البث المتعدد

الموسوعة الحرة
مخططات التوجيه
أحادي البث
إذاعة
البث المتعدد
Anycast

في شبكات الحاسوب ، يُعدّ البث المتعدد نوعًا من أنواع الاتصالات الجماعية حيث يتم توجيه نقل البيانات إلى مجموعة من أجهزة الحاسوب المستهدفة في وقت واحد. [ 1 ] يمكن أن يكون البث المتعدد من جهاز واحد إلى عدة أجهزة أو من عدة أجهزة إلى عدة أجهزة . [ 2 ] [ 3 ] يختلف البث المتعدد عن الاتصال من نقطة إلى عدة نقاط في الطبقة الفيزيائية .

قد يكون الاتصال الجماعي إما بثًا متعددًا على مستوى طبقة التطبيق [ 1 ] أو بثًا متعددًا مدعومًا بالشبكة، حيث يُمكّن الأخير المصدر من الإرسال بكفاءة إلى المجموعة في عملية إرسال واحدة. تُنشأ نسخ تلقائيًا في عناصر الشبكة الأخرى، مثل أجهزة التوجيه والمحولات ومحطات قاعدة الشبكة الخلوية ، ولكن فقط في قطاعات الشبكة التي تحتوي حاليًا على أعضاء المجموعة. يمكن تنفيذ البث المتعدد المدعوم بالشبكة على مستوى طبقة ربط البيانات باستخدام عنونة من واحد إلى متعدد والتحويل، مثل عنونة البث المتعدد في إيثرنت ، ووضع النقل غير المتزامن (ATM)، والدوائر الافتراضية من نقطة إلى نقاط متعددة (P2MP) [ 4 ] ، أو البث المتعدد في إنفينيباند . كما يمكن تنفيذ البث المتعدد المدعوم بالشبكة على مستوى طبقة الإنترنت باستخدام البث المتعدد عبر بروتوكول الإنترنت (IP) . في البث المتعدد عبر بروتوكول الإنترنت، يتم تنفيذ مفهوم البث المتعدد على مستوى توجيه بروتوكول الإنترنت، حيث تُنشئ أجهزة التوجيه مسارات توزيع مثالية لحزم البيانات المرسلة إلى عنوان وجهة البث المتعدد.

غالبًا ما يتم استخدام البث المتعدد في تطبيقات بروتوكول الإنترنت (IP) لبث الوسائط ، مثل IPTV ومؤتمرات الفيديو متعددة النقاط .

إيثرنت

تُعامل إطارات الإيثرنت التي تحتوي على القيمة 1 في البت الأقل أهمية من أول ثمانية بتات في عنوان الوجهة كإطارات بث متعدد، ويتم إرسالها إلى جميع نقاط الشبكة. تُشكل هذه الآلية البث المتعدد على مستوى طبقة ربط البيانات. يستخدم بروتوكول الإنترنت (IP) هذه الآلية لتحقيق نقل البيانات من نقطة واحدة إلى عدة نقاط عبر شبكات الإيثرنت. تقوم وحدات تحكم الإيثرنت الحديثة بتصفية الحزم المستلمة لتقليل حمل وحدة المعالجة المركزية (CPU) من خلال البحث عن تجزئة عنوان وجهة البث المتعدد في جدول مُهيأ بواسطة برنامج، والذي يتحكم في ما إذا كانت حزمة البث المتعدد ستُسقط أم ستُستلم بالكامل.

تتوفر خدمة البث المتعدد عبر الإيثرنت على جميع شبكات الإيثرنت. وتغطي عمليات البث المتعدد نطاق البث الخاص بالشبكة. ويمكن استخدام بروتوكول التسجيل المتعدد للتحكم في تسليم البث المتعدد عبر الإيثرنت.

الملكية الفكرية

العلاقة بين عائلة بروتوكولات إدارة مجموعات البث المتعدد وعائلة بروتوكولات توجيه البث المتعدد بناءً على مصطلحات طوبولوجيا الشبكة.

البث المتعدد عبر بروتوكول الإنترنت (IP multicast) هو تقنية للتواصل من جهاز واحد إلى عدة أجهزة عبر شبكة IP. ترسل العقد المستهدفة تقارير عضوية بروتوكول إدارة مجموعات الإنترنت (IPG) ورسائل مغادرة المجموعة ، كما هو الحال في خدمة IPTV عندما ينتقل المستخدم من قناة تلفزيونية إلى أخرى. يتميز البث المتعدد عبر بروتوكول الإنترنت (IP multicast) بقدرته على التوسع ليشمل عددًا أكبر من المستلمين، إذ لا يتطلب معرفة مسبقة بهوية المستلمين أو عددهم. كما يستخدم البث المتعدد بنية الشبكة بكفاءة عالية، حيث لا يتطلب من المصدر إرسال حزمة البيانات إلا مرة واحدة، حتى لو كان من الضروري إيصالها إلى عدد كبير من المستلمين. وتتولى العقد في الشبكة مهمة نسخ حزمة البيانات للوصول إلى عدة مستلمين عند الضرورة فقط.

يُعد بروتوكول بيانات المستخدم (UDP) أكثر بروتوكولات طبقة النقل شيوعًا لاستخدام عناوين البث المتعدد . وبطبيعته، لا يُعتبر UDP موثوقًا ، إذ قد تُفقد الرسائل أو تُسلّم بترتيب خاطئ. ومن خلال إضافة آليات كشف الفقد وإعادة الإرسال، تم تطبيق البث المتعدد الموثوق على UDP أو IP بواسطة العديد من منتجات البرمجيات الوسيطة ، مثل تلك التي تُطبّق بروتوكول النشر والاشتراك في الوقت الحقيقي (RTPS) الخاص بمعيار خدمة توزيع البيانات (DDS) التابع لمجموعة إدارة الكائنات (OMG) ، بالإضافة إلى بروتوكولات نقل خاصة مثل البث المتعدد العام العملي (PGM).

تتوفر خدمة البث المتعدد عبر بروتوكول الإنترنت (IP) دائمًا ضمن الشبكة الفرعية المحلية. ويتطلب توفير هذه الخدمة على نطاق أوسع استخدام توجيه البث المتعدد . لا تدعم العديد من الشبكات، بما فيها الإنترنت، توجيه البث المتعدد. تتوفر وظيفة توجيه البث المتعدد في أجهزة الشبكات المخصصة للمؤسسات، ولكن عادةً ما يتطلب ذلك تهيئتها من قِبل مسؤول الشبكة. يُستخدم بروتوكول إدارة مجموعات الإنترنت (IPGMP) للتحكم في تسليم البث المتعدد عبر بروتوكول الإنترنت.

طبقة التطبيق

لا تعتمد خدمات البث المتعدد على مستوى التطبيق على البث المتعدد لبروتوكول الإنترنت أو البث المتعدد على مستوى طبقة ربط البيانات . بل تستخدم عمليات إرسال أحادية متعددة لمحاكاة البث المتعدد. صُممت هذه الخدمات للتواصل الجماعي على مستوى التطبيق. يُطبّق بروتوكول دردشة الإنترنت المرحلية (IRC) شجرة امتداد واحدة عبر شبكته المتراكبة لجميع مجموعات المؤتمرات. [ 5 ] تستخدم تقنية PSYC، الأقل شهرة، استراتيجيات بث متعدد مخصصة لكل مؤتمر. [ 6 ] تستخدم بعض تقنيات الند للند مفهوم البث المتعدد المعروف باسم "البث النظير" عند توزيع المحتوى على عدة مستلمين.

يُعدّ البث المتعدد الصريح (Xcast) استراتيجية بث متعدد أخرى تتضمن عناوين جميع الوجهات المقصودة ضمن كل حزمة. ولذلك، ونظرًا للقيود المفروضة على الحد الأقصى لوحدات الإرسال ، لا يمكن استخدام Xcast لمجموعات البث المتعدد ذات الوجهات الكثيرة. يفترض نموذج Xcast عمومًا أن المحطات المشاركة في الاتصال معروفة مسبقًا، بحيث يمكن إنشاء أشجار التوزيع وتخصيص الموارد بواسطة عناصر الشبكة قبل بدء حركة البيانات الفعلية. [ 7 ]

الشبكات اللاسلكية

تُعتبر الاتصالات اللاسلكية (باستثناء وصلات الراديو من نقطة إلى نقطة باستخدام هوائيات موجهة ) وسائط بث بطبيعتها. ومع ذلك، قد تكون خدمة الاتصال المقدمة أحادية البث ، أو متعددة البث، أو شاملة البث ، وذلك بحسب ما إذا كانت البيانات موجهة إلى عقدة فردية، أو مجموعة محددة من العقد، أو جميع العقد في الشبكة المغطاة، على التوالي.

تستخدم الشبكات اللاسلكية الموجات الكهرومغناطيسية لنقل البيانات عبر الهواء، مما يُمكّن الأجهزة من الاتصال والتواصل دون الحاجة إلى كابلات مادية. وتتنوع هذه الشبكات، وتشمل شبكات الواي فاي، والبلوتوث، والشبكات الخلوية، والشبكات الفضائية، ولكل منها غرض مختلف.

أنواع الاتصالات اللاسلكية

البث الأحادي : في الاتصالات اللاسلكية أحادية البث، تُرسل البيانات من مصدر واحد إلى جهاز استقبال واحد محدد. وهذا شائع في الاتصالات من نقطة إلى نقطة، حيث يرسل جهاز البيانات مباشرةً إلى جهاز آخر. ومن الأمثلة على ذلك تصفح الإنترنت أو تنزيل الملفات.

البث المتعدد : في الاتصال عبر البث المتعدد، تُرسل البيانات من مصدر واحد إلى عدة أجهزة استقبال محددة، غالبًا إلى مجموعة محددة داخل الشبكة. يُعد هذا الأسلوب فعالًا في سيناريوهات مثل البث المباشر، حيث تُرسل البيانات مرة واحدة فقط، ولكن تستقبلها أجهزة متعددة مهتمة بالمحتوى نفسه.

البث : يتضمن البث إرسال البيانات من مصدر واحد إلى جميع الأجهزة ضمن نطاق الشبكة. في هذه الحالة، يتلقى كل جهاز نفس البيانات، بغض النظر عما إذا كان قد طلبها أم لا. ومن أمثلة البث بعض تنبيهات الطوارئ وبعض الاتصالات اللاسلكية.

اعتبارات أمنية : تُعدّ الشبكات اللاسلكية أكثر عرضةً للتهديدات الأمنية مقارنةً بالشبكات السلكية، ويعود ذلك أساسًا إلى سهولة اعتراض إشاراتها. تشمل التدابير الأمنية الشائعة بروتوكولات التشفير مثل WPA3 لشبكات Wi-Fi، وجدران الحماية، واستخدام الشبكات الافتراضية الخاصة (VPN) لحماية الاتصالات.

المزايا والتحديات : توفر الشبكات اللاسلكية المرونة وسهولة التنقل، مما يسمح للمستخدمين بتوصيل الأجهزة دون التقيد بوصلة سلكية. ومع ذلك، يمكن أن تتأثر هذه الشبكات بالتداخل الناتج عن العوائق المادية أو العوامل البيئية أو حتى الأجهزة اللاسلكية الأخرى، مما يؤدي إلى انخفاض السرعة أو مشاكل في الاتصال. [ 8 ]

تلفزيون

في التلفزيون الرقمي ، يُستخدم مفهوم خدمة البث المتعدد أحيانًا للإشارة إلى حماية المحتوى عن طريق تشفير البث ، أي محتوى التلفزيون المدفوع المشفر عبر قناة بث أحادية الاتجاه موجه فقط للمشاهدين المشتركين. في هذه الحالة، تُبث البيانات إلى جميع أجهزة الاستقبال ولكنها موجهة فقط إلى مجموعة محددة.

يمكن استخدام مفهوم البث المتعدد التفاعلي ، مثل البث المتعدد عبر بروتوكول الإنترنت (IP)، في شبكات البث التلفزيوني لتحسين الكفاءة، وتوفير المزيد من البرامج التلفزيونية، أو تقليل الطيف الترددي المطلوب. ويعني البث المتعدد التفاعلي أن البرامج التلفزيونية تُرسل فقط عبر أجهزة الإرسال التي يوجد بها مشاهدون، وأن البرامج الأكثر شعبية فقط هي التي تُبث. ويعتمد هذا المفهوم على قناة تفاعل إضافية (قناة خلفية أو قناة إرجاع )، حيث يمكن لمعدات المستخدم إرسال رسائل انضمام ومغادرة عند تغيير المستخدم لقناة التلفزيون. وقد اقتُرح البث المتعدد التفاعلي كآلية إرسال فعالة في أنظمة التلفزيون الرقمي الأرضي DVB-H و DVB-T2 ، [ 9 ] ويُشابه هذا المفهوم البث المُبدّل عبر شبكات تلفزيون الكابل، حيث يتم تقديم المحتوى الأكثر شعبية حاليًا فقط في شبكة تلفزيون الكابل. [ 10 ] ويُعد البث المتعدد للفيديو القابل للتوسع أحد تطبيقات البث المتعدد التفاعلي، حيث تتلقى مجموعة فرعية من المشاهدين بيانات إضافية للفيديو عالي الدقة.

تقوم بوابات التلفزيون بتحويل البث الفضائي ( DVB-S ، DVB-S2 )، والتلفزيون الكبلي ( DVB-C ، DVB-C2 )، والتلفزيون الأرضي ( DVB-T ، DVB-T2 ) إلى بروتوكول الإنترنت (IP) للتوزيع باستخدام البث الأحادي والبث المتعدد في التطبيقات المنزلية والفندقية والتجارية.

هناك مفهوم مشابه آخر وهو Cell-TV ، ويشير إلى توزيع التلفزيون عبر شبكات الجيل الثالث باستخدام البث المتعدد المدعوم بالشبكة الذي توفره خدمة البث المتعدد للوسائط المتعددة (MBMS)، أو عبر شبكات الجيل الرابع/ LTE الخلوية مع خدمة eMBMS (MBMS المحسّنة).

انظر أيضاً

مراجع

  1. 1 2 سوبهاشيش، داسغوبتا (31 أكتوبر 2005). "موسوعة المجتمعات والتقنيات الافتراضية" . Idea Group Inc (IGI) – عبر كتب جوجل.
  2. ↑ لورانس هارت، مقدمة في البث المتعدد للبيانات ، دار نشر ألثوس 2008.
  3. ↑ لي، بينغ؛ أتوود، ج. ويليام (19 يونيو 2016). "التحكم الآمن في وصول المُستقبِل لبثّ IP المتعدد على مستوى الشبكة: التصميم والتحقق" . شبكات الحاسوب . 102 : 109-128 . doi : 10.1016/j.comnet.2016.03.010 . ISSN 1389-1286 . 
  4. ↑ م. نورمحمدبور وآخرون (10 يوليو 2017). "DCCast: عمليات نقل فعّالة من نقطة إلى نقاط متعددة عبر مراكز البيانات" . USENIX . تم الاطلاع عليه في 26 يوليو 2017 - عبر ResearchGate. 
  5. ↑ ريد، د. (مايو 1992). "مناقشة حول مؤتمرات شبكة الحاسوب" . متتبع بيانات IETF . IETF . القسم 2.5.1. RFC 1324 .  
  6. ↑ ف. لوش، كارلو (2007)، ورقة بيضاء حول علم النفس ، الاتحاد الأوروبي: علم النفس.
  7. ↑ ريك بويفي؛ نانسي فيلدمان؛ يوجي إيماي؛ ويم ليفنز وديرك أومز (نوفمبر 2007). "مفاهيم وخيارات البث المتعدد الصريح (Xcast)" . متتبع بيانات فريق عمل هندسة الإنترنت . doi : 10.17487/RFC5058 . RFC 5058. تم الاطلاع عليه في 25 مايو 2013 .
  8. ↑ ستالينغز، ويليام (2009). الاتصالات والشبكات اللاسلكية ( الطبعة الثانية). بيرسون . ISBN  9788131720936.
  9. ↑ M. Eriksson, SM Hasibur Rahman, F. Fraille, M. Sjöström, “ Efficient Interactive Multicast over DVB-T2 - Utilizing Dynamic SFNs and PARPS ”, 2013 IEEE International Conference on Computer and Information Technology (BMSB'13), London, UK, June 2013.
  10. ↑ ن. سينها، ر. أوز، و س. ف. فاسوديفان، "إحصائيات البث المحوّل"، وقائع مؤتمر SCTE 2005 حول التقنيات الناشئة، تامبا، فلوريدا، الولايات المتحدة الأمريكية، يناير 2005