Широковещательные сети: принципы работы, типы и применение в современных компьютерных сетях

Что такое широковещательная сеть и как она работает. Какие существуют типы широковещательного трафика. Как используются широковещательные сети в современных компьютерных системах. Каковы преимущества и недостатки широковещательной передачи данных.

Что такое широковещательная сеть и как она работает

Широковещательная сеть — это тип компьютерной сети, в которой данные передаются всем узлам сети одновременно. В отличие от одноадресной передачи, при которой сообщение направляется конкретному получателю, широковещательное сообщение принимается и обрабатывается всеми устройствами в сети.

Основные характеристики широковещательной сети:

• Единый канал связи используется всеми узлами сети
• Любое сообщение получают все устройства
• Обрабатывает сообщение только устройство, чей адрес указан в нем
• Эффективна для одновременной передачи данных многим получателям

Широковещательная передача реализуется на канальном уровне модели OSI с помощью специальных широковещательных MAC-адресов. Для Ethernet это адрес FF:FF:FF:FF:FF:FF.

Основные типы широковещательного трафика

Существует несколько основных типов широковещательного трафика в компьютерных сетях:

1. Широковещание на канальном уровне (Layer 2 Broadcast)

Это передача кадров всем устройствам в локальной сети с использованием широковещательного MAC-адреса FF:FF:FF:FF:FF:FF. Такие кадры принимаются и обрабатываются всеми сетевыми адаптерами.

2. Широковещание на сетевом уровне (Layer 3 Broadcast)

Передача IP-пакетов всем узлам в IP-подсети с использованием широковещательного IP-адреса, например 255.255.255.255. Такие пакеты обрабатываются всеми устройствами в подсети.

3. Многоадресное вещание (Multicast)

Передача данных группе получателей, объединенных общим групповым адресом. Позволяет эффективно доставлять информацию нескольким узлам одновременно.

Применение широковещательных сетей

Широковещательные сети находят применение во многих областях современных компьютерных технологий:

• Обнаружение устройств и служб в локальных сетях
• Рассылка служебных сообщений сетевых протоколов (ARP, DHCP и др.)
• Синхронизация времени между узлами сети
• Обновление маршрутной информации
• Групповая передача медиа-контента (IPTV, видеоконференции)

Широковещание остается важным механизмом функционирования современных сетевых технологий, несмотря на определенные недостатки.

Преимущества и недостатки широковещательной передачи

Широковещательные сети имеют как преимущества, так и недостатки по сравнению с другими типами передачи данных:

Преимущества:

• Эффективная передача данных многим получателям одновременно
• Простота реализации базовых сетевых протоколов
• Возможность легкого обнаружения устройств в сети

Недостатки:

• Повышенная нагрузка на сеть из-за избыточного трафика
• Проблемы масштабируемости в крупных сетях
• Риски безопасности при широковещательных штормах

Для преодоления недостатков в современных сетях применяются различные механизмы ограничения широковещательного трафика.

Механизмы ограничения широковещательного трафика

Для повышения эффективности и безопасности сетей применяются следующие механизмы ограничения широковещательного трафика:

• Сегментация сети на VLAN
• Фильтрация широковещательных пакетов на коммутаторах
• Настройка прокси-ARP на маршрутизаторах
• Использование протоколов без широковещательных рассылок
• Ограничение скорости широковещательного трафика

Эти методы позволяют сохранить преимущества широковещательной передачи, минимизировав ее недостатки в современных компьютерных сетях.

Будущее широковещательных сетей

Несмотря на развитие новых сетевых технологий, широковещательные сети продолжают играть важную роль в современных компьютерных системах. Однако их применение постепенно ограничивается в пользу более эффективных механизмов передачи данных.

Основные тенденции развития широковещательных сетей:

• Замена широковещания на многоадресную рассылку там, где это возможно
• Разработка протоколов с минимальным использованием широковещания
• Совершенствование механизмов управления широковещательным трафиком
• Повышение безопасности широковещательных сетей

При этом полный отказ от широковещательной передачи в обозримом будущем маловероятен из-за ее важной роли в базовых сетевых протоколах.

Заключение

Широковещательные сети остаются важным элементом современных компьютерных технологий, обеспечивая эффективную передачу данных множеству получателей. Несмотря на определенные недостатки, механизмы широковещания продолжают использоваться во многих сетевых протоколах и приложениях.

Правильное применение методов ограничения широковещательного трафика позволяет сохранить преимущества этой технологии, минимизировав ее негативное влияние на производительность и безопасность сетей. В будущем можно ожидать дальнейшего развития механизмов эффективного управления широковещательной передачей данных.

Побеждаем широковещательный флуд в корпоративной локальной вычислительной сети / Хабр

Симптомы

Случилось у нас в организации, страшное дело – сеть работала, работала и вдруг, вроде без особых на то причин, стала работать нестабильно. Выглядело всё это очень странно (впервые столкнулся с проблемой сабжа) – некоторые компьютеры в сети (их небольшое количество) перестали получать IP-адреса (в логах пишут, что не получен ответ от DHCP), причем с утра одни, с обеда другие – пользователи звонят, волнуются, а мы ничего понять не можем.

Если это аппаратный сбой, то должен он по всем канонам, в каком-то одном месте находится, или хотя бы более массово проявляться (как например, с кольцом в Ethernet), а тут какие-то редкие всплески (примерно 5 из 300), а в целом все работает. Более детальный анализ географии больных компьютеров, показал, что они находятся на коммутаторах 3 и более очереди, от шлюза (рисунок 1).

Рисунок 1. География проблемы.

Поиск и выявление

От гипотезы проблемы с железом, отказались не сразу – отключали нижестоящие коммутаторы, и вроде бы получали более-менее кратковременное улучшение, но проблема до конца не исчезала.

Естественно возникла версия, что это некий вирус на ПК – мешает им получать IP-адрес. Она была отвергнута после, того как адрес не получил сетевой принтер. Как оказалось зря (точнее почти зря).

Параллельно с этим пытались анализировать трафик, но из-за неопытности специалистов, анализировался только трафик DHCP.

Итак, первые несколько дней решения проблемы не принесли. Пришлось расширять поле зрение сниффера. И вот в этот момент причина проблемы была обнаружена – при анализе всего широковещательного трафика, обнаружилось, что более 80% запросов ищут, некий сервер – в смысле один и тот же.

Как. позже мы почерпнули из интернета, называется данная проблема широковещательный флуд.
Эх… если бы знать об этом раньше.

Выяснилось, что некая служба под названием «PcounterPrint», очень истерично пытается найти свой сервер, которого как это ни странно нет. Служба ведет аудит печати сотрудников корпорации, и известна в миру под названием FollowMe Printing. Как выяснилось позже – сервер данной службы был успешно выведен из эксплуатации, естественно без какого либо уведомления, вышестоящими корпоративными системными администраторами.

По сути ПК пользователей выступили в качестве ботов, для DDOS-атаки нашего сетевого оборудования.

Дело осталось за малыми задушить эту службу на ПК пользователей.

Массовое удаление

По хорошему, нужно было эту задачу отдать вышеописанным системным администраторам, но ведь и самим интересно и вот, после 25-минутных поисков в интернет рожден скрипт в power-shell:

Здесь код скрипта

main
function main 
{
    $computers = Get-Content C:\Scripts\Computers.txt
    $service = "PcounterPrint"
    foreach ($computer in $computers) 
    {
        (Write-Host "computer - $computer") 
        if (ping-host $computer)
        {
            $srv = (gwmi win32_service -computername $computer -filter "name='$service'")
            if ($srv -ne $null)
            {
              $result = $srv. stopservice()
              $result = $srv.ChangeStartMode("Disabled")
              (Write-Host "Service is disabled")
            }
            else
            { (Write-Host "No service") }
         }
        else
        { (Write-Host "No host") } 
    }
} 
function ping-host 
{ 
    param($computer) 
    $status = Get-WmiObject -Class Win32_PingStatus -Filter 
    "Address='$computer'"
    if( $status.statuscode -eq 0) { return 1 } 
    else { return 0 } 
}

Переменная $computers получает список компьютеров из файла, скрипт последовательно обходит все ПК из этого списка, и отключает на них злополучную службу.

Далее проверяем широковещательный трафик сниффером, если кто-то остался – корректируем список, и выполняем скрипт повторно, и так делаем несколько итераций, до полного удаления зловредного трафика.

Естественно, после этого сеть заработала стабильно.

Выводы

Как говорится в одном, известном, преферансистском анекдоте: так за это же нужно канделябром по голове…

В общем, административные выводы, я здесь писать не буду, хотя в основном напрашиваются именно они.

С технической точки, зрения, есть несколько мероприятий для профилактики, этой беды:
1. Сегментировать сеть на несколько виртуальных сетей
2. Уменьшить с помощью первого пункта глубину сети
3. Установить более умные коммутаторы

Хотя это конечно мероприятия эти спорны: а надо ли, ведь придется тратить время и деньги, тем более что персонал теперь знаком с данной ситуацией и в последующем, сможет быстро ее победить, хотя как знать…

Широковещательные сети и физическая адресация

Похожие презентации:

Проблема. Мне бы хотелось найти друзей

Cloud and Mobile technology

Анализ воздействия социальных сетей на формирование зависимого поведения у молодежи

Облачные технологии

Киберспорт

Основы web-технологий. Технологии создания web-сайтов

Веб-дизайн

Социальная сеть Facebook

Системы телекоммуникации

Новый Пульт ГрузовичкоФ

1. Лекция 4. Широковещательные сети и физическая адресация

1) Broadcast, multicast, unicast
2) Принципы коммутации
3) Типы коммутации
Широковещательная сеть, это сеть в которой :
1. Единый канал связи, который использован одновременно несколькими
пользователями
2. Любое сообщение получат все устройства, но примет и обработает его только
устройство, чей адрес указан в сообщении.
По структурной сетевой модели OSI это первый, самый нижний уровень адресации,
который используется для конечного нахождения станции. Адресацию назвали также, как и
подуровень модели OSI, который ею занимается — Media Access Control или MAC. Был
принят стандарт записи MAC адресов :
Обращение к одному узлу в сети называется Unicast
Если станция хочет передать фрейм всем возможным получателям в
своём сегменте сети, она в адрес назначения ставит значение
FF — FF — FF — FF — FF — FF
Многоадресная рассылка или мультикастовый (Multicast) трафик
принимается только станциями, которые по определённым признакам попадают
в определённую группу, например группа пользователей, которая смотрит одну
и ту же передачу по телевизору или группа устройств, которые общаются,
используя определённый протокол.
Принципы коммутации
Коммутаторы — это устройства канального уровня, которые позволяют соединить
несколько физических сегментов локальной сети в одну большую сеть. Коммутация
локальных сетей обеспечивает взаимодействие сетевых устройств по выделенной линии
без возникновения коллизий, с параллельной передачей нескольких потоков данных.
Коммутаторы локальных сетей обрабатывают кадры на основе алгоритма
прозрачного моста (transparent bridge) IEEE 802.1, который применяется в основном в
сетях Ethernet.
Подытожим:
1. Если на мост приходит фрейм с адресом назначения, который
находится в том же сегменте — фрейм отбрасывается
2. Если на мост приходит фрейм с адресом назначения, который
находится в другом сегменте — фрейм проходит через мост
3. Если адрес источника фрейма не указан в таблице коммутации,
мост припишет его к порту, откуда этот фрейм пришёл
4. Если на мост приходит широковещательный или многоадресный
фрейм, мост перенаправит его в другой сегмент
5. Если на мост придёт фрейм с адресом назначения, который мосту не
известен, он перешлёт этот фрейм в другой сегмент.
Исходя из того, что коммутаторы являют собой многопортовые
мосты, все правила, которые касаются мостов можно перенести на работу
коммутатора.
Типы коммутации
За время существования коммутационных сетей было создано три основных
алгоритма коммутации фреймов, все алгоритмы имеют свои особенности, недостатки и
преимущества.
Пересылка фрейма с промежуточным хранением (Store-and-forward)
Является самым надёжным способом передачи, но и самым громоздким, до
принятия решения о пересылке, коммутатор сначала полностью принимает фрейм,
записывает его во входной буфер, затем проверяет контрольную сумму, и если фрейм
не подвергался изменениям в процессе передачи, просматривается адрес назначения
и принимается решения о пересылке фрейма на необходимый отправной порт.
Режим с контролем фрагментов (Fragment-Free)
Этот способ передачи, является более быстрым, чем предыдущий, хотя он тоже
разрабатывался для сетей с возможностью возникновения коллизий. Решение о
коммутации принимается только после получения первых 64 байт информации. Почему
64 байт ? Ответ на этот вопрос заложен в самой технологии Ethernet, исходя из
временных интервалов, которые установлены технологией, времени, которого
необходимо на передачу 64 байт информации вполне достаточно для того, чтобы при
наличии сегмента с разделённой средой передачи (Shared media), все станции, даже в
самых отдалённых уголках топологии знали, что идёт передача фрейма и необходимо
ждать её окончания, таким образом, коллизии в сети возможны только на этапе
пересылки первых 512 бит информации.
Таким образом этот алгоритм работает быстрее Store-and-forward, но имеет
недостатки касательно надёжности передачи по помехонезащищённым каналам.
Сквозной режим передачи (Cut-through)
Наиболее быстрый режим коммутации фреймов, был разработан для
коммутаторов, сегменты которых работают в полном дуплексе. Является основным
режимом работы для коммутаторов современности и установлен по умолчанию
При таком подходе к коммутации фреймы испытывают минимальные задержки
при передаче и передаются почти в реальном времени.
Базовым или фундаментальным режимом работы коммутаторов всё равно
остаётся режим с промежуточным хранением. Коммутаторы имеют счётчики ошибок
при передаче и если показатели этих счётчиков достаточно велики, коммутатор
автоматически переходит из любого режима в режим коммутации с промежуточным
хранением, что гарантирует надёжную, хоть и с большими задержками, работу сети.

English     Русский Правила

2022 год был годом, когда все начали размахивать белыми флагами – Крайний срок

Старые школьники, такие как покойный Гил Шварц из CBS, ненавидели, когда пресса реквизировала исполнительные заседания TCA в нулевых с вопросами о смерти вещательного телевидения. HBO год за годом доминировал на премии «Эмми», и считалось, что программирование на «Большой тройке» просто не сексуально, независимо от того, сколько Шварц утверждал, что размер аудитории CBS гораздо более ценен, чем трофеи, которые никогда не казались. собрать в Shrine Auditorium. Он был прав, конечно: кроме  The Sopranos , установивший рекорды HBO, ни одно шоу на премиальном кабеле не могло приблизиться к досягаемости CSI.

Оглядываясь назад, тот факт, что  – кто-то  – защищал вещательное телевидение, в наши дни кажется довольно странным. Таких чемпионов сейчас очень мало, особенно с учетом того, что ряд ветеранов-руководителей вещания в этом году получили свои ходовые документы от CBS и CW, а Чарли Коллиер из Fox ушел из сетевого телевидения ради карьеры в потоковом вещании. То, что вещательное телевидение мертво, не только кажется свершившимся фактом, но и, кажется, никто ничуть не опечален этим — если только вы не являетесь поклонником, скажем, Days of Our Lives  и Танцы со звездой s, которые каждую неделю безуспешно бомбардируют наши доски объявлений гневными сообщениями о том, что их когда-то любимые бесплатные шоу уступают подписным стримерам.

В противном случае текущий M.O. заключается в том, чтобы продолжать отводить ресурсы от вещательного телевидения. Из «большой тройки» только у CBS есть специальный исполнительный директор по программированию для вещательной сети — Эми Райзенбах, которая была повышена в ноябре в качестве замены двух ветеранов-программистов , Келли Каль и Тома Шермана. Напротив, Крейг Эрвич курирует программирование как для ABC, так и для Hulu (а также для Disney+, а также для Disney+), в то время как работа Сьюзен Ровнер состоит в том, чтобы руководить шоу на Peacock, USA и Syfy, а также на NBC, которая уже думает, стоит ли экономить. деньги, отказавшись от 10 часов вечера. час. Между тем, снижение линейных рейтингов привело к сокращению бюджетов шоу и потере сериалов по сценарию, в то время как прямые трансляции спортивных состязаний, которые привлекают внимание, и дешевые реалити-шоу стали новым (и удручающим) направлением вещания.

«Раньше названия компаний были сетями», — сокрушается один ветеран-руководитель вещания. «Поскольку сети стали просто еще одной частью более крупных корпораций, стало меньше людей, которым на это наплевать. Это также усугубляется паршивым рекламным рынком, и, кроме того, у рекламодателей появляется все больше возможностей найти рекламные носители на Netflix и Disney по всему миру. Корпорации хотят взять на танцы новую, более молодую и красивую девушку».

«Поскольку сети стали просто еще одной частью более крупных корпораций, стало меньше людей, которым наплевать».

ветеран вещания Executive

В то время как вещание остается единственным телевизионным контентом, который американцы могут получить по-настоящему бесплатно (кому-нибудь кроличьи уши?), Вашингтон, похоже, ничуть не обеспокоен его кончиной. Где те политики, которые впали в ступор, увидев правую грудь Джанет Джексон во время шоу в перерыве между таймами Суперкубка XXXVIII на канале CBS? Любители жемчуга в Совете семейного телевидения изнуряли себя жалобами на Сета Макфарлейна и его Гриффины . («Это все равно, что получать гневные письма от Гитлера», — сказал однажды МакФарланд). Теперь единственный способ, которым политики выступят и заметят это, — это если местные станции перестанут показывать свою рекламу или перестанут освещать свои политические решения. В противном случае никто в столице, похоже, не заботится об истреблении Большой четверки.

Райзенбах, по крайней мере, пытается выглядеть так, будто она не сдастся без боя. Она начала свое пребывание на посту нового президента CBS в сфере развлечений в ноябре, сказав солдатам: «Я хочу познакомить вас с моей мантрой. Несмотря на то, что вы, возможно, читали или слышали; Вещание не мертво… капитуляция не входит в мой лексикон».

Возможно, она захочет убедиться, что остальная часть компании согласится с этим: 20 декабря Paramount Global объявила, что отменяет свою традиционную майскую презентацию в Карнеги-холле, которая раньше была кульминацией предварительной недели из-за ее комедийных выходок. и живые выступления — и заменить его на «серию впечатляющих интимных встреч в апреле». Другими словами, высшее руководство больше не считает CBS достаточно ценной или сексуальной, чтобы устраивать блестящую презентацию. Если это не капитуляция, то я не знаю что.

Станции будут продолжать играть жизненно важную роль. Если приближается торнадо, люди всегда включат местные новости, чтобы посмотреть, откуда дует ветер. Всегда будет какая-то сеть, объединяющая эти станции. Вопрос в том, будет ли индустрия продолжать искать способы извлечь выгоду из сетей вещания, а не убегать от них. По крайней мере, «Большая тройка» может продолжать служить рекламными платформами для потоковых сервисов, куда в конечном итоге направляются все сериалы вещания. Или они могут обратиться к CW как к возможному испытанию того, сможет ли вещательная сеть выжить на оригинальных сценариях со скромным бюджетом, с дешевым импортом и реальностью.

А еще лучше, может быть, пришло время кому-то бросить вызов этим старым правилам о владении более чем одной сетью. Большие сети больше не единственная игра в городе — далеко не так. Если двое или более смогут объединиться, то, возможно — только возможно — вещательное телевидение сможет перехитрить и пережить своих более крупных и сильных потоковых конкурентов в лучшей игре Survivor.

Нелли Андреева внесла свой вклад в этот отчет.

Подпишитесь на оповещения о последних новостях и будьте счастливы в своем почтовом ящике.

Для загрузки комментариев требуется JavaScript.

Сетевое вещание

Введение

Термин «Широковещание» очень часто используется в мире сетей. Вы увидите это в большинстве книг и статей по сетевым технологиям или увидите, как это происходит на вашем концентраторе/коммутаторе, когда все светодиоды начинают мигать одновременно!

Если вы какое-то время занимались сетями, то, скорее всего, встречали термины «широковещательная рассылка» и «широковещательная рассылка в подсети». Когда я впервые погрузился в мир сетей, я постоянно путался между ними, потому что они оба содержали в себе термин «трансляция». Мы проанализируем их оба здесь, чтобы помочь вам точно понять, что они из себя представляют и как они используются!

Широковещательная рассылка

Широковещательная рассылка означает, что сеть доставляет одну копию пакета каждому получателю. В шинных технологиях, таких как Ethernet, широковещательная доставка может осуществляться с помощью передачи одного пакета. В сетях, состоящих из коммутаторов с двухточечными соединениями, программное обеспечение должно реализовывать широковещательную рассылку, пересылая копии пакета по отдельным соединениям до тех пор, пока все коммутаторы не получат копию. Мы сосредоточимся только на широковещательных передачах Ethernet.

На рисунке ниже показан маршрутизатор, который отправил широковещательную рассылку всем устройствам в своей сети:

Обычно, когда компьютеры в сети получают пакет, они сначала пытаются сопоставить MAC-адрес пакета со своим собственным, и если это удается, они обрабатывают пакет и передают его на уровень OSI выше ( Network Layer), если MAC-адрес не совпадает, то пакет отбрасывается и не обрабатывается. Однако, когда они увидят MAC-адрес FF:FF:FF:FF:FF:FF, они обработают этот пакет, поскольку распознают его как широковещательный.

Но как выглядит «трансляция»?

Скриншот ниже был взят из приложения анализатора пакетов и показывает основную информацию, содержащуюся в сетевом вещании:

Теперь давайте более подробно рассмотрим захваченный выше пакет:

На изображении выше показан широковещательный пакет . Вы можете ясно видеть, что «MAC-адрес назначения» установлен на FF: FF: FF: FF: FF: FF. «Адрес IP-назначения» установлен на 255.255.255.255, это широковещательный IP-адрес, который гарантирует, что независимо от того, какой IP-адрес имеют принимающие компьютеры, они не будут отклонять данные, а обрабатывать их.

Теперь вы можете спросить себя: «Зачем рабочей станции создавать широковещательный пакет?»

Ответ на этот вопрос лежит в различных протоколах, используемых в наших сетях!

Возьмем, к примеру, протокол разрешения адресов или ARP. ARP используется, чтобы узнать, к какому MAC-адресу (фактически, к какой сетевой карте или компьютеру) привязан определенный IP-адрес. Подробный пример всего процесса вы найдете в разделе IP-маршрутизация.

Для сетевого устройства, такого как маршрутизатор, чтобы спросить «У кого есть IP-адрес 192.168.0.100?», он должен «выкрикнуть» его, чтобы привлечь всеобщее внимание, поэтому он будет использовать широковещательный адрес, чтобы убедиться, что все в сети прослушивают и обрабатывают пакет.

В приведенном выше примере изображения конкретная машина искала сервер DHCP (обратите внимание на протокол «bootps» в заголовке UDP — уровень 4, который в основном представляет собой DHCP)

 

Широковещательная рассылка в подсети или прямая всем хостам в сети, но и всем хостам в подсети.Поскольку физическая сеть может содержать разные подсети/сети, например, 192.168.0.0 и 200.200.200.0, целью этой специальной широковещательной рассылки является отправка сообщения всем хостам в определенной подсети.

В приведенном ниже примере маршрутизатор A отправляет широковещательную рассылку подсети в сеть. Хосты A, B, C и сервер настроены как часть сети 192.168.0.0, поэтому они будут получать и обрабатывать данные, но хост D настроен на другой IP-адрес, поэтому он является частью другой сети, он будет принять причину пакета его широковещательного MAC-адреса, но отбросить пакет, когда он достигнет своего сетевого уровня, где он увидит, что этот пакет был для другой IP-сети.

 

Он очень похож на широковещательную рассылку по сети, о которой мы только что говорили, но немного отличается в том смысле, что ее широковещательный IP-адрес не установлен на 255.255.255.255 , а установлен на широковещательный адрес подсети. Например, моя домашняя сеть представляет собой сеть класса C: 192.168.0.0 с маской подсети 255.255.255.0 или, если хотите упростить, 192.168.0.0/24.

Это означает, что доступные действительные хосты для этой сети находятся в диапазоне от 192.168.0.1 до 192.168.0.254. В этой сети класса C, как и в любой другой сети, есть 2 адреса, которые я не могу использовать. Первый сохраняется для идентификации сети (192.168.0.0) и второй для вещания подсети (192.168.0.255).

Приведенный выше пакет, полученный с помощью анализатора пакетов, показывает, что моя рабочая станция осуществляет широковещание в подсети 192.168.0.0. Из широковещательного адреса видно, что я использую полный диапазон сети класса C, иначе IP-адрес назначения не был бы 192.