マルチキャストとは？仕組みとメリット3つとデメリットをご紹介！

マルチキャストとは？

マルチキャストとは、コンピュータネットワークにおいて、1つの送信元から特定の複数へ向けて、同じデータを同時に送信することです。

最近ではテレビ会議がよく行われていますが、その際の映像や音声データを効率よく送るためにマルチキャストが使われています。ユニキャストよりネットワーク負荷を軽減でき、無駄なCPU消費が発生しないという特徴があります。

マルチキャストの用途

マルチキャストは、同じデータ情報を複数の宛先に送信することができます。マルチキャストの用途としては、監視カメラの映像データやテレビ会議の映像・音声データを送信するだけでなく、動画配信にも使われています。

音声や映像は大容量のコンテンツですが、マルチキャストを利用することで、回線が圧迫されずに配信が可能となります。

マルチキャストの利用シーン

マルチキャストの利用シーンとして、テレビ会議やビデオストリーミング、監視カメラの映像や会員に向けた株価および為替の情報発信などがあります。

同じデータを複数の宛先に効率よく一斉に送信できることで、テレビ会議や動画配信など身近で広く利用されています。

ユニキャストとは

マルチキャストを正しく理解するためには、その他のデータ通信方法についての理解が必要です。ここからはマルチキャストとよく比較されるユニキャストについてご説明します。

ユニキャストとはネットワーク内で特定のアドレスを指定し、1対1で行われるデータ通信のことです。

1対1の通信で行うユニキャストでは、全てのアドレスごとに別々の伝送を行う必要があります。そのため、ネットサーフィンやファイルのダウンロードなどのトラフィック伝送では問題ありませんが、ストリーミング配信などでは大容量のデータを送信する必要があり、送信元サーバ側の負荷が非常に大きくなります。

ブロードキャストとは

ユニキャストと同様に、マルチキャストと比較されるのがブロードキャストです。ブロードキャストとは、不特定多数の受信者に同時に送信できるデータ通信のことです。

送信はマルチキャストと同様に、データがコピーされパケットは1つで済み、送信側の帯域消費や負荷は大きくなりません。しかし同一セグメント上の全ての受信者が受信することになり、ネットワーク全体としては負荷となります。またデータが必要のない受信者にとっては、CPU処理と無駄な帯域消費が発生します。

マルチキャストの仕組みとは

1つの送信元から複数へ向けて配信する場合には、膨大な容量が必要となり負荷がかかるところですが、マルチキャストの場合はその負荷を軽減させることがでます。

その仕組みとして、マルチキャストの送信元は、複数に送るためのマルチキャストアドレスに1度データを送り、マルチキャストアドレスが複数のクライアントへ向けて複製したデータを送信しています。

そのため、負荷が軽減でき、回線を圧迫することなく通信が可能となります。

マルチキャストの種類

マルチキャストの種類には、EthernetのL2マルチキャストとIPのL3マルチキャストがあります。

一般的にマルチキャストと呼ぶ場合はL3マルチキャストを指し、L2マルチキャストは管理系のプロトコルで使われています。

L2マルチキャスト

L2マルチキャストは主にSTPやLLDP等の管理系プロトコルで使われ、それぞれ独自のL2マルチキャストMACアドレスを持っています。

L2マルチキャストはL2ブロードキャストと比較すると、ルーティング機能がないため、到達可能範囲は変わりません。しかし、L2マルチキャストのMACアドレスは受信端末のMACアドレスだけで受信すべきか判断することができるため、L2ブロードキャストと比べると、受信負荷が軽くなります。

L3マルチキャスト

一般的にマルチキャストと呼ばれるものはこのL3マルチキャストです。L3マルチキャストは1つの送信元から複数のアドレスへ同じデータを送る際の、パケットを途中で複製するために使われるスイッチです。

L3スイッチはDHCPサーバとDHCPクライアントの間に設置され、同じデータを受け取れますが、同じサブネットにDHCPがない場合には受け取ることができません。またL3スイッチでサブネットをまたいだ場合には経路の管理が難しくなります。

マルチキャストのメリットデメリット

マルチキャストにはユニキャストやブロードキャストとは違ったメリットやデメリットがあります。

メリットには送信元の負荷が軽く、さらに回線効率が良いということがユニキャストやブロードキャストと比較した際のメリットに挙げられます。ここからはメリットとデメリットについて詳しくご紹介します。

マルチキャストのメリット3つを紹介

ここからはマルチキャストのメリットを詳しくご紹介していきます。

「送信元の負荷が小さい」ということ以外にも、「アドレスの管理が簡易」であること、「回線効率が良い」ということがマルチキャストのメリットです。

マルチキャストのメリット1：アドレスの管理が簡易

マルチキャストにはアドレスの管理が簡易であるというメリットがあります。

マルチキャストはブロードキャストの1対不特定多数の通信と違い、1対特定の多数の通信であるため送信先アドレスが特定されているので管理が容易になります。

また受信端末を他のセグメントにする場合、ユニキャストはIPカメラや宛先IPアドレスの変更が必要なのに対し、マルチキャストであれば設定変更は必要ありません。

マルチキャストのメリット2：回線効率が良い

マルチキャストは回線効率が良いというメリットがあります。

マルチキャストグループに属するネットワーク介して、通信経路上のルータがデータを自動的に複製して複数の指定アドレスへデータを送信することができるため、回線は1パケットで済みます。

このように、回線を圧迫することがなくなり、効率のよい配信が可能です。

マルチキャストのメリット3：送信元の負荷が小さい

マルチキャストには送信元の負荷が小さいというメリットがあります。

ブロードキャストの不特定アドレスへの送信とは違い、マルチキャストであれば指定アドレスへの送信となるため、送信元の負荷が小さくなります。対応するサーバだけが返事をすることで、サービス可能なオブジェクトの位置を特定出来るメリットもあります。

マルチキャストのデメリット2つを紹介

マルチキャストには回線効率が良く送信元の負荷が小さいなどのメリットもありますが、デメリットもあります。

ほかの通信方法と比較しながら、デメリットをご紹介します。

マルチキャストのデメリット1：片方通信でしか使用不可のものがある

マルチキャストはサーバから各グループのクライアントにデータを配信する、片方向通信にしか使用できないというデメリットがあります。

そのため、TCPプロトコルには使えません。

TCP

TCPとは送ったデータが相手に届いたか、その都度確認しながら通信するやり方で安全性を重視した通信をしたいときに使います。

TCPはインターネット等で利用され、送信したのが受信されているか確認が取れないときは再送信もでき信頼性は高くなりますが、転送速度が低いという特徴があります。UDPを使用するマルチキャストより、信頼性が求められる情報通信に向いています。

UDP

UDPはIPやTCPなどと同じようにインターネットなどで送信用に使われる標準的なプロトコルです。

特徴として再送制御やフロー制御などの機能はなく、TCPと比較するとパケットが到達する保証がないため信頼性が高くはないですが高速転送ができ、UDPヘッダサイズが少ないのでアプリケーションのデータを多く送受信することができ、また音声や映像などのデータを転送する場合には途切れたり、聞き取れなかったりしません。

マルチキャストのデメリット2：実装されていることが少ない

マルチキャストはユニキャストと比べてマルチキャストルーティングの実装が少ないのがデメリットです。

実装が少ないことは学習の機会も少なく設計や設定が複雑だと誤解されやすいため、さらに実装されることが少なくなるというデメリットです。

実装されていないと片方向通信でしか使えずTCPには使えませんが、上位プロトコルを使って受信有無を確認し、受信していない場合はユニキャストで要求することで可能になります。

マルチキャストの仕組みを正しく理解しよう！

コンピューターに関心がある人は、マルチキャストの仕組みを正しく理解しましょう。

マルチキャストがユニキャストやブロードキャストと比較して何が違うのか、またどのようなメリットやデメリットがあり、どのような使われ方をしているのかなど仕組みなど正しく理解できればもっと楽しくなります。