멀티캐스트

Multicast

멀티캐스트는 네트워크 통신 방식 중 하나로, 한 송신자가 특정 그룹에 속한 여러 수신자에게 데이터를 전송하는 방법을 의미한다. 이는 유니캐스트(단일 수신자)와 브로드캐스트(모든 수신자) 사이의 방식으로, 효율적이고 대역폭을 절약하는 데이터 전송 기술이다.

개념

멀티캐스트는 송신자가 데이터를 특정 그룹에 속한 장치들만 수신하도록 설정한다. 이를 위해 멀티캐스트 그룹은 고유한 IP 주소(IPv4의 경우 224.0.0.0 ~ 239.255.255.255 범위)를 사용하며, 이 그룹에 가입한 장치만 데이터 패킷을 수신할 수 있다.

작동 원리

1. 멀티캐스트 그룹 형성: 수신자는 IGMP(Internet Group Management Protocol)를 통해 멀티캐스트 그룹에 가입한다.
2. 데이터 전송: 송신자는 특정 멀티캐스트 그룹 주소로 데이터를 전송한다.
3. 라우팅: 멀티캐스트 라우터가 데이터를 그룹 멤버가 있는 네트워크로만 전달한다.

사용 사례

• 라이브 스트리밍: 온라인 동영상 강의, 스포츠 중계 등 실시간 스트리밍 서비스에서 대규모 사용자에게 동일한 데이터를 전송.
• 화상 회의: 멀티캐스트 그룹을 통해 참여자 간 효율적으로 데이터를 공유.
• IPTV: 멀티캐스트 방식으로 방송 데이터를 전달하여 네트워크 대역폭 절약.
• 온라인 게임: 실시간으로 여러 클라이언트에게 게임 상태 데이터를 전달.

멀티캐스트의 장점과 단점

장점

• 효율성: 동일 데이터를 여러 장치로 전송할 때 대역폭을 절약.
• 확장성: 데이터 수신 장치가 많아져도 네트워크 부하를 최소화.
• 목표 지향: 브로드캐스트와 달리 특정 그룹만 대상으로 설정 가능.

단점

• 복잡성: 네트워크 장비와 설정이 복잡하며 멀티캐스트 라우팅 프로토콜이 필요.
• 제한된 지원: 일부 네트워크 환경에서는 멀티캐스트가 지원되지 않음.
• 보안 문제: 멀티캐스트 그룹 관리 및 데이터 암호화 필요.

멀티캐스트와 유니캐스트, 브로드캐스트 비교

멀티캐스트, 유니캐스트, 브로드캐스트 비교

특성	유니캐스트	브로드캐스트	멀티캐스트
대상	특정 장치 1대	네트워크 내 모든 장치	특정 그룹의 장치
대역폭 사용량	가장 많음	중간	가장 적음
효율성	비효율적 (다수 대상 시)	불필요한 수신 발생	효율적
주요 사용 사례	웹 브라우징, 이메일	ARP, DHCP	IPTV, 화상 회의

멀티캐스트 라우팅 프로토콜

• PIM (Protocol Independent Multicast): 멀티캐스트 트래픽을 효율적으로 전달하기 위해 사용되는 프로토콜.
  • PIM-SM(스파스 모드): 대규모 네트워크에서 주로 사용.
  • PIM-DM(데니스 모드): 작은 네트워크에서 주로 사용.

• IGMP (Internet Group Management Protocol): 호스트와 라우터 간 멀티캐스트 그룹 가입 및 탈퇴를 관리.
• MBGP (Multicast Border Gateway Protocol): 멀티캐스트 데이터를 네트워크 간 라우팅.

멀티캐스트와 IPv4 및 IPv6

• IPv4: 멀티캐스트 IP 주소 범위는 224.0.0.0 ~ 239.255.255.255이다.
• IPv6: 멀티캐스트는 더 큰 주소 공간을 제공하며, 모든 멀티캐스트 주소는 `FF00::/8`로 시작한다.

관련 표준

• RFC 1112: Host Extensions for IP Multicasting.
• RFC 2236: Internet Group Management Protocol, Version 2.
• RFC 4601: Protocol Independent Multicast - Sparse Mode (PIM-SM).