Одноадресная передача: Целенаправленное соединение между двумя точками

Сетевая технология знает различные методы передачи сообщения от адресата к получателю (получателям). В то время как широковещательная рассылка позволяет направить данные всем пользователям сети, одноадресная рассылка помогает получить целевой адрес. Многоадресная рассылка работает аналогичным образом, но при этом сообщение направляется одновременно нескольким конкретным получателям. Что такое одноадресная передача и чем одноадресная и многоадресная передачи отличаются друг от друга?

Когда вы звоните по телефону, вы вводите определенный номер, чтобы иметь возможность поговорить с конкретным человеком. Вам не придет в голову произносить в трубку имя человека в надежде, что он соединится с вами. Именно это также отличает широковещательную передачу, при которой сообщение получают все пользователи сети, от одноадресной, при которой контакт устанавливается только между двумя точными пользователями. Не имеет значения, работает ли передача в обоих направлениях или нет. Если адресат сам становится отправителем, данные передаются туда и обратно (двунаправленная передача); если нет — связь осуществляется только в одном направлении (однонаправленная передача). Когда поток информации идет только между двумя пользователями сети, это одноадресная передача.

Большая часть трафика данных в Интернете работает по принципу одноадресной передачи. Каждый раз, когда пользователь посещает веб-сайт, происходит прямое соединение между клиентом и сервером. Рассылка электронной почты также обычно работает по принципу одноадресной передачи. Другой пример — прямая передача файлов: если вы скачиваете файл или загружаете его на сервер, это происходит по принципу одноадресной передачи. Только в определенных сценариях — например, при потоковой передаче — используются другие методы, такие как многоадресная передача.

Независимо от того, какую форму связи вы используете, если вы хотите связаться с конкретным контактом, вы должны знать, как к нему обратиться. Имя, номер телефона, почтовый адрес — все они помогают нам направить информацию нужным адресатам. С сетевыми технологиями дело обстоит иначе. Здесь IP- и MAC-адрес помогают идентифицировать получателей.

В модели OSI одноадресная рассылка находится на сетевом уровне (уровень 3) и поэтому является схемой маршрутизации. Заголовок с адресными данными добавляется к информации, которая должна быть отправлена, независимо от того, идет ли речь об электронной почте, файле или простом запросе на веб-сайт. Для простых процедур адрес получателя в сети находится в заголовке. Пакет будет отправлен в этом направлении.

Однако коммуникация не всегда происходит только в пределах закрытой сети, где маршрутизатор может напрямую достичь каждой конечной точки. Одноадресные пакеты могут также отправляться между различными (суб-)сетями. Для этого используется технология IP-маршрутизации. Это гарантирует, что каждый концентратор знает, какой путь должен пройти пакет данных, чтобы он достиг законного получателя. Маршрутизаторы (сетевые концентраторы) используют для этого таблицы маршрутизации. Для их создания используются, в частности, протоколы OSPF и RIPv2.

В отличие от использовавшихся до сих пор адресов IPv4, в новом IPv6 выделены специальные возможности для одноадресной передачи: для различных видов связи зарезервированы определенные диапазоны адресов. Многоадресные адреса находятся в другом диапазоне адресов, чем одноадресные. Существует также различие между различными типами одноадресных адресов, которые представлены префиксом в начале адреса.

Link local обозначает локальные, самодостаточные сети. Здесь не требуется перенаправление маршрутизатором в другие сети; для этого зарезервирован диапазон fe80::/10. Первые 10 бит адреса предназначены для префикса. Далее следуют 64 бита, которые все установлены в 0. Адрес заканчивается 54-битным диапазоном, который раскрывает идентификатор интерфейса. Это уникальным образом идентифицирует клиента в локальной сети.

В отличие от ссылочных локальных адресов, уникальная локальная одноадресная рассылка может быть перенаправлена через маршрутизатор. Тем не менее, эти уникальные адреса всегда назначаются внутри сети (в заданном сетевом диапазоне, например, в сети крупной компании). Рабочая группа по разработке Интернета (IETF) предоставила для этого диапазон fc00::/7. Однако только часть fd00::/8 была предоставлена специально для уникальной локальной одноадресной рассылки; решение о диапазоне fc00:/8 еще не принято. За префиксом следует 40-битная часть, которая содержит случайно сгенерированный идентификатор сайта. Конец образует 16-битный идентификатор подсети.

Благодаря глобальной одноадресной рассылке с помощью IPv6 можно отправлять сообщения по всему миру. Уникальные адреса выделяются глобально, что позволяет обращаться к кому-либо очень целенаправленно. Это практически стандартный случай для адреса IPv6. Первая часть адреса обозначается как префикс местоположения или публичная топология; это зависит от интернет-провайдера. Затем следует информация о подсети и фактическом клиенте. Как и в случае с подсетью, последняя часть адреса (идентификатор интерфейса) может быть назначена только один раз в пределах подсети. Только так можно гарантировать, что одноадресная рассылка действительно достигнет нужной цели.

Оба типа связи, одноадресная и многоадресная, имеют явные сходства, особенно если сравнивать их с широковещательной передачей. Широковещательная передача имеет свой собственный адрес. Все пользователи в сети узнают его и поэтому могут ответить на пакет данных. С другой стороны, одноадресная и многоадресная рассылки направлены на конкретные цели; другие пользователи в сети не обращают внимания на эти данные и не отвечают на них.

Одноадресная и многоадресная рассылка отличаются друг от друга тем, что одноадресная отправляется только отдельному получателю, а многоадресная может быть адресована целой группе целей. Но многоадресная рассылка — это не просто набор отдельных одноадресных сообщений. Вместо этого сообщения отправляются на специальный многоадресный адрес. Это приводит к перенаправлению через маршрутизатор или сервер всем членам многоадресной группы. Эта группа должна существовать до передачи данных и не может быть создана во время отправки от узла-источника.

Преимущество многоадресной рассылки в отличие от многоадресной одноадресной рассылки — то есть передачи на несколько одноадресных адресов — заключается в том, что пакет данных отправляется только один раз. При использовании нескольких одноадресных рассылок пакет каждый раз отправляется в сеть заново. При многоадресной рассылке данные только размножаются в списке рассылки — это экономит полосу пропускания. Поэтому многоадресная рассылка особенно популярна для потоковой передачи мультимедиа. Поскольку большой группе клиентов требуются абсолютно одинаковые данные, гораздо практичнее отправить их только один раз. Если бы те же данные отправлялись по одноадресной рассылке многим получателям одновременно, это было бы медленнее.