문제: 멀티캐스트 서비스 개념과 IGMP/MLD 구간, 멀티캐스트 라우팅 구간, 멀티캐스트 정보 송신 구간에 대해 논하시오.
1. 멀티캐스트 서비스 개념
멀티캐스트(Multicast)는 특정 그룹의 수신자에게 데이터를 효율적으로 전송하는 네트워크 기술로, 그룹 주소 기반으로 데이터를 전송하여 대역폭 절약 및 효율적 자원 관리를 실현합니다.
2. IGMP/MLD 구간
2.1. IGMP (Internet Group Management Protocol)
IGMP는 IPv4 환경에서 멀티캐스트 그룹에 대한 멤버십 관리 프로토콜입니다. 네트워크에서 호스트가 특정 멀티캐스트 그룹에 가입하거나 탈퇴하도록 지원하며, 라우터는 이를 기반으로 데이터를 전달합니다.
(1) IGMP 주요 동작 원리
- 쿼리(Query)와 리포트(Report) 방식으로 동작:
- 라우터는 네트워크의 모든 호스트에게 주기적으로 쿼리 메시지를 보내어 그룹 멤버를 확인합니다.
- 멤버십을 유지하려는 호스트는 리포트 메시지를 응답하여 멀티캐스트 그룹 가입 상태를 알립니다.
- 이는 폴링(Polling) 방식으로, 주기적으로 네트워크 상태를 점검합니다.
(2) IGMP 버전별 기능 차이
- IGMPv1:
- 기본적인 그룹 가입 및 탈퇴 기능 제공.
- 호스트가 그룹을 떠날 경우 타이머 기반 그룹 유지.
- IGMPv2:
- Leave 메시지 도입: 그룹을 떠나는 호스트가 이를 즉시 알림.
- 쿼리 메시지의 역할 분리: 일반 쿼리(General Query)와 특정 그룹 쿼리(Group-Specific Query) 추가.
- IGMPv3:
- 소스별 필터링(Source-Specific Filtering) 도입.
- 호스트가 원하는 송신자(Source) 또는 원치 않는 송신자를 지정할 수 있음.
2.2. MLD (Multicast Listener Discovery)
MLD는 IPv6에서 멀티캐스트 그룹 멤버십을 관리하는 프로토콜로, IGMP와 유사한 구조를 가집니다.
- 주요 기능:
- MLDv1: IGMPv2와 유사, 그룹 가입/탈퇴 관리.
- MLDv2: IGMPv3와 유사, 소스별 필터링 지원.
3. 멀티캐스트 라우팅 구간
3.1. 멀티캐스트 라우팅 원리
라우터는 멀티캐스트 데이터를 수신자에게 전달하기 위해 멀티캐스트 트리(Multicast Tree)를 구성합니다.
- 트리 유형:
- 공유 트리(Shared Tree): 모든 데이터가 하나의 중심 노드(예: RP, Rendezvous Point)를 통해 전달됨.
- 소스 트리(Source Tree): 각 송신자로부터 직접 경로를 설정.
3.2. 멀티캐스트 라우팅 프로토콜
- PIM (Protocol Independent Multicast):
- PIM-SM (Sparse Mode): 적은 수의 수신자에게 적합, 공유 트리 기반.
- PIM-DM (Dense Mode): 수신자가 많을 때 효율적, 플러딩(flooding) 방식.
- PIM-SSM (Source-Specific Multicast): 특정 송신자로부터만 멀티캐스트 수신.
- DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol): RIP 기반의 거리 벡터 라우팅 방식 사용.
- MOSPF (Multicast OSPF): OSPF 기반 멀티캐스트 확장.
4. 멀티캐스트 정보 송신 구간
4.1. 전송 원리
송신자는 멀티캐스트 그룹 주소로 데이터를 전송하고, 라우터는 멀티캐스트 라우팅 프로토콜에 따라 데이터를 트리를 통해 전달합니다.
4.2. 장점 및 단점
- 장점:
- 대역폭 효율성: 동일 데이터를 여러 수신자에게 전송.
- 확장성: 네트워크 트래픽 감소.
- 단점:
- 설정 복잡성: 멀티캐스트 라우팅 트리 관리 필요.
- IGMP 쿼리 및 리포트 오버헤드 발생.
결론
멀티캐스트 서비스는 네트워크 대역폭을 절약하고, 효율적인 데이터 전송을 가능하게 합니다. IGMP는 폴링 방식으로 그룹 상태를 관리하며, 버전에 따라 주요 기능이 발전해왔습니다. 라우터 간 멀티캐스트 라우팅은 PIM 프로토콜을 기반으로 이루어지며, 이를 통해 다양한 환경에서 데이터 송신이 가능하게 지원합니다.
