạng sử dụng IPv4. Nó là một phần quan trọng của IP multicast, thông báo cho router multicast cục bộ khi máy chủ lưu trữ muốn nhận dữ liệu multicast cho một nhóm cụ thể. Vậy, IGMP là gì và cách nó hoạt động ra sao? Mời bạn cùng khám phá trong bài viết dưới đây của VinaHost.

1. Tổng quan về IGMP

1.1. IGMP là gì?

IGMP là viết tắt của “Internet Group Management Protocol”. Đây là một giao thức mạng được sử dụng trong mạng máy tính để quản lý các nhóm multicast.

Cụ thể, IGMP cho phép các thiết bị mạng như router và switch thông báo với nhau về việc có những máy tính hoặc thiết bị nào đang quan tâm đến các nhóm multicast cụ thể trên mạng. Điều này cho phép các thiết bị mạng biết được các luồng multicast nào cần được truyền qua mạng để đảm bảo rằng các gói dữ liệu multicast chỉ được gửi đến các thiết bị đang cần chúng.

IGMP thường được sử dụng trong các mạng LAN (Local Area Network) để hỗ trợ việc truyền dữ liệu đa phương tiện như video streaming hoặc các ứng dụng phân phối nội dung đa phương tiện khác.

1.2. Multicasting là gì?

Multicasting là một phương thức trong mạng máy tính cho phép gửi một bản sao của dữ liệu từ một nguồn đến nhiều điểm đích trong cùng một thời điểm. Trong multicasting, dữ liệu chỉ cần được gửi một lần từ nguồn, nhưng có thể được nhận bởi nhiều thiết bị đích trong mạng.

Phương thức multicasting cho phép tiết kiệm băng thông mạng và tăng hiệu suất so với việc gửi dữ liệu đến từng đích một cách độc lập. Nó thường được sử dụng trong các ứng dụng như video streaming, phát sóng trực tiếp, và phân phối nội dung đa phương tiện, nơi cùng một nội dung cần được gửi đến nhiều người dùng hoặc thiết bị trong mạng.

igmp la gi — Multicasting thường được sử dụng trong các ứng dụng như video streaming, phát sóng trực tiếp

1.3. Dynamic multicasting

Dynamic multicasting là một phương pháp trong việc sử dụng multicast trong mạng máy tính mà các nhóm multicast được tạo và quản lý một cách tự động dựa trên nhu cầu của người dùng hoặc các điều kiện mạng.

Trong dynamic multicasting, các nhóm multicast có thể được tạo ra và hủy bỏ theo yêu cầu hoặc tự động dựa trên các yếu tố như số lượng người dùng, các yêu cầu địa chỉ multicast mới, hoặc các biến động trong mạng. Các giao thức như Protocol Independent Multicast (PIM) và Multicast Listener Discovery (MLD) thường được sử dụng để hỗ trợ dynamic multicasting trong mạng IP.

Dynamic multicasting giúp tối ưu hóa việc sử dụng băng thông mạng và tài nguyên hệ thống bằng cách chỉ truyền dữ liệu đa phương tiện đến những người dùng hoặc thiết bị nào thực sự quan tâm đến nó vào thời điểm cụ thể đó.

2. Nguyên lý hoạt động của IGMP

Các thiết bị kết nối với mạng có thể sử dụng IGMP khi muốn tham gia nhóm multicast. Router hỗ trợ IGMP bằng cách lắng nghe các đường truyền IGMP từ các thiết bị để xác định thiết bị nào 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.

Mỗi nhóm multicast chia sẻ một địa chỉ IP trong phạm vi này. Khi một router nhận được packets dành cho địa chỉ IP được chia sẻ, nó sẽ sao chép và gửi các bản sao đến tất cả thành viên của nhóm multicast.

Việc tham gia hoặc rời khỏi nhóm IGMP multicast có thể được thực hiện bất kỳ lúc nào khi một thiết bị gửi thông điệp IGMP “join group” hoặc “leave group”. IGMP hoạt động trực tiếp trên Internet Protocol (IP), với mỗi packet IGMP bao gồm cả IGMP header và IP header. Tương tự như ICMP, IGMP không sử dụng giao thức transport layer như TCP hoặc UDP.

Xem thêm: TCP/IP là gì? | Chức năng của 4 tầng trong TCP/IP

3. Những loại thông điệp của IGMP

3.1. IGMP General Membership Query (MQ) messages

IGMP General Membership Query (MQ) messages là các thông điệp được gửi bởi một router hoặc một máy chủ IGMP vào địa chỉ multicast đích 224.0.0.1 để tìm hiểu về sự hiện diện của các thành viên trong các nhóm multicast.

Các MQ messages có thể được sử dụng để:

Kiểm tra xem có bất kỳ thành viên nào còn hoạt động trong một nhóm multicast cụ thể hay không.
Cập nhật thông tin về thời gian giữa các thông điệp được gửi bởi các thành viên của nhóm (có thể sử dụng để quản lý thời gian hết hạn của các nhóm).
Tạo ra sự đồng bộ giữa các router và switch trong việc quản lý thông tin về các nhóm multicast trong mạng.

Những thông điệp này giúp router và switch trong mạng multicast duy trì thông tin cần thiết để quản lý dữ liệu multicast và đảm bảo rằng dữ liệu chỉ được chuyển tiếp tới các thành viên của nhóm multicast thực sự quan tâm.

3.2. IGMP Group-specific Multicast Query (MQ) messages

IGMP Group-specific Multicast Query (MQ) messages đóng vai trò quan trọng trong quản lý và tối ưu hóa việc truyền thông đa phương tiện. Đây là những thông điệp chính xác và linh hoạt, được sử dụng để khám phá và xác định thành viên của một nhóm multicast cụ thể, tạo điều kiện cho việc quản lý tài nguyên mạng một cách hiệu quả.

Mục tiêu chính của các MQ messages này là tìm hiểu thông tin về sự hiện diện của các thành viên cụ thể trong một nhóm multicast nhất định. Khác với IGMP General Membership Query (MQ) messages, IGMP Group-specific Multicast Query messages chỉ tập trung vào một nhóm multicast cụ thể thay vì tất cả các nhóm multicast trên mạng.

Khi một router hoặc máy chủ gửi IGMP Group-specific Multicast Query, nó đang cố gắng xác định xem có thành viên nào trong nhóm multicast đó vẫn còn hoạt động và muốn tiếp tục nhận dữ liệu từ nhóm multicast đó hay không.

Thông điệp này giúp trong việc duy trì thông tin liên quan đến các nhóm multicast cụ thể trong mạng và cung cấp cơ sở cho việc quản lý dữ liệu multicast một cách hiệu quả.

3.3. IGMP Group-and-source-specific Multicast Query (MQ) messages

IGMP Group-and-source-specific Multicast Query (MQ) messages là các thông điệp được gửi bởi router hoặc máy chủ IGMP đến một địa chỉ multicast cụ thể trong một mạng, thường là địa chỉ multicast 224.0.0.1.

Khác với IGMP Group-specific Multicast Query messages, IGMP Group-and-source-specific Multicast Query messages tập trung không chỉ vào một nhóm multicast, mà còn vào các nguồn dữ liệu (source) cụ thể.

Mục tiêu của các thông điệp này là tìm hiểu thông tin về sự hiện diện của các thành viên cụ thể trong một nhóm multicast nhất định, nhưng đồng thời cũng tập trung vào các nguồn dữ liệu cụ thể nào đó. Điều này giúp trong việc quản lý dữ liệu multicast một cách chính xác hơn và cung cấp khả năng kiểm soát rộng hơn đối với việc truyền dữ liệu từ các nguồn đến các nhóm multicast trong mạng.

3.4. IGMP Membership Report messages

IGMP Membership Report messages là các thông điệp được gửi bởi các thiết bị như máy tính hoặc thiết bị mạng khi chúng muốn tham gia vào một nhóm multicast cụ thể trong mạng. Các thông điệp này được gửi tới địa chỉ IP multicast mà nhóm đó đã được gán.

Khi một máy tính hoặc thiết bị nhận được thông điệp IGMP Membership Report từ một thiết bị khác trong mạng, nó biết rằng có một thành viên mới muốn tham gia vào nhóm multicast đó. Thông điệp này cũng có thể được sử dụng để cập nhật thông tin về việc có bao nhiêu thành viên trong một nhóm multicast.

IGMP Membership Report messages đóng vai trò quan trọng trong việc quản lý và duy trì các nhóm multicast trong mạng, giúp đảm bảo rằng dữ liệu multicast chỉ được gửi đến những thiết bị thực sự quan tâm và muốn nhận dữ liệu từ nhóm multicast đó.

3.5. IGMP Leave Group (LG) messages

IGMP Leave Group (LG) messages là các thông điệp được gửi bởi các thiết bị như máy tính hoặc thiết bị mạng khi chúng muốn rời khỏi một nhóm multicast cụ thể trong mạng. Khi một thiết bị không còn quan tâm đến dữ liệu từ một nhóm multicast nào đó, nó sẽ gửi một thông điệp IGMP Leave Group để thông báo với các thiết bị mạng rằng nó không còn là một thành viên của nhóm multicast đó nữa.

Khi một router hoặc máy chủ nhận được thông điệp IGMP Leave Group từ một thiết bị, nó sẽ cập nhật thông tin về các thành viên của nhóm multicast đó trong mạng. Nếu không còn thành viên nào còn quan tâm đến nhóm multicast, các router hoặc máy chủ có thể ngừng gửi dữ liệu đến địa chỉ IP multicast của nhóm đó để tiết kiệm băng thông và tài nguyên mạng.

Xem thêm: Mạng máy tính là gì? Lợi ích và Phân loại Mạng máy tính

4. IGMP snooping là gì?

IGMP Snooping được thiết kế để giải quyết vấn đề liên quan đến việc chuyển tiếp lưu lượng Multicasting trong môi trường mạng. Trong khi Router có khả năng tương tác với IGMP ở lớp mạng, Switch chỉ có thể nhận diện thông tin ở lớp liên kết dữ liệu (L2), điều này tạo nên một thách thức khi cần xác định thiết bị nào tham gia vào nhóm Multicasting.

Vấn đề chính mà IGMP Snooping giải quyết là tránh việc chuyển tiếp lưu lượng Multicasting đến các thiết bị không có nhu cầu, làm tăng tải băng thông và giảm hiệu suất mạng. Bằng cách bật chức năng “snoop” trên các thông điệp IGMP, IGMP Snooping giúp Switch hiểu được vị trí của các thông điệp Multicasting được chuyển tiếp. Điều này giúp xác định chính xác những thiết bị cần nhận lưu lượng Multicasting, tối ưu hóa dung lượng băng thông mạng và cải thiện hiệu suất xử lý.

Kết quả là, môi trường mạng trở nên linh hoạt hơn, tăng khả năng xử lý, và giảm bớt lưu lượng không cần thiết, đáp ứng đầy đủ yêu cầu của các hệ thống mạng chuyên nghiệp.

5. Multicasting khác như thế nào trong IPv4 and IPv6

Multicasting, là một khía cạnh quan trọng của kiến trúc mạng, thay đổi phương thức truyền tải dữ liệu từ nguồn đến nhiều đích một cách hiệu quả. IPv4 và IPv6 đại diện cho hai phiên bản chính của IP, và sự phát triển giữa chúng không chỉ nằm ở cấu trúc địa chỉ mà còn ảnh hưởng đến cách Multicasting được triển khai.

IPv4 là phiên bản IP được sử dụng rộng rãi trong nhiều năm, cũng là nền tảng cho Multicasting IPv4. Tuy nhiên, sự phổ biến ngày càng tăng của các thiết bị kết nối đến Internet dẫn đến sự cạn kiệt địa chỉ IPv4. Đối với Multicasting IPv4, giao thức IGMP (Internet Group Management Protocol) được sử dụng để quản lý và điều khiển nhóm multicast trên mạng IPv4.

Ngược lại, IPv6, phiên bản tiên tiến hơn của IP, không chỉ mang lại một khối lượng lớn địa chỉ IP mới mà còn giới thiệu giao thức MLD (Multicast Listener Discovery) thay thế cho IGMP trong việc quản lý Multicasting. MLD được thiết kế để hoạt động tốt trên IPv6, giúp kiểm soát và chia sẻ dữ liệu đa phương tiện một cách linh hoạt và hiệu quả.

Điều này có ý nghĩa quan trọng trong việc chuyển đổi từ IPv4 sang IPv6, nâng cấp mạng để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thế giới số.

Xem thêm: Network là gì? | [SO SÁNH] giữa Internet và Network

6. Multicasting khác với anycast và unicast như thế nào?

Multicasting, anycasting và unicasting đều là các phương thức trong mạng máy tính để truyền gói dữ liệu từ một điểm đến một điểm khác. Dưới đây là sự khác biệt chính giữa chúng:

6.1. Multicast so với anycast

Multicasting: Trong multicasting, một gói dữ liệu được gửi từ một nguồn đến một nhóm của nhiều đích. Điều này giúp tiết kiệm băng thông mạng vì dữ liệu chỉ cần được gửi một lần từ nguồn và các thành viên của nhóm multicast có thể nhận gói dữ liệu đó. Multicasting thường được sử dụng cho các ứng dụng như video streaming, nơi một video cần được gửi đến nhiều người xem cùng một lúc.

Anycasting: Anycasting là một phương thức truyền dữ liệu từ một nguồn đến một trong số nhiều các đích có thể. Dữ liệu được gửi tới một trong số các đích có sẵn, thường là đích gần nhất hoặc có sẵn tài nguyên nhất. Anycasting thường được sử dụng trong các ứng dụng như DNS (Domain Name System), nơi một yêu cầu DNS có thể được gửi đến nhiều máy chủ DNS, và máy chủ gần nhất hoặc có sẵn sẽ xử lý yêu cầu đó.

Ví dụ, Cloudflare sử dụng Anycast để định tuyến lưu lượng người dùng đến trung tâm dữ liệu gần nhất. Điều này tăng cường hiệu suất và ổn định mạng, đồng thời giúp giảm độ trễ cho người dùng.

6.2. Multicast so với unicast

Unicast và Multicast là hai phương thức truyền thông chính trong mạng, đóng vai trò quan trọng trong việc đáp ứng yêu cầu đa dạng của ứng dụng và hệ thống kết nối.

Unicast được sử dụng phổ biến trong Internet, mô tả mô hình truyền thông một đến một. Trong mạng Unicast, mỗi thiết bị có một địa chỉ IP riêng, và thông điệp được gửi trực tiếp đến địa chỉ IP của thiết bị đó. Điều này tạo ra sự đồng bộ và chính xác trong quá trình truyền thông, đảm bảo rằng chỉ có một thiết bị đích nhận được dữ liệu.

Ngược lại, Multicast sử dụng giao thức IGMP để chia sẻ thông điệp với một nhóm người nghe. Trong mô hình này, nhiều thiết bị có thể chia sẻ cùng một địa chỉ IP, và thông điệp được gửi tới toàn bộ nhóm. Điều này giúp tối ưu hóa việc chia sẻ thông tin đa phương tiện trong mạng, đặc biệt là trong các ứng dụng như video streaming hay IPTV, nơi nhiều người dùng cùng tham gia.

Sự lựa chọn giữa Unicast và Multicast phụ thuộc vào yêu cầu cụ thể của ứng dụng và môi trường mạng. Unicast mang lại sự chính xác và ổn định, trong khi Multicast giúp tối ưu hóa tài nguyên mạng và đảm bảo hiệu suất trong truyền thông đa phương tiện.

7. Tổng kết

Hy vọng rằng qua bài viết của Vinahost, bạn đã nắm vững khái niệm IGMP là gì và cách hoạt động của giao thức IGMP. Bên cạnh đó, bạn cũng đã biết được về các thông tin ứng dụng và các loại thông điệp IGMP. Mong rằng qua bài viết này, bạn đã tích lũy được nhiều kiến thức hữu ích mới. Nếu có thắc mắc cần giải đáp thì đừng ngần ngại liên hệ với VinaHost.