มัลติแคสต์ IPv4
ทำไมกลุ่ม IP สองกลุ่มจึงใช้ MAC เดียวกันได้?
การแมปใช้คำนำหน้า Ethernet แบบคงที่และบิตลำดับต่ำสุด 23 บิตของกลุ่ม IPv4 บิตบางส่วนของกลุ่มไม่ได้ถูกรวมไว้ ดังนั้นกลุ่ม IP ที่ต่างกันจึงอาจใช้ที่อยู่ Ethernet เดียวกันได้ โฮสต์และสวิตช์อาจใช้ข้อมูลเพิ่มเติมในการจัดการแพ็กเก็ต ตัวอย่างเหล่านี้เป็นตัวอย่างเชิงแนวคิด ไม่ใช่ผลการวัดผลิตภัณฑ์
การแมป
การแมปตามมาตรฐานจะคงบิตลำดับต่ำ 23 บิตของ IPv4 ไว้
การซ้อนทับ
กลุ่ม IP ที่ต่างกันอาจใช้ที่อยู่ที่ได้จากการแมปเดียวกัน
การรับ
ปลายทาง IP และสถานะการเป็นสมาชิกของโฮสต์ยังคงมีความสำคัญ
จับข้อมูลปลายทาง IP และ MAC พร้อมกัน
ตรวจสอบ VLAN และสถานะการเป็นสมาชิก
เปรียบเทียบข้อมูลที่จับโดยได้รับอนุญาต ณ จุดปลายแต่ละจุด
รายการตรวจสอบสำหรับการเลือกและการตรวจยืนยัน — ขยาย
| รายการตรวจสอบ | สิ่งที่ต้องยืนยัน | วิธีตรวจสอบ |
|---|---|---|
| การแมป | IP และ MAC | จับข้อมูลทั้งสองฟิลด์ |
| การเป็นสมาชิก | กลุ่มและพอร์ต | ตรวจสอบสถานะโฮสต์และสวิตช์ |
| เส้นทาง | VLAN และการส่งต่อ | เปรียบเทียบข้อมูลที่จับได้ |
เมื่ออุปกรณ์อุตสาหกรรมหนึ่งเครื่องส่งข้อมูลไปยังกลุ่มผู้รับ การจับแพ็กเก็ตอาจแสดงสิ่งที่น่าประหลาดใจ นั่นคือที่อยู่มัลติแคสต์ IPv4 สองที่อยู่ที่ต่างกันอาจใช้ที่อยู่ MAC ปลายทาง Ethernet เดียวกัน นั่นหมายความว่าสวิตช์ทำงานผิดพลาดหรือไม่? ไม่ใช่ ที่อยู่ IP และ MAC อยู่คนละเลเยอร์ และการแมปมัลติแคสต์จาก IPv4 ไปยัง Ethernet ตามมาตรฐานไม่ใช่การแมปแบบหนึ่งต่อหนึ่ง
เริ่มจากแบบหนึ่งต่อหนึ่งและหนึ่งต่อหลาย
โดยทั่วไป ยูนิแคสต์ระบุปลายทางหนึ่งแห่ง บรอดแคสต์ส่งไปทั่วบรอดแคสต์โดเมน และมัลติแคสต์ส่งไปยังกลุ่มที่ผู้รับซึ่งสนใจเข้าร่วม คำเหล่านี้อธิบายวัตถุประสงค์ของการสื่อสาร ไม่ได้รับประกันว่าอุปกรณ์ทุกเครื่องจะได้รับหรือประมวลผลแพ็กเก็ตมัลติแคสต์ทุกแพ็กเก็ต
วิดีโอ ข้อมูลการตรวจติดตาม และข้อมูลสถานะอาจจำเป็นต้องส่งไปยังหลายระบบในระบบติดตั้งทางอุตสาหกรรม ความเหมาะสมของมัลติแคสต์และอุปกรณ์ที่ควรได้รับข้อมูลนั้นขึ้นอยู่กับแอปพลิเคชันและการออกแบบเครือข่าย สวิตช์ส่งต่อเฟรม Ethernet ระหว่างพอร์ต ส่วนโฮสต์ผู้รับจะตรวจสอบข้อมูลเลเยอร์เครือข่ายและการเป็นสมาชิกกลุ่มของตนด้วย ก่อนส่งข้อมูลให้แอปพลิเคชัน
เอกสารสวิตช์อุตสาหกรรม Layer 3 แบบจัดการได้และติดตั้งบนราง DIN ของ FCTELE ระบุคุณสมบัติการจัดการมัลติแคสต์ ซึ่งรวมถึง IGMP snooping โปรดตรวจสอบเอกสาร เวอร์ชันซอฟต์แวร์ และการกำหนดค่าของรุ่นที่ใช้งานจริง บทความนี้อธิบายการแมปที่อยู่โดยทั่วไป และไม่ได้อ้างว่าเป็นการทดสอบภาคสนามของผลิตภัณฑ์ดังกล่าว
ทำไมแพ็กเก็ตจึงมีสองที่อยู่
เมื่อส่งแพ็กเก็ต IP ผ่าน Ethernet ผู้ส่งจะบรรจุแพ็กเก็ตนั้นไว้ภายในเฟรม Ethernet ส่วนหัวของเฟรมมีที่อยู่ MAC ปลายทาง ขณะที่แพ็กเก็ต IP ภายในมีที่อยู่ IP ปลายทาง ที่อยู่ทั้งสองมีหน้าที่ต่างกันและอยู่คนละฟิลด์ โดย MAC ใช้สำหรับการจัดการลิงก์ Ethernet ส่วนที่อยู่ IP ระบุปลายทางในเลเยอร์เครือข่าย
สำหรับมัลติแคสต์ IPv4 ผู้ส่งจะแมปที่อยู่กลุ่มมัลติแคสต์เป็น MAC มัลติแคสต์ของ Ethernet และใส่ไว้ในส่วนหัวของเฟรม สวิตช์เลือกพอร์ตขาออกตามกลไกการส่งต่อและข้อมูลสถานะมัลติแคสต์ที่มีอยู่ จากนั้นอุปกรณ์ผู้รับจะตรวจสอบปลายทาง IP และการเป็นสมาชิกภายในอุปกรณ์ การส่งต่อจริงขึ้นอยู่กับวิธีการทำงานที่นำมาใช้และการกำหนดค่า
ตัวอย่างเช่น กลุ่ม IPv4 224.1.1.1 แมปเป็น MAC ของ Ethernet 01:00:5E:01:01:01 ตัวเลขฐานสิบที่คั่นด้วยจุดระบุที่อยู่ IPv4 ส่วนไบต์ฐานสิบหกหกไบต์ที่คั่นด้วยเครื่องหมายทวิภาคระบุที่อยู่ MAC ทั้งสองสัมพันธ์กันผ่านการแมป ไม่ใช่การเขียนฟิลด์เดียวกันสองรูปแบบ
การแมปเก็บที่อยู่กลุ่มไว้เพียงบางส่วน
มัลติแคสต์ IPv4 ใช้ช่วงที่อยู่ที่กำหนดไว้ และ MAC มัลติแคสต์ของ Ethernet มีคำนำหน้าแบบคงที่ สามไบต์แรกของ MAC คือ 01:00:5E บิตถัดไปถูกกำหนดให้เป็นศูนย์ และ 23 บิตสุดท้ายมาจากบิตลำดับต่ำ 23 บิตของที่อยู่มัลติแคสต์ IPv4 ภาพประกอบแยกคำนำหน้า บิตคงที่ และส่วนที่เก็บไว้ให้เห็นชัดเจน
ส่วนที่แปรผันได้ของกลุ่มในที่อยู่มัลติแคสต์ IPv4 มีมากกว่า 23 บิต บิตของกลุ่มห้าบิตไม่ถูกนำมาใช้ในการแมป MAC นี้ ดังนั้นกลุ่ม IP ที่ต่างกันแต่มีบิตลำดับต่ำ 23 บิตเหมือนกันจึงอาจได้ MAC เดียวกัน การซ้อนทับนี้เป็นผลจากการแมป ไม่ใช่หลักฐานว่าอุปกรณ์คำนวณที่อยู่ผิด
ผู้เริ่มต้นไม่จำเป็นต้องคำนวณค่าเลขฐานสองด้วยมือเพื่อกำหนดค่าระบบหน้างาน ประเด็นสำคัญคือ MAC ไม่ใช่สำเนาที่ครบถ้วนของที่อยู่ IP เมื่อตรวจสอบปัญหา ให้บันทึก IP ปลายทาง MAC ปลายทาง และสถานะของผู้รับหรือพอร์ตไว้ด้วยกัน แทนที่จะดูเพียงฟิลด์เดียว
การใช้ MAC ร่วมกันไม่ได้ทำให้กลุ่ม IP สองกลุ่มกลายเป็นกลุ่มเดียวกัน
ตัวอย่างที่ตรวจสอบได้คือ 224.1.1.1 และ 225.1.1.1 เป็นกลุ่มมัลติแคสต์ IPv4 ที่ต่างกัน แต่ทั้งคู่แมปเป็น 01:00:5E:01:01:01 ที่อยู่ตัวอย่างเหล่านี้ใช้เพื่ออธิบายการแมป ไม่ได้อ้างว่าระบบติดตั้งใดใช้ที่อยู่เหล่านี้ หรือมีการวัดผลผลิตภัณฑ์
แม้เฟรม Ethernet สองเฟรมจะมี MAC ปลายทางเดียวกัน ที่อยู่ IP ปลายทางที่ห่อหุ้มอยู่ภายในก็ยังต่างกัน อะแดปเตอร์เครือข่ายหรือสวิตช์ที่อาศัยเพียง MAC ในการตัดสินใจรับหรือส่งต่อเบื้องต้นไม่สามารถแยกแยะสองกลุ่มนี้จากฟิลด์นั้นเพียงอย่างเดียวได้ การจัดการในขั้นถัดไปยังอาจใช้ปลายทาง IP การเป็นสมาชิกมัลติแคสต์ และการสมัครรับข้อมูลของแอปพลิเคชันด้วย
ดังนั้น การเห็น MAC เดียวกันไม่ได้พิสูจน์ว่าแอปพลิเคชันได้รับเนื้อหาของอีกกลุ่ม และไม่ได้พิสูจน์ว่าสวิตช์แยกกลุ่มเหล่านั้นออกจากกันอย่างสมบูรณ์ ผลลัพธ์ขึ้นอยู่กับวิธีการส่งต่อที่นำมาใช้ สถานะ IGMP snooping และสแตกเครือข่ายของโฮสต์ ภาพหน้าจอที่แสดงเฉพาะที่อยู่ MAC ไม่สามารถยืนยันได้ว่าการกรองถูกต้อง
IGMP snooping ไม่ใช่การแมป
โฮสต์ IPv4 ใช้ IGMP เพื่อแจ้งการเป็นสมาชิกมัลติแคสต์ สวิตช์ที่รองรับ IGMP snooping สามารถตรวจดูข้อความควบคุมที่เกี่ยวข้องและเก็บรักษาข้อมูลกลุ่มและพอร์ต ซึ่งช่วยลดทราฟฟิกมัลติแคสต์บนพอร์ตที่ไม่ต้องการข้อมูลนั้น โปรดตรวจสอบวิธีการทำงานและการกำหนดค่าที่ใช้งานจริงเกี่ยวกับตารางพอร์ต ตัวส่งคำถาม (querier) และพฤติกรรมการหมดอายุของข้อมูล
การแมปตอบคำถามว่า MAC ปลายทาง Ethernet ใดสอดคล้องกับกลุ่มมัลติแคสต์ IPv4 ส่วน IGMP snooping เกี่ยวข้องกับว่าพอร์ตใดต้องการทราฟฟิกของกลุ่มใด กลไกทั้งสองเกี่ยวข้องกันแต่ใช้แทนกันไม่ได้ การรู้เพียง MAC ไม่ได้บอกว่าปัจจุบันมีผู้รับใดบ้าง หรือพิสูจน์ว่าสถานะการเป็นสมาชิกยังคงใช้ได้
หากพอร์ตไม่พบทราฟฟิกตามที่คาดไว้ ให้ตรวจสอบก่อนว่าโฮสต์เข้าร่วมกลุ่ม IP ที่ถูกต้องหรือไม่ VLAN ตรงกันหรือไม่ และสวิตช์มีสถานะการเป็นสมาชิกตามที่คาดไว้หรือไม่ จากนั้นตรวจสอบ querier และเส้นทางต้นทาง อย่าเหมารวมว่าปัญหามัลติแคสต์ทุกอย่างเกิดจากการชนกันของที่อยู่ หรือปิดการกรองโดยไม่ประเมินผลกระทบ
จับข้อมูลเฟรม ที่อยู่ IP และตำแหน่ง
บันทึกที่มีประโยชน์ควรระบุตำแหน่งที่จับข้อมูล VLAN เวลา MAC ปลายทาง Ethernet ปลายทาง IPv4 และพอร์ตที่เกี่ยวข้อง แยกให้ชัดว่าข้อมูลใดสังเกตได้จากพอร์ตมิเรอร์ โฮสต์ผู้รับ หรือผู้ส่ง เพราะแต่ละตำแหน่งอาจเห็นชุดทราฟฟิกต่างกัน และการจับข้อมูลเพียงครั้งเดียวไม่ได้เป็นตัวแทนของทั้งเครือข่ายโดยอัตโนมัติ
ตัวอย่างเช่น หากผู้ส่งส่งแพ็กเก็ตสำหรับกลุ่มที่ต้องการ และมองเห็นเฟรมที่พอร์ตขาเข้าของสวิตช์ แต่ไม่เห็นที่พอร์ตขาออกที่ต้องการ ขั้นถัดไปให้ตรวจสอบการเป็นสมาชิก VLAN และนโยบายการส่งต่อ หากเฟรมไปถึงโฮสต์แต่แอปพลิเคชันไม่เห็นข้อมูล ให้ตรวจสอบอินเทอร์เฟซที่เลือกและกลุ่มที่เข้าร่วม ลำดับนี้ช่วยจำกัดขอบเขตการตรวจสอบโดยไม่สมมติวิธีการทำงานภายในแบบใดแบบหนึ่ง
พิจารณา querier ตามบริบทของระบบติดตั้ง โดยสถานะการเป็นสมาชิกที่สังเกตได้อาจเปลี่ยนไปตามเวลา การเข้าถึงปลายทางของข้อความควบคุม การกำหนดค่า และการตั้งค่าการหมดอายุล้วนส่งผลต่อข้อมูลที่บันทึกได้ จดเวลาที่จับข้อมูลและเวอร์ชันการกำหนดค่าไว้ เพื่อไม่ให้เข้าใจผิดว่าข้อสังเกตจากต่างช่วงเวลาเป็นผลลัพธ์เดียวกัน
หากต้องการตรวจสอบการใช้ MAC ร่วมกัน ให้ใช้ทราฟฟิกทดสอบที่ได้รับอนุญาตและไม่มีความหมายในการควบคุมการผลิต บันทึก IP ปลายทางและ MAC ของแพ็กเก็ตทั้งสอง การเป็นสมาชิกกลุ่ม และสถานะการส่งต่อของพอร์ต ตัวอย่างและภาพประกอบใช้อธิบายกลไก ไม่ใช่รายงานการทดสอบภาคสนามของผลิตภัณฑ์ใดโดยเฉพาะ
หากแอปพลิเคชันยังไม่เห็นข้อมูล ให้ตรวจสอบกฎไฟร์วอลล์ของโฮสต์ การเลือกอินเทอร์เฟซ วิธีที่แอปพลิเคชันเข้าร่วมกลุ่ม และการกำหนดเส้นทางมัลติแคสต์ข้ามซับเน็ตที่อาจมีอยู่ การสวิตชิง Ethernet การกำหนดเส้นทางมัลติแคสต์ IP และการสมัครรับข้อมูลของแอปพลิเคชันเป็นคนละขั้นตอน การรับข้อมูลอย่างเชื่อถือได้ต้องอาศัยขั้นตอนที่เกี่ยวข้องทำงานร่วมกัน
แมปก่อน แล้วจึงตรวจสอบแต่ละเลเยอร์
การแมปมัลติแคสต์ IPv4 คงบิตลำดับต่ำ 23 บิตไว้ ดังนั้นกลุ่ม IP หลายกลุ่มจึงอาจใช้ MAC ของ Ethernet เดียวกันได้ เฟรม Ethernet และแพ็กเก็ต IP ภายในยังคงมีฟิลด์ของตนเอง MAC ที่ตรงกันไม่ได้ทำให้กลุ่ม IP สองกลุ่มกลายเป็นกลุ่มเดียวกัน ต้องประเมินพฤติกรรมจริงโดยพิจารณาการเป็นสมาชิกกลุ่ม VLAN และการตั้งค่าการส่งต่อ
ระหว่างการวางแผน ให้จัดทำบันทึกกลุ่มที่ต้องการ โฮสต์ผู้รับ พอร์ตสวิตช์ และ querier ระหว่างการตรวจรับ ให้รวบรวมหลักฐานที่ผู้ส่ง สวิตช์ และผู้รับ ซึ่งช่วยให้แยกแยะการซ้อนทับของการแมปที่คาดหมายออกจากปัญหาการส่งต่อจริงได้ง่ายขึ้น
เอกสารอ้างอิง
RFC 1112: การแมปมัลติแคสต์ IPv4 ไปยัง Ethernet · RFC 4541: ข้อพิจารณาเกี่ยวกับ IGMP snooping · ข้อมูลผลิตภัณฑ์สวิตช์อุตสาหกรรมแบบจัดการได้ของ FCTELE.
แปลจากบทความทางเทคนิคภาษาจีน: อ่านบทความต้นฉบับภาษาจีน.
คำถามที่พบบ่อย
ทุกกลุ่มมัลติแคสต์ IPv4 ได้รับ MAC ของ Ethernet ที่ไม่ซ้ำกันหรือไม่?
ไม่ กลุ่ม IPv4 ที่ต่างกันอาจใช้ MAC ร่วมกันได้ เพราะแมปเฉพาะบิตลำดับต่ำ 23 บิตของ IP เท่านั้น
IGMP snooping ใช้แทนการแมปที่อยู่ได้หรือไม่?
ไม่ได้ การแมปกำหนดปลายทาง Ethernet ส่วน snooping ช่วยเชื่อมโยงการเป็นสมาชิกกลุ่มกับพอร์ต ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวิธีการทำงานที่นำมาใช้
การใช้ MAC ร่วมกันหมายความว่าแอปพลิเคชันได้รับเนื้อหาเดียวกันหรือไม่?
ไม่จำเป็น ปลายทาง IP และการเป็นสมาชิกของโฮสต์ยังคงเกี่ยวข้อง ส่วนการส่งต่อและการกรองขึ้นอยู่กับอุปกรณ์และการกำหนดค่า
ขอบเขตและข้อมูลอ่านเพิ่มเติม
นี่คือตัวอย่างการแมป IPv4 โดยทั่วไป ไม่ใช่การทดสอบหรือการวัดผลผลิตภัณฑ์
ฟังก์ชันของสวิตช์อุตสาหกรรมและมัลติแคสต์ · สวิตช์อุตสาหกรรมส่งต่อเฟรมอย่างไร · RFC 1112 · RFC 4541
