IGMP Snooping Nedir? IP Kamera Ağında Multicast, Querier ve Ağın Yavaşlaması

Unicast, broadcast ve multicast arasındaki fark nedir?

Üç yayın türü, bir paketin kaç alıcıya ve hangi alıcılara gittiğiyle ayrılır. Unicast tek göndericiden tek alıcıya, broadcast göndericiden aynı alt ağdaki herkese, multicast ise göndericiden yalnızca ilgili gruba katılmış cihazlara giden trafiktir.

IPv4'te multicast grupları 224.0.0.0 ile 239.255.255.255 arasındaki sınıf D adreslerini kullanır (RFC 1112). Ethernet katmanında bu adresler 01-00-5E ile başlayan MAC adreslerine çevrilir; IP adresinin son 23 biti MAC adresine kopyalanır. Beş bit atıldığı için 32 farklı IP grup adresi aynı MAC adresine denk gelebilir. Bu ayrıntı, bazı adreslerin neden switch'te beklenmedik biçimde davrandığını açıklar.

Kamera sisteminde günlük trafiğin çoğu unicast'tir: NVR kameradan akışı ister, kamera yalnızca NVR'a gönderir. Broadcast ARP ve keşif paketlerinde görülür; kontrolsüz kalırsa ayrı bir sorundur ve kamera ağında döngü ve broadcast fırtınası yazısında anlatılır. Multicast ise yalnızca kamerada açıkça etkinleştirildiğinde ortaya çıkar.

Kameralar neden multicast yayın yapar?

Kamera multicast kullanır çünkü aynı görüntüyü kaç kişi izlerse izlesin ağa tek kopya gönderir. Unicast'te her izleyici için kamera ayrı bir akış üretir; izleyici sayısı arttıkça kameranın işlemci yükü ve çıkış bant genişliği doğrusal olarak büyür. Birçok kamerada eşzamanlı bağlantı sayısı da sınırlıdır; bu sınır modele göre değişir.

Multicast'te kamera akışı bir grup adresine ve porta gönderir, izlemek isteyen cihazlar o gruba katılır. ONVIF'in ortak şemasındaki multicast yapılandırması da bu mantığı yansıtır: adres, RTP hedef portu, TTL ve otomatik başlatma alanları tanımlanır; adres 0 verilirse multicast akış kapalı kalır.

Bu yöntem özellikle birden çok monitörde aynı kameraları gösteren video duvarlarında, aynı kameraları izleyen birden çok VMS ya da kontrol odasında anlamlıdır.

• Unicast akış sayısı: kamera başına akış = eşzamanlı izleyici sayısı.
• Multicast akış sayısı: izleyici kaç olursa olsun kamera başına tek akış.
• Dikkat: multicast akış ağdaki en yavaş portu da etkileyebilir; bu yüzden snooping olmadan açılmamalıdır.

IGMP snooping nedir ve nasıl çalışır?

IGMP snooping, switch'in IGMP mesajlarını dinleyerek hangi portun hangi multicast grubunu istediğini öğrenmesi ve yayını yalnızca o portlara iletmesidir. RFC 4541 bu davranışı tanımlar: switch, IP başlığındaki IGMP mesajlarını inceler ve multicast trafiğini ilgili portlarla sınırlar.

IGMP (Internet Group Management Protocol), bir cihazın gruba katıldığını ya da ayrıldığını bildirdiği protokoldür. IGMPv2 (RFC 2236) üyelik sorgusu, üyelik raporu ve gruptan ayrılma mesajlarını kullanır; IGMPv3 (RFC 3376) kaynak filtrelemesi ekler. Tüm IGMP mesajları TTL 1 ile gönderilir, yani yalnızca yerel ağda kalır.

Snooping çalışırken izleyici gruba katılma raporu gönderir, switch bu raporu gördüğü porta o grup için bir kayıt açar. Rapor gelmeyen portlara yayın verilmez. Kayıtlar üyelik zaman aşımıyla silinir; RFC 4541 switch'in yalnızca ayrılma mesajına güvenmemesini ve zaman aşımı uygulamasını ister.

IGMP snooping kapalıyken ne olur? Ağ neden kasar?

Snooping kapalıyken switch multicast trafiğini broadcast gibi ele alır ve VLAN'daki gelen port dışındaki tüm portlara gönderir. RFC 4541 bunu standart bir köprünün davranışı olarak tarif eder: paket, kimsenin istemediği segmentlere de ulaşır ve bant genişliği boşa harcanır.

Etkiyi basit bir toplamla görebilirsiniz: taşan trafik ≈ multicast kamera sayısı × kamera bit hızı. Örneğin 32 kamera 4 Mbps ile multicast yayın yapıyorsa, ağa yaklaşık 128 Mbps giren bu yayın izleyicisi olmayan her porta da çıkar. 100 Mbps'lik bir port bu yükte tamamen dolar; 1 Gbps portlar dolmasa bile o porttaki cihazın işlemcisi ve Wi-Fi erişim noktaları gereksiz paket işlemekle meşgul olur.

En bilinen belirti, kamera sistemiyle ilgisi olmayan bir cihazın yavaşlamasıdır. Aynı switch ya da VLAN'daki bilgisayar, yazıcı, erişim noktası veya telefon santrali yavaşlar, bağlantısı kopar ya da gecikmesi artar. Kameraların kendisi de çıkış portlarında yük görür, görüntüde takılma ve kopma başlar.

• Belirti 1: kameraları izlemeyen bir bilgisayarın ağ hızı düşer.
• Belirti 2: Wi-Fi erişim noktası yavaşlar ya da istemciler kopar.
• Belirti 3: multicast akışı kapatınca sorun anında geçer.
• Belirti 4: switch port sayaçlarında, kamera bağlı olmayan portlarda yüksek çıkış paketi görülür.
• Doğrulama: izleyicisiz bir porta Wireshark bağlayıp UDP multicast paketi gelip gelmediğine bakın.

IGMP querier neden gereklidir?

Querier, ağa periyodik üyelik sorgusu gönderen cihazdır; snooping tablosu bu sorgulara verilen cevaplarla taze tutulur. Querier yoksa izleyiciler rapor göndermez, switch kayıtlarını zaman aşımına uğratır ve multicast akışı birkaç dakika sonra kesilir ya da flood durumuna döner.

IGMP standardında varsayılan sorgu aralığı 125 saniyedir (RFC 2236 ve RFC 3376). RFC 3376'ya göre grup üyelik süresi, dayanıklılık değişkeni ile sorgu aralığının çarpımına sorgu yanıt süresinin eklenmesiyle bulunur; varsayılan değerlerde bu yaklaşık dört buçuk dakikadır. Querier olmayan bir ağda yayının bu süre sonunda düşmesi bu yüzden olağandır.

Bir alt ağda tek querier seçilir ve seçimi en düşük IP adresine sahip cihaz kazanır. Kamera ağında genellikle layer 3 switch ya da yönlendirici querier olur. Yalnızca layer 2 switch'lerden oluşan izole bir kamera VLAN'ında ise en az bir switch'te IGMP querier özelliği açılmalı ve o VLAN için bir IP adresi tanımlanmalıdır. Birden çok querier kuruluyorsa en düşük IP'li olanın kazanacağı akılda tutulmalı, planlama ise kamera sistemi IP planı ile birlikte yapılmalıdır.

Yönetilemeyen (unmanaged) switch'te multicast nasıl davranır?

Yönetilemeyen bir switch çoğu zaman IGMP snooping bilmez ve multicast trafiğini tüm portlara taşırır. Arayüzü olmayan basit switch'lerde snooping ayarı yoktur; bu durumda multicast akış, kamera ağındaki bütün cihazlara ulaşır. Bazı yönetilemeyen modellerde sabit bir snooping özelliği bulunabilir, bu üreticinin veri sayfasından doğrulanmalıdır.

Bu yüzden multicast kullanılacak bir tesiste, kameralarla izleyiciler arasındaki yolda bulunan her switch'in yönetilebilir olması ve snooping'in hepsinde açık olması gerekir. Yol üzerinde tek bir snooping bilmeyen switch, akışın o noktadan sonra tüm portlara yayılması için yeterlidir.

Tek NVR'lı küçük bir sistemde unmanaged PoE switch kullanmak sorun değildir; yeter ki kameralarda multicast kapalı olsun. Sorun, multicast açık kalmış bir kamerayı unmanaged switch'e takmaktan doğar.

Multicast ne zaman kullanılır, ne zaman gerekmez?

Tek bir NVR ve az sayıda izleyici bulunan sistemlerde multicast genellikle gerekmez, unicast yeterlidir. NVR her kameradan tek akış çeker, uzaktaki izleyiciler akışı çoğunlukla NVR üzerinden alır; böylece kameranın yükü izleyici sayısına bağlı artmaz.

Multicast'in kazandırdığı durumlar farklıdır: aynı kameralar birden çok VMS istemcisi ya da video duvarı denetleyicisi tarafından eşzamanlı izleniyor, kamera bağlantı sınırı aşılıyor veya kameranın çıkış bant genişliği darboğaz yaratıyorsa multicast değerlendirilir.

• Unicast yeterli: tek NVR, birkaç izleyici, küçük ve orta ölçekli sistem, yönetilemeyen switch kullanımı.
• Multicast değerlendirilir: video duvarı, birden çok VMS, büyük kontrol odası, aynı akışı çok sayıda izleyiciye veren sistem.
• Önşart: yol üzerindeki tüm switch'lerde IGMP snooping ve ağda bir querier.
• Ağ ayrımı: kamera trafiğini VLAN ile ayırmak, multicast'in diğer cihazlara ulaşmasını da sınırlar.
• Güç: multicast ağ yükünü azaltır ama PoE tüketimini değiştirmez; bunun için PoE güç bütçesi hesabı ayrıca yapılmalıdır.

Kamera arayüzünde multicast adresi ve portu nasıl ayarlanır?

Kamera arayüzündeki multicast ayarı temelde üç değerden oluşur: grup adresi, port ve TTL. Menü adı markaya göre değişir; çoğu kamerada ağ ya da yayın (streaming) ayarları altında 'multicast' kutusu veya 'multicast adresi' alanı bulunur. Marka bazlı varsayılan adresleri burada yazmıyoruz; kullandığınız modelin kılavuzundan doğrulayın.

Adres seçiminde IPv4 için 239.0.0.0 ile 239.255.255.255 arası yönetimsel kapsamlı (administratively scoped) aralık kullanılır; RFC 2365 bu aralığı tanımlar ve yerel kapsam için 239.255.0.0/16, kuruluş içi kapsam için 239.192.0.0/14 bloklarını gösterir. 224.0.0.x aralığı yerel ağ kontrolü için ayrılmıştır ve switch'ler bu aralığı her porta iletir (RFC 4541); kamera yayını için kullanılmamalıdır.

• Adres: 239.255.0.0/16 gibi yerel kapsamlı bir bloktan her kameraya ayrı adres verin, aynı adresi iki kameraya vermeyin.
• Kaçınılacak adresler: son 23 biti 224.0.0.x ile aynı olan 239.0.0.x ve 239.128.0.x gibi adresler, MAC eşlemesi nedeniyle bazı switch'lerde her porta taşabilir.
• Port: RTP portu için çift sayı seçin; RTCP kullanılıyorsa bir sonraki tek port onun için ayrılır (ONVIF şeması).
• TTL: kapalı bir yerel ağda düşük bir değer yeterlidir; gereksiz yüksek TTL yayının yönlendiriciden dışarı çıkmasına izin verebilir.
• Test: ayarı tek kamerada açın, bir izleyiciden akışı alın, ardından izleyicisiz bir portta paket gelmediğini doğrulayın.

Kurulumcu bulmak ve ağ kurulumu için Bayifi

Multicast ve switch ayarı yönetilebilir ağ ekipmanı bilgisi gerektirir; bu işi yapan bir kurulumcuyu bayi listesi ve bayi haritası üzerinden il bazında arayabilirsiniz. Kamera, switch ve kayıt cihazı gibi ürünleri toptancıların anlık stoğuyla karşılaştırmak için pazar bölümüne bakabilirsiniz.

Kurulumcu ya da toptancıysanız firmanızı kaydolarak Bayifi dizinine ekleyebilirsiniz.