1. 金融取引でも使われるUDPマルチキャストの基礎

一般的なルーティングで使われている通信の方法は、「ユニキャスト」です。１対１の通信です。
このページでは、金融取引などで使われる１つのデータを複数のグループに送信するために使われる「マルチキャスト」を説明したいと思います。

マルチキャストを理解する前に、マルチキャスト以外の通信方法も理解しましょう。

• 1つの送信元から、複数の宛先グループへ送る通信。
• 送信者は１回の送信で、ネットワーク機器でコピーされて送られる。
• ルーティングは全く関係ない
• UDPで片方向通信。（TCPは1対1を想定しているため使えない）
• 受信端末(Receiver)は、そのマルチキャストアドレスの受信をIGMPというプロトコルで、同セグメントのルータに要求
• OSで管理するユニキャスト用のIPとは別に、マルチキャストを受信したいアプリケーションが個別にマルチキャストアドレスを持ちます。
• ルータはPIM等のマルチキャストルーティングプロトコルで他のルータと情報を交換し、どこにマルチキャスト通信を届ければよいかを知る

• 金融のレート情報配信
• 動画一斉配信

• 送信元の負荷が低い
• 回線負荷が低い

• 片方向通信（ただし、マルチキャストグループへの参加などは、レシーバー側からの通信）

ホスト（マルチキャストレシーバ）がルータ（ラストホップルータ）に対して、マルチキャストグループへの参加、維持、離脱を通知するためのプロトコルです。
IGMPで、Receiverの存在を通知するマルチキャストグループへ参加します。

非受信クライアントに対する無駄なトラフィック転送を防ぐためのスイッチの機能

L2スイッチのデフォルト設定では、ブロードキャストフレーム同様にマルチキャストフレームを同一のセグメント上の全てのポートにフラッディングします。
IGMPスヌーピング機能を利用すると、ICMPのパケットをスヌーピング（のぞき見）して、
Receiverが存在するポートにのみパケットを転送するようになります。

ほとんどのcisco機器ではデフォルトで有効になってます。

CiscoでのICMPスヌーピング設定例

## 設定確認
show ip igmp snooping

## 既存のすべての VLAN インターフェイスで、IGMP スヌーピングをグローバルにイネーブルに
ip igmp snooping

## VLAN インターフェイス上で IGMP スヌーピングをイネーブルにします。
ip igmp snooping vlan 10  

Membership Queryを送信する機器をクエリアと呼びます。
一般的に、マルチキャストルーティング出来るルーターがクエリアです。

ルーターの代わりに、スイッチがMembership Query(グループ参加の確認)を送信することもできます。

注意点
クエリアはサブネットに1つだけのため、他のMembership Queryを受信すると、自身は送信を停止する可能性があります。
IGMPスヌーピングクエリアは、センダーに一番近いスイッチだけ有効にする事をお薦めします。

参考：IGMPスヌーピングクエリア - ネットワーク入門サイト

マルチキャストルーティングプロトコルの一種で、デファクトスタンダード
マルチキャストルーティングプロトコルにより、Receiverの存在するインターフェースを通知します。
バージョンは1,2があるが、2が使われる場合が多い。

PIM-SM(静的RP)が使われることが多いです。

マルチキャストの中心となる装置。
SenderはRPにマルチキャストを送信して、RPを経由してRecevierへ流れる。
マルチキャストのトラフィックを受信したいホストが接続されているルータはRPにその情報が登録されます

送信元からRPまでが送信元ツリー、RPからマルチキャストグループまでが共有ツリー

ランデブーポイントを設定するときはループバックインターフェースのアドレスを使用してダウンしないようにするか、ランデブーポイントを複数用意して冗長化してください。

RPは、なるべくSender の近傍にいると効率がよい。

宛先IPアドレスとしては、クラスDの「224.0.0.0〜239.255.255.255」が使われる
ユニキャストのようなサブネットマスクの概念はない。

マルチキャストのためにネットワーク機器でどのような設定が必要か理解しましょう。

マルチキャストはブロードキャストと同様にデフォルトでは転送されません。
パケットを転送するすべてのインターフェースで、マルチキャストルーティングを有効にしてあげる必要があります。
マルチキャストルーティングプロトコルにより、Receiverの存在するインターフェースを通知します。

PIM-SMを有効化するのは、INとOUTの両方必要です。
IGMPを有効化するのは、クライアント側のみで大丈夫です。

[Receiver] -----VLAN 20 --- [ SW ] ----VLAN 10 ---- [Sender]

SWの設定では、
・VLAN 20のインターフェースでIGMP有効する
・VLAN 20とVLAN 10 のインターフェースで、PIM-SMを有効化する必要がある

L2スイッチでは、ブロードキャストと同様にデフォルトでフラッディングされます。
同じセグメントに送信者(Sender)と受信者(Reciver)がいれば、通信できます。
（受信者クライアントがマルチキャストグループに参加している必要あり）

マルチキャストパケットをルーティングする取り決めです。
ディストリビューションツリーで、マルチキャストを受信すべきインターフェースとマルチキャストを転送すべきインタフェースの情報が形成されます。

マルチキャストソースごとに個別のディストリビューションツリーを作成します。
マルチキャストソースがルート（根）となりレシーバまで達するパスを形成します。
マルチキャストトラフィックが最短パスでレシーバに配信されることから SPT（Shortest Path Tree）とも呼ばれます。

特定のルータ(RP) を中心として、複数のマルチキャストソースで共通のディストリビューションツリーを作成します。

マルチキャストソースからのパケット配信が開始されると、マルチキャストソースを根源とした送信元ツリーが作成され、マルチキャストトラフィックはいったんネットワーク全体に配信（Flooding）されます。その後、レシーバが存在しないルータについてはツリーから離脱（Prune）する流れになります。

マルチキャストトラフィックは明示的に要求した特定のネットワークにのみ送信されます。
レシーバが存在するルータが RP に結合（Join）することで RP を根源とした共有ツリーが作成され、マルチキャストトラフィックがレシーバに配信されます。

送信元IP :  192.168.10.5
宛先マルチキャストアドレス ： 239.1.1.5
ベースポート： 5004

複数インターフェースがある機器の場合、出力インターフェースを指定しないと、意図していないインターフェースから出力されてしまう可能性があります。
特定のインターフェースを指定する場合には、インターフェースに設定されたIPアドレスを指定します。

ホスト名 : receiver-1
受信サーバIP :  192.168.10.11
rtp://239.1.1.5

ホスト名 : receiver-2
受信サーバIP :  192.168.10.12
rtp://239.1.1.5

マルチキャストアドレスと利用するネットワークインターフェースを指定しなくてはなりません。

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