Multicast är en nätverksteknik som gör det möjligt att effektivt distribuera datapaket från en enda källa till flera mottagare samtidigt. Istället för att skicka en separat datakopia till varje mottagare, skickas paketen till en specifik multicast-adress. Nätverksutrustning, som routrar, vidarebefordrar sedan paketen endast till de enheter som har anslutit sig till den specifika multicast-gruppen. Detta skiljer sig från:
- Unicast: Där varje mottagare får en egen ström. Detta skapar en hög nätverksbelastning, eftersom sändaren måste skicka en separat dataström för varje enskild mottagare.
- Broadcast: Där datat skickas till alla enheter på nätverket oavsett om de vill ha det eller inte. Detta är ineffektivt och slösar med bandbredd på enheter som inte behöver informationen.
Multicast i videosammanhang
I videosammanhang är multicast särskilt värdefullt för strömmande video, som exempelvis vid IPTV-tjänster, online-casinon eller direktsändningar. Tekniken minskar kraftigt den totala nätverksbelastningen.
- Exempel med unicast: Föreställ dig en direktsänd fotbollsmatch som ses av 10 000 tittare. Med unicast måste sändningsservern skicka 10 000 separata videoströmmar, en till varje tittare. Detta kräver en enorm mängd bandbredd från källan och kan snabbt överbelasta nätverket.
- Exempel med multicast: Med multicast skickar sändningsservern endast en enda videoström till en specifik multicast-adress. Nätverksutrustningen kopierar och vidarebefordrar strömmen enbart till de 10 000 tittare som har anslutit sig till den rätta multicast-gruppen. Detta optimerar bandbreddsanvändningen, vilket är avgörande för att upprätthålla hög videokvalitet och för att nätverket ska kunna skalas för att hantera ett stort antal tittare.
Fördelar och nackdelar
Multicast erbjuder betydande fördelar, men har också vissa begränsningar:
Fördelar:
- Effektiv bandbreddsanvändning: Multicast minskar drastiskt nätverksbelastningen genom att eliminera behovet av att skicka redundanta dataströmmar.
- Skalbarhet: Tekniken är mycket skalbar, vilket gör det möjligt att hantera ett obegränsat antal tittare utan att öka bandbreddsbehovet från källan.
Nackdelar:
- Ingen inbyggd felkorrigering: Multicast har oftast inte inbyggd felkorrigering, vilket kan vara ett problem om datapaket förloras på vägen. Eftersom mottagaren inte kan begära att paketet skickas om, kan detta leda till korta störningar eller ”glitches” i videoströmmen.
- Komplexitet: Implementering av multicast kan vara mer komplex än unicast, då det kräver att routrar och annan nätverksutrustning har stöd för multicastprotokoll.
Multicast används inte av Twitch eller YouTube
Trots att multicast är en effektiv teknik för att sända video till många tittare samtidigt, används den sällan för strömningstjänster som Twitch och YouTube över det öppna internet. Det beror på flera faktorer:
- Teknisk komplexitet: Multicast över internet är inte utbrett eftersom det kräver att all nätverksutrustning, från källan till mottagaren, är ”multicast-medveten” och deltar i kontrollprotokollen för multicast.
- Problem med ”on-demand”: Multicast fungerar bäst för direktsändningar där alla tittar på samma sak vid exakt samma tidpunkt. För videotjänster som YouTube, där användare kan starta, pausa eller spola fram en video när som helst (video-on-demand), fungerar multicast inte eftersom varje användare har sin egen unika tidslinje.
- Unicast-lösningar: Stora streamingplattformar som Twitch och YouTube använder sig istället av Unicast-teknik, men de har utvecklat skalbara lösningar för att hantera den höga trafiken. De förlitar sig på massiva Content Delivery Networks (CDN).
Hur Twitch och YouTube löser det med Unicast
Twitch och YouTube hanterar miljontals samtidiga tittare med hjälp av Unicast i kombination med ett globalt CDN.
- CDN-nätverk: Videofiler kodas i olika kvaliteter (bitrates) och skickas ut till CDN-noder som är strategiskt placerade på internetväxlingspunkter och hos internetleverantörer (ISP:er) runt om i världen.
- Distribution till användare: När en användare vill titta på en video, strömmas rätt fil till deras enhet från den närmaste CDN-noden.
- Intern optimering: Även om det är Unicast mot slutanvändaren, kan det hända att strömmarna från de centrala servrarna till CDN-noderna internt använder sig av multicast eller andra replikationstekniker för att effektivisera distributionen till de olika noderna.
Genom att använda CDN-nätverk minskar man bandbreddsanvändningen på längre distanser och säkerställer att användare får en snabb och stabil videoström. Unicast-metoden, i kombination med CDN, är den dominerande tekniken för moderna streamingtjänster över internet, eftersom den är flexibel och kan hantera både direktsändningar och ”on-demand” innehåll.
Trots de tekniska utmaningarna, som bristen på inbyggd felkorrigering, är multicast en mycket effektiv och skalbar teknik för video- och datadistribution. Det är en hörnsten i moderna nätverk, särskilt för tjänster som IPTV och live-sändningar, där den optimerar bandbreddsanvändningen och möjliggör en högkvalitativ upplevelse för ett stort antal användare samtidigt. Multicast spelar en avgörande roll i att leverera media på ett sätt som skulle vara omöjligt eller extremt kostsamt med traditionella metoder som unicast.
