1、組播概述組播定義單播.廣播與絹福單播、組播、廣播是計算機網絡上三種基本的通信方式。單播是相互感興趣的主機雙方進行通信的方式，主機不能接收對其不感興趣的其它主機發送的信息，屬于點對點通信。廣播是主機向子網內所有主機發送信息，子網內所有主機都能收到來自某臺主機的廣播信息，屬于點對所有點的通信。組播則介于兩者之間，是主機向一組主機發送信息，存在于某個組的所有主機都可以接收 到信息，屬于點對多點通信。從這個意義上講，廣播可以認為是組范圍最大化的組播。當然，二者還是存在顯著區別的:首先，廣播被限制在子網內，不會被路由器轉發。其次，主機被默認為是接收者，而組播方 式則需要主機主動加入。單播與組播實現點對多

2、點傳殖比較解決點到多點的通信，可以通過單播和組播方式實現。單播可以通過建立多個點對點的連接來達到點對多點的傳輸。 這種方式將在源點（服務器）與各個接收點建立連接，從服務 器開始，就將有多份數據流分別流向分散的接收點。 這種方式將加重 服務器的負荷，增大對服務器性能的要求；同時還在網絡中造成大流 量，從而增加網絡的負載，導致網絡擁塞。組播則不然，發送方僅發一份數據包，此后數據包只是在需 要復制分發的地方才會被復制分發，每一網段中都將保持只有一份數 據流。這樣就可以減輕服務器的負擔，節省網絡帶寬。接下來，看看在哪些環境適合使用組播技術。 本課程只介紹IP實現的組播。組播應用多媒體會議IP組播最早的

3、應用是音頻/視頻會議。但音頻/視頻會議只是眾多 IP組播應用之一。除此之外，還包括數據分發，實時數據組播，以 及游戲和仿真應用等。一些出色的IP組播，用于多媒體會議的工具最先在 UNIX環 境下被開發出來。這些工具允許通過IP組播實現多又t多的音頻/視頻 會議。除音頻與視頻工具之外，還有基于 UNIX的白板工具被開發出 來，它允許用戶共享公共的電子白板。但是由于帶寬和工作站、路由 器處理能力的限制，最后只有音頻會議得到了廣泛應用。 但音頻會議 和基于IP組播的數據共享應用相結合（如先前提到的白板工具），提供了一個功能非常強大的多媒體會議系統， 而它并不消耗很多的帶寬，同時這也適用于網絡教學費據

4、分發數據分發是IP組播應用的另一個領域，并且非常實用。通過使用IP組播，在可靠組播區域內，允許將文件和數據傳送到各個網絡節 點。這就允許大型跨國公司每天都可以向它們的遠程子公司發布新的 信息，比如向連鎖零售店發布產品相關信息。實時數據組播是像杷瞳演唱會對大主機組的實時數據傳送是使IP組播受歡迎的有益應用領域 一個好的例子是實時音頻/視頻點播。網絡用戶可以通過網絡收看現 場足球比賽、現場演唱會等。還有，就是將股票信息發送到交易大廳 的工作站。通過指定不同的財務分類（債券、運輸、藥品等）給不同 的組播組，交易員可以使用他們的工作站來接收他們感興趣的實時金 融數據。游戲與仿真IP組播非常適合于網絡游

5、戲和仿真應用。現在，很多網絡游戲使 用單播，是點到點的連接。這對于 PC機或工作站的處理能力而言 是N2數量級的負擔，這樣的游戲通常只有5到10個玩家。即便是參 與者都連接到服務器上，由于受限于服務器的處理能力，通常也只能 容納100個玩家。IP組播可用于有大量參與者的游戲與仿真。PC機或工作站只需進入IP組播組就可以接收游戲或仿真數據。通過把數據分成多 個信息流，分屬不同的組播組，PC機或工作站還可以對他們當前參 加的游戲或仿真所需要的收發做出限制。在不久的將來，成千上萬的玩家通過互聯網在仿真游戲里同時戰斗將不再是不可思議的事組播技術的特點組播技術的特點 tLS噌增詫效率，控匍崛0 減少展務

6、密杠PU負藐優化性能，消陛燕量冗余,分布式座用使摹點傳E為可魚噂知聯用茶刊DP盡量大55力交付T無強控 I .SK包包IP組播技術有效地解決了單點發送多點接收、多點發送多點接收的問題，實現了 IP網絡中點到多點的高效數據傳送，能夠有效地節 約網絡帶寬、減輕服務器及網絡的負載。因此具有增強效率，優化性 能，分布式應用等優點。由于IP組播是基于UDP勺，所以IP組播也可能有信息包傳送不可靠、信息包重復、信息包不按序到達、無流量控制等缺點組播實現技術介紹2.1組播體系結構組播體系結構蛆哂M為主機國由騫之間能同成員關系M山由霧路由叁之間蛆成員關系過浪包EtCMPCE連同蛆管叁助浪）.姐舞陶岫敢分為域

7、內儂t路的協議及城間蛆!股由偽說.域內的留HKR又分為京案根式WEJ域內金tft切球主要 朝PM SM. PI端 口端，DVMRP皿組播協議分為主機-路由器之間的組成員關系協議和路由器 -路由器之間的組播路由協議。組成員關系協議包括IGMP連網組管理協議）。組播路由協議分為域內組播路由協議及域間組播路由協議。域內組播路由協議包括 MOSPFCBT PIM-SM PIM-DM DVMRP等協議，域內的組播協議又分為密集，與稀疏模式的協議。DVMRPPIM-DM MOSP屬于密集模式，CBT PIM-SM屬于稀疏模式。由于MOSPF 的擴展性很差，并且過于復雜，很少被實現，并且不支持隧道，已經 被

8、拋棄。CBT簡單，但端到端的性能無法滿足，不適于用在全網性的 組播應用中。故在域內，主要使用 PIM-SM PIM-DM DVMRP、議。針對域間組播路由有兩類解決方案：短期方案和長期方案。短期方案包括三個協議 MBGP/MSDP/PIM-S MMBG R組播邊緣網關協 議），用于在自治域間交換組播路由信息；MSD冏播信源發現協議）， 用于在ISP之間交換組播信源信息；以及域內組播路由協議PIM-SM 長期方案目前討論最多的是 MASC/MBGP/BG MP建立在現有的組播 業務模型上，其中MASC;現域間組播地址的分配、MBG荏域間傳遞 組播路由信息、BGMFP成域間路由樹的構造。此外還有一

9、些組播路 由策略，如PIM-SSM（特定信源協議無關組播）等，建立在其它的組 播業務模型上。目前僅短期方案 MBGP/MSDP/PIM-SM成熟的，并在 許多的運營商中廣泛使用。其他方案的標準還在研究中。同時為了有效抑制組播數據在鏈路層的擴散，引入了IGMPSnooping、HGMP HMVR RGMP GMR等二層組播協議。IGMP建立并且維護路由器直聯網段的組成員關系信息。域 內組播路由協議根據IGMP隹護的這些組播組成員關系信息，運用一 定的組播路由算法構造組播分發樹進行組播數據包轉發。域間組播路由協議在各自治域間發布具有組播能力的路由信息以及組播源信息， 以使組播數據在域間進行轉發。2

10、.2組播地址組播地址俎p電讓，里it地“色圖tt!8V*U-2244.九。一2240a255本地哲理組第11t ? J 孔。.44-21SL255.?55,?55用戶維地址 ? ? 4.0.1.0 -338L?55.?55.?55組觸帆IUL：*曜太河二。1中0小備統初刈組播數據IP報文的目的地址是特殊的IP地址，稱之為組地址。每一個加入到該組的主機都敏感該組地址并接收以該組地址為目的地址的IP報文。組播地址都以0 x1110開始。眾所周知，IP地址可分為 A、B、C、D E五類。IANA （互聯網編號授權委員會）把D類地址空間分配給IP組播。即：從224.0.0.0至（J 239.255.2

11、55.255 為IP組播地址的范圍。IANA控制著IP組播地址的分配。并不是所有的 D類地址都可以分配給用戶，IANA預留了兩個地址范圍：224.0.0.0 224.0.0.255 和 239.0.0.0 239.255.255.255 。前一個地址范圍的所有地址都有特殊用途，如：224.0,0,1表示所有組播成員（包括路由器），224.0.0.2表示所有組播路由器。可以向IANA就某個特殊用途申請專用IP組播地址，如：224.0.0.13表示所有PIM路由器。后一個地址范圍作為用于私人組播領域的管理權限地址，猶如單播的10.x.x,x/8 等私有地址網段。組播IP地址在網絡層解決了如何尋址的

12、問題，但通信最終還要依賴于數據鏈路層和物理層。因此組播在數據鏈路層如何尋址？在物理層，也有專門的MA況址被用于組播。就以太網而言，以0 x01005Exx.xxxx的24位前綴開始的MAC1地址都是組播地址。組播有了網絡地址、物理地址，還需要建立IP地址到MAC地址的映射。IP地址到 MAC地址的映射IP地址到MAC地址的映射g&ttt不祚映射.aftw+ip 胃槐兜即SfMCJt址在以太網中，第3層的IP組播地址信息的全部28位不能映射進入 只有23位的第2層MACfe址空間，所以在映射過程中丟失 5位地址 信息，導致32: 1的地址不明確。這意味著一個IEEE MACfe址能表 示32個I

13、P組播地址。主機C必須考察每一個收到幀的IP部分才能 確定是不是需要的組播信息。為什么只有23位MACfe址參與了映射而不是24位？這里有一個有趣的故事：回到20世紀90年代初，Steve Deering是最早從事組播研究的工程師之一，并且取得了一些研究成果。他希望 IEEE能分配16個連續的組織機構唯一性標識符（OUI）作為IP組播的MAC 地址使用。一個OUI包含24位地址空間，16個連續的OUI正好有28 位地址空間。這樣就可以將IP組播地址映射到 MACfe址中。但 是，當時一個 OUI的價格是1000美元，Steve的經理，JonhPostel 不愿意花16000美元購買全部28位M

14、ACfe址。相反，Jonh愿意在預 算外花1000美元購買一個OUI,并且拿出一半地址（23位）給Steve 供IP組播研究之用。IP組播數據包的轉發組播轉發逆HWtSfKfctRPF- RewKs Pwth FonwdiHg否轉發和丟棄給入信息包4RPFflCMJcrr：Ai由器檢查到為睡包的漫地址，.果信口包是在可選站點的展口上到達 IUrpf檢查成功.KB1A如果RPF檢查失聶拜信息超對用BttirtWZ聞Mmi妻來實現的在單播中，數據轉發的依據是數據包的目的地址.該目的地址明 確表示了一個主機位置。路由器（聲明：三層交換機具有與路由器同 樣的路由功能，只不過轉發速度更快。所以，三層交換

15、機的組播實現 與路由器的組播實現在IP層完全一致。本課程中，路由器亦即三層 以太網交換機。以下將以路由器為例介紹組播） 組播必須工作在查找 單播路由表獲得到目的地址的路徑和本地出接口。但在組播中，這種方式顯然不行。因為組播數據包中的目的 地址是組地址而不是一個明確的主機地址； 并且在與路由器相連的每 條路徑上或者說每個接口都可能有組成員。因此，組播數據轉發將采用逆向數據轉發.即：對到達的 組播數據包作逆向檢查（Reverse Path Forward檢查），判斷數據包 是否是從指向源站點的接口（指向源的接口是根據單播路由獲得的， 亦即單播路由的目的網絡）上到達；如果是，逆向檢查成功，數據包 被

16、轉發；否則，數據包就被丟棄。根據單播路由表，來自源 192.18.0.32 的組播包應從左邊接口到達.現在有數據包從中間接口到達.這樣的數據包 RPF檢查失敗，數據包被丟棄而不予轉發.下面再仔細看看 RPF檢查過程:進一步觀察：RPF檢查失敗1注5上巫。3值 isnoM*根據單播路由表，本地到192.18.0.32/24網段出口是S1。因此 從SO到達的組播數據包RPF檢查失敗，被丟棄。進一步觀察t RPF檢杳成功從S1接口收到來自源192.18.0.32的組播數據包是從正確的接口 收到的數據包，因此數據包會被轉發出適當的出接口。由此可以看出，組播轉發項至少包括入接口、出接口。至于 入接口是誰、出接口有哪些，則是組播路由協議要完成的任務。這將 在后面章節介紹。組播數據包的二層交換無組播功能交換機轉發組播數據報網橋或二層交換機（以下統稱二層交換機）是工作在二層的網絡設備。當它們收到組播數據包后如何處