多播協(xié)議允許一臺(tái)主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)路由器和交換機(jī)復(fù)制到參與該多播的多臺(tái)主機(jī)，這是一對(duì)多的通信模式。

IP組播的優(yōu)勢(shì)和好處

組播協(xié)議和單播協(xié)議的區(qū)別在于，當(dāng)一臺(tái)主機(jī)通過(guò)單播協(xié)議向N臺(tái)主機(jī)發(fā)送相同的數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送主機(jī)需要分別向N臺(tái)主機(jī)發(fā)送N次。當(dāng)一臺(tái)主機(jī)通過(guò)組播協(xié)議向N臺(tái)主機(jī)發(fā)送相同的數(shù)據(jù)時(shí)，只需發(fā)送一次，其數(shù)據(jù)由網(wǎng)絡(luò)中的路由器和交換機(jī)逐級(jí)復(fù)制并發(fā)送給各接收方，既節(jié)省了服務(wù)器資源，又節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)骨干帶寬資源。

與廣播協(xié)議相比，網(wǎng)絡(luò)路由器只有在組播接收者向路由器發(fā)送請(qǐng)求后，才會(huì)向接收者復(fù)制一份數(shù)據(jù)，從而節(jié)省了接收者的帶寬。在廣播模式下，無(wú)論接收機(jī)是否需要，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都會(huì)向所有設(shè)備發(fā)送所有廣播信息，從而占用接收機(jī)大量的接入帶寬。

IP多播歷史記錄

20世紀(jì)80年代初，斯坦福大學(xué)的博士生史蒂夫·迪林為他的導(dǎo)師大衛(wèi)·謝瑞登設(shè)計(jì)了一個(gè)名為Vsystem的分布式操作系統(tǒng)。該操作系統(tǒng)允許計(jì)算機(jī)使用媒體訪問(wèn)控制層多播向本地以太網(wǎng)網(wǎng)段中的一組其他計(jì)算機(jī)傳遞信息。

隨著工作的擴(kuò)展，組播必須跨越路由器，所以組播必須擴(kuò)展到OSI模型的第三層。這項(xiàng)歷史任務(wù)落在了史蒂夫迪林的肩上，他總結(jié)了組播路由的通信協(xié)議基礎(chǔ)，并最終在1991年12月發(fā)表的博士論文中對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)闡述。

多播協(xié)議的優(yōu)點(diǎn):

組播協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)是當(dāng)大量相同的數(shù)據(jù)需要傳輸?shù)讲豢蛇_(dá)的主機(jī)時(shí)，

1.可以節(jié)省發(fā)送數(shù)據(jù)的主機(jī)的系統(tǒng)資源和帶寬；

2.多播被選擇性地復(fù)制到請(qǐng)求主機(jī)；

3.組播可以跨公網(wǎng)廣泛傳播，而廣播只能在局域網(wǎng)或?qū)I(yè)廣播網(wǎng)內(nèi)傳播；

4.組播可以節(jié)省網(wǎng)絡(luò)骨干的帶寬；

多播協(xié)議的缺點(diǎn):

與單播協(xié)議相比，組播沒(méi)有包補(bǔ)充機(jī)制，因?yàn)榻M播采用UTP傳輸模式，并且不針對(duì)接收者，所以不能針對(duì)包補(bǔ)充。因此，直接組播協(xié)議傳輸?shù)臄?shù)據(jù)是不可靠的。

第二，為什么寬帶網(wǎng)絡(luò)必須使用組播協(xié)議

自上世紀(jì)末長(zhǎng)城寬帶轟轟烈烈的寬帶推廣活動(dòng)以來(lái)，寬帶網(wǎng)絡(luò)面臨著各種問(wèn)題，但這些問(wèn)題歸結(jié)為一個(gè)問(wèn)題，即客戶(hù)端無(wú)法獲得與其接入帶寬相稱(chēng)的足夠數(shù)據(jù)流。

最早的長(zhǎng)城寬帶面臨著“寬帶無(wú)內(nèi)容”的問(wèn)題，客戶(hù)無(wú)法獲得承諾的視頻點(diǎn)播等寬帶娛樂(lè)，于是投訴，讓客戶(hù)退休，甚至訴諸法律。

電信以其雄厚的財(cái)力和電話線資源走在后面，但很快就面臨網(wǎng)速慢、內(nèi)容匱乏的投訴。電信網(wǎng)站上的視頻點(diǎn)播似乎總是在無(wú)休止地等待和緩沖。后來(lái)P2P軟件的出現(xiàn)，讓一些更專(zhuān)業(yè)的用戶(hù)似乎看到了希望，他們可以湊合著用BT、驢子等軟件來(lái)交換電影等娛樂(lè)信息。電信和網(wǎng)通沒(méi)過(guò)多久就高舉與自己無(wú)關(guān)的版權(quán)大旗，封殺了BT、電驢等軟件。

這些都是由于寬帶網(wǎng)絡(luò)的“不對(duì)稱(chēng)”金字塔結(jié)構(gòu)，即網(wǎng)絡(luò)骨干的帶寬遠(yuǎn)小于所有用戶(hù)帶寬之和，而現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)使用的單播通信協(xié)議要求網(wǎng)絡(luò)骨干的帶寬等于或接近所有用戶(hù)帶寬之和。目前的情況是，一個(gè)城市或者一個(gè)省的網(wǎng)絡(luò)出口干線的帶寬大約是其所有客戶(hù)帶寬總和的5%，也就是說(shuō)，如果有5%的客戶(hù)使用BT軟件全速通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，那么剩下的95%的客戶(hù)應(yīng)該不會(huì)玩。目前電信骨干網(wǎng)上75%的流量是P2P應(yīng)用流量，已經(jīng)超過(guò)了電信所能承受的極限。

那么，CDN技術(shù)可以用來(lái)緩沖MAN中附近的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容嗎？答案是:技術(shù)上可行，經(jīng)濟(jì)上不可能。它需要龐大的天文數(shù)字的服務(wù)器。現(xiàn)在大中城市寬帶網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)20多萬(wàn)，所以購(gòu)買(mǎi)CDN服務(wù)器需要2億左右！這也是電信不使用CDN技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足客戶(hù)需求的原因。因此，服務(wù)器的服務(wù)能力和客戶(hù)端的需求之間存在嚴(yán)重的不對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。

所以這個(gè)結(jié)解不開(kāi)嗎？當(dāng)然不是，組播協(xié)議的數(shù)據(jù)流特性是“自上而下不對(duì)稱(chēng)的”，也就是說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)骨干網(wǎng)上的一個(gè)數(shù)據(jù)流，通過(guò)每層交換機(jī)的復(fù)制，可以變成無(wú)數(shù)個(gè)客戶(hù)端數(shù)據(jù)流，形成一個(gè)客戶(hù)端數(shù)據(jù)流之和遠(yuǎn)大于骨干網(wǎng)數(shù)據(jù)流之和的金字塔結(jié)構(gòu)。這個(gè)特點(diǎn)與目前的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)不謀而合。因此，基于組播協(xié)議的流媒體寬帶娛樂(lè)可以解決這個(gè)問(wèn)題。

比如一個(gè)基于組播協(xié)議的直播系統(tǒng)，可以支持?jǐn)?shù)萬(wàn)客戶(hù)用一臺(tái)服務(wù)器在一個(gè)或者幾個(gè)頻道上觀看直播電視。假設(shè)總共提供100個(gè)頻道的電視節(jié)目，每個(gè)頻道是1M MPEG4-4高清碼流，無(wú)論是1萬(wàn)客戶(hù)還是100萬(wàn)客戶(hù)，他們占用的網(wǎng)絡(luò)骨干都是1億，3 ~ 5臺(tái)服務(wù)器的硬件投資不到100萬(wàn)。

如果我們采用我們專(zhuān)利的基于組播的視頻點(diǎn)播系統(tǒng)，客戶(hù)也可以享受到廉價(jià)的視頻點(diǎn)播服務(wù)。因?yàn)椴捎媒M播協(xié)議，所以對(duì)網(wǎng)絡(luò)骨干和VOD服務(wù)器的壓力很小。

三、單播/組播/廣播通信協(xié)議的特點(diǎn)及應(yīng)用比較

目前網(wǎng)絡(luò)中的通信方式有單播、廣播和組播三種，其中組播出現(xiàn)的最晚，但同時(shí)具有單播和廣播的優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展前景最大。

一、單播:

在主機(jī)之間的“一對(duì)一”通信模式下，網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)和路由器只轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)，不復(fù)制數(shù)據(jù)。如果10個(gè)客戶(hù)端需要同樣的數(shù)據(jù)，服務(wù)器需要逐個(gè)傳輸，重復(fù)同樣的工作10次。但是因?yàn)槟芗皶r(shí)響應(yīng)每一個(gè)客戶(hù)，現(xiàn)在使用IP單播協(xié)議進(jìn)行網(wǎng)頁(yè)瀏覽。網(wǎng)絡(luò)中的路由器和交換機(jī)根據(jù)目的地址選擇傳輸路徑，將IP單播數(shù)據(jù)傳輸?shù)街付ǖ哪康牡亍?/p>

單播的優(yōu)勢(shì):

1.服務(wù)器及時(shí)響應(yīng)客戶(hù)的請(qǐng)求

2.服務(wù)器針對(duì)每個(gè)客戶(hù)的不合理請(qǐng)求發(fā)送不合理的數(shù)據(jù)，很容易實(shí)現(xiàn)個(gè)性化服務(wù)。

單播的缺點(diǎn):

1.服務(wù)器為每個(gè)客戶(hù)端發(fā)送數(shù)據(jù)流，服務(wù)器流量=客戶(hù)端數(shù)量×客戶(hù)端流量；在客戶(hù)端數(shù)量多、每個(gè)客戶(hù)端流量大的流媒體應(yīng)用中，服務(wù)器不堪重負(fù)。

2.現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)帶寬為金字塔結(jié)構(gòu)，城際跨省骨干帶寬僅為其所有用戶(hù)帶寬總和的5%。如果使用所有單播協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)主干將不堪重負(fù)?，F(xiàn)在P2P應(yīng)用經(jīng)常把主干網(wǎng)堵死，所以只要有5%的客戶(hù)在全速使用網(wǎng)絡(luò)，其他的應(yīng)該都不會(huì)玩。而且?guī)缀醪豢赡馨褬?shù)干擴(kuò)大20倍。

二、廣播:

在主機(jī)之間的“一對(duì)多”通信模式下，網(wǎng)絡(luò)無(wú)條件復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)每臺(tái)主機(jī)發(fā)送的信號(hào)，所有主機(jī)都可以接收到所有信息(無(wú)論你是否需要)。因?yàn)樗恍枰窂竭x擇，所以它的網(wǎng)絡(luò)成本可以很低。有線電視網(wǎng)是典型的廣播網(wǎng)。我們的電視其實(shí)是接收所有頻道的信號(hào)，只是把一個(gè)頻道的信號(hào)還原成畫(huà)面。數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)中允許廣播，但僅限于第2層交換機(jī)的局域網(wǎng)。禁止廣播數(shù)據(jù)通過(guò)路由器，防止廣播數(shù)據(jù)影響大面積主機(jī)。

廣播的優(yōu)勢(shì):

1.網(wǎng)絡(luò)設(shè)備簡(jiǎn)單，維護(hù)簡(jiǎn)單，網(wǎng)絡(luò)布局成本低

2.因?yàn)榉?wù)器不需要單獨(dú)向每個(gè)客戶(hù)端發(fā)送數(shù)據(jù)，所以服務(wù)器流量負(fù)載極低。

廣播的缺點(diǎn):

1.無(wú)法根據(jù)每個(gè)客戶(hù)的要求和時(shí)間及時(shí)提供個(gè)性化服務(wù)。

2.網(wǎng)絡(luò)允許服務(wù)器提供有限的數(shù)據(jù)帶寬，客戶(hù)端的最大帶寬=總服務(wù)帶寬。比如有線電視客戶(hù)端支持100個(gè)頻道(如果采用數(shù)字壓縮技術(shù)，理論上可以提供500個(gè)頻道)，即使服務(wù)商有更大的財(cái)力配置更多的傳輸設(shè)備，改成光纖骨干網(wǎng)，也不能超過(guò)這個(gè)限制。也就是說(shuō)，不可能為很多客戶(hù)提供更加多樣化、個(gè)性化的服務(wù)。

3.禁止在互聯(lián)網(wǎng)寬帶網(wǎng)絡(luò)上傳輸廣播。

第三，組播:

主機(jī)之間“一對(duì)一組”的通信模式是指加入同一個(gè)組的主機(jī)可以接收該組中的所有數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)和路由器只將需要的數(shù)據(jù)復(fù)制轉(zhuǎn)發(fā)給需要的人。主機(jī)可以要求路由器加入或離開(kāi)某個(gè)組。網(wǎng)絡(luò)中的路由器和交換機(jī)有選擇地復(fù)制和傳輸數(shù)據(jù)，也就是說(shuō)，只有組中的數(shù)據(jù)被傳輸?shù)侥切┘尤虢M的主機(jī)。這樣可以一次將數(shù)據(jù)傳輸給多個(gè)需要的主機(jī)(加入組)，并保證其他不需要的主機(jī)(不加入組)的其他通信。

多播的優(yōu)勢(shì):

1.需要相同數(shù)據(jù)流的客戶(hù)端加入同一個(gè)組共享一個(gè)數(shù)據(jù)流，節(jié)省了服務(wù)器的負(fù)載。有播音的優(yōu)勢(shì)。

2.由于組播協(xié)議根據(jù)接收方的需要復(fù)制和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)流，服務(wù)器的總服務(wù)帶寬不受客戶(hù)端接入終端帶寬的限制。IP協(xié)議允許超過(guò)2.6億次組播(268，435，456)，所以它的服務(wù)可以非常豐富。

3.該協(xié)議與單播協(xié)議一樣，允許在互聯(lián)網(wǎng)寬帶網(wǎng)絡(luò)上傳輸。

多播的缺點(diǎn):

1.與單播協(xié)議相比，沒(méi)有糾錯(cuò)機(jī)制，很難彌補(bǔ)丟失和錯(cuò)誤的數(shù)據(jù)包，但可以通過(guò)一定的容錯(cuò)機(jī)制和QOS來(lái)彌補(bǔ)。

2.雖然現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)都支持組播傳輸，但在用戶(hù)認(rèn)證、QOS等方面仍需改進(jìn)。這些缺點(diǎn)在理論上有成熟的解決方案，只需要逐步推廣應(yīng)用到現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中。

4.IP組播路由協(xié)議詳細(xì)介紹

一.概述1。引入組播技術(shù)的必要性隨著寬帶多媒體網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，各種寬帶網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層出不窮。IP電視、視頻會(huì)議、數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)分發(fā)、網(wǎng)絡(luò)音頻應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)視頻應(yīng)用和多媒體遠(yuǎn)程教育等寬帶應(yīng)用都對(duì)現(xiàn)有寬帶多媒體網(wǎng)絡(luò)的承載能力提出了挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的單播技術(shù)構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)不能滿(mǎn)足新興寬帶網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用對(duì)帶寬和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的要求，隨之而來(lái)的是網(wǎng)絡(luò)延遲、數(shù)據(jù)丟失等問(wèn)題。此時(shí)，通過(guò)引入IP組播技術(shù)，有助于解決上述問(wèn)題。在組播網(wǎng)絡(luò)中，即使組播用戶(hù)數(shù)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，骨干網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)帶寬也不需要增加。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是幾百個(gè)組播應(yīng)用用戶(hù)和一個(gè)組播應(yīng)用用戶(hù)消耗相同的骨干網(wǎng)帶寬，從而最大限度地解決當(dāng)前寬帶應(yīng)用的帶寬和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量要求。2.IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸模式組播技術(shù)是IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜N模式之一。在介紹IP組播技術(shù)之前，先簡(jiǎn)單介紹一下IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)膯尾?、組播和廣播方式:單播傳輸:實(shí)現(xiàn)發(fā)送方和各接收方之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)連接。如果發(fā)送方同時(shí)向多個(gè)接收方發(fā)送相同的數(shù)據(jù)，則必須相應(yīng)地復(fù)制相同數(shù)據(jù)包的多個(gè)副本。如果大量主機(jī)想要得到相同的數(shù)據(jù)包副本，會(huì)導(dǎo)致發(fā)送方負(fù)擔(dān)過(guò)重，延時(shí)過(guò)長(zhǎng)，網(wǎng)絡(luò)擁塞；為了保證一定的服務(wù)質(zhì)量，需要增加硬件和帶寬。組播傳輸:在發(fā)送方和各接收方之間實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)連接。如果一個(gè)發(fā)送方同時(shí)向多個(gè)接收方發(fā)送相同的數(shù)據(jù)，則只需復(fù)制同一數(shù)據(jù)包的一個(gè)副本。它提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?。并降低骨干網(wǎng)擁塞的可能性。廣播傳輸是指在IP子網(wǎng)內(nèi)廣播數(shù)據(jù)包，子網(wǎng)內(nèi)的所有主機(jī)都會(huì)收到這些數(shù)據(jù)包。廣播意味著網(wǎng)絡(luò)向子網(wǎng)中的每臺(tái)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包，無(wú)論這些主機(jī)是否愿意接收數(shù)據(jù)包。所以廣播只在本地子網(wǎng)有效，廣播傳輸由路由器和交換機(jī)控制。

第二，組播技術(shù)

1 、 IP組播技術(shù)體系結(jié)構(gòu) 組播協(xié)議分為主機(jī)-路由器之間的組成員關(guān)系協(xié)議和路由器-路由器之間的組播路由協(xié)議。組成員關(guān)系協(xié)議包括IGMP(互連網(wǎng)組管理協(xié)議)。組播路由協(xié)議分為域內(nèi)組播路由協(xié)議及域間組播路由協(xié)議。域內(nèi)組播路由協(xié)議包括PIM-SM、PIM-DM、DVMRP等協(xié)議，域間組播路由協(xié)議包括MBGP、MSDP等協(xié)議。同時(shí)為了有效抑制組播數(shù)據(jù)在鏈路層的擴(kuò)散，引入了IGMP Snooping、CGMP等二層組播協(xié)議。IGMP建立并且維護(hù)路由器直聯(lián)網(wǎng)段的組成員關(guān)系信息。域內(nèi)組播路由協(xié)議根據(jù)IGMP維護(hù)的這些組播組成員關(guān)系信息，運(yùn)用一定的組播路由算法構(gòu)造組播分發(fā)樹(shù)進(jìn)行組播數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)。域間組播路由協(xié)議在各自治域間發(fā)布具有組播能力的路由信息以及組播源信息，以使組播數(shù)據(jù)在域間進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。 2 、組播IP地址組播IP地址用于標(biāo)識(shí)一個(gè)IP組播組。IANA把D類(lèi)地址空間分配給IP組播，其范圍是從224.0.0.0到239.255.255.255。如下圖所示(二進(jìn)制表示)，IP組播地址前四位均為1110。八位組（1）八位組（2）八位組（3）八位組（4）1110XXXX XXXXXXXX XXXXXXXX XXXXXXXX3 、組成員關(guān)系協(xié)議(IGMP) IGMP協(xié)議運(yùn)行于主機(jī)和與主機(jī)直接相連的組播路由器之間，主機(jī)通過(guò)此協(xié)議告訴本地路由器希望加入并接受某個(gè)特定組播組的信息，同時(shí)路由器通過(guò)此協(xié)議周期性地查詢(xún)局域網(wǎng)內(nèi)某個(gè)已知組的成員是否處于活動(dòng)狀態(tài)（即該網(wǎng)段是否仍有屬于某個(gè)組播組的成員），實(shí)現(xiàn)所連網(wǎng)絡(luò)組成員關(guān)系的收集與維護(hù)。IGMP有三個(gè)版本，IGMPv1由RFC1112定義，目前通用的是IGMPv2，由RFC2236定義。IGMPv3目前仍然是一個(gè)草案。IGMPv1中定義了基本的組成員查詢(xún)和報(bào)告過(guò)程，IGMPv2在此基礎(chǔ)上添加了組成員快速離開(kāi)的機(jī)制，IGMPv3中增加的主要功能是成員可以指定接收或指定不接收某些組播源的報(bào)文。這里著重介紹IGMPv2協(xié)議的功能。IGMPv2通過(guò)查詢(xún)器選舉機(jī)制為所連網(wǎng)段選舉唯一的查詢(xún)器。查詢(xún)器周期性的發(fā)送普遍組查詢(xún)消息進(jìn)行成員關(guān)系查詢(xún)；主機(jī)發(fā)送報(bào)告消息來(lái)應(yīng)答查詢(xún)。當(dāng)要加入組播組時(shí)，主機(jī)不必等待查詢(xún)消息，主動(dòng)發(fā)送報(bào)告消息。當(dāng)要離開(kāi)組播組時(shí)，主機(jī)發(fā)送離開(kāi)組消息；收到離開(kāi)組消息后，查詢(xún)器發(fā)送特定組查詢(xún)消息來(lái)確定是否所有組成員都已離開(kāi)。 通過(guò)上述IGMP機(jī)制，在組播路由器里建立起一張表，其中包含路由器的各個(gè)端口以及在端口所對(duì)應(yīng)的子網(wǎng)上都有哪些組的成員。當(dāng)路由器接收到某個(gè)組G的數(shù)據(jù)報(bào)文后，只向那些有G的成員的端口上轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文。至于數(shù)據(jù)報(bào)文在路由器之間如何轉(zhuǎn)發(fā)則由路由協(xié)議決定，IGMP協(xié)議并不負(fù)責(zé)。 4 、網(wǎng)絡(luò)二層組播相關(guān)協(xié)議網(wǎng)絡(luò)二層組播相關(guān)協(xié)議包括IGMP Snooping ,IGMP Proxy和CGMP協(xié)議。IGMP Snooping的實(shí)現(xiàn)機(jī)理是：交換機(jī)通過(guò)偵聽(tīng)主機(jī)發(fā)向路由器的IGMP

成員上報(bào)消息的方式形成了組成員與交換機(jī)接口的對(duì)應(yīng)關(guān)系；根據(jù)對(duì)應(yīng)關(guān)系，交換機(jī)只將接收到組播數(shù)據(jù)包傳送到有組成員的接口。IGMP代理的功能與IGMP監(jiān)聽(tīng)相同，但其機(jī)制不同:IGMP監(jiān)聽(tīng)只通過(guò)監(jiān)聽(tīng)I(yíng)GMP消息獲取相關(guān)信息，而IGMP代理截獲終端用戶(hù)的igmp請(qǐng)求，并經(jīng)過(guò)相關(guān)處理后轉(zhuǎn)發(fā)給上層路由器。CGMP(思科組管理協(xié)議)是思科基于客戶(hù)機(jī)/服務(wù)器模型開(kāi)發(fā)的私有協(xié)議。在CGMP的支持下，組播路由器可以根據(jù)接收到的IGMP數(shù)據(jù)包通知交換機(jī)哪些主機(jī)加入和離開(kāi)組播組，交換機(jī)使用這些信息構(gòu)建的轉(zhuǎn)發(fā)表來(lái)確定將組播數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到哪些接口。GMRP是從主機(jī)到以太網(wǎng)交換機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，它使多播用戶(hù)能夠在第一層2交換機(jī)上注冊(cè)多播成員。5.組播路由協(xié)議在眾多組播路由協(xié)議中，與稀疏模式協(xié)議無(wú)關(guān)的組播是目前應(yīng)用最廣泛的協(xié)議。在PIM-SM域中，運(yùn)行PIM-SM協(xié)議的路由器定期發(fā)送Hello消息來(lái)發(fā)現(xiàn)相鄰的PIM路由器，并負(fù)責(zé)多址網(wǎng)絡(luò)中指定路由器(DR)的選舉。這里，DR負(fù)責(zé)為其直連組成員向組播分發(fā)樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)發(fā)送“加入/刪減”消息，或者將直連組播源的數(shù)據(jù)發(fā)送到組播分發(fā)樹(shù)。

PIM-SM的顯式連接機(jī)制

PIM-SM通過(guò)建立組播分發(fā)樹(shù)來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)包。組播分發(fā)樹(shù)有兩種:以組G的RP為根的共享樹(shù)和以組播源為根的最短路徑樹(shù)。

PIM-SM通過(guò)顯式的加入/剪枝機(jī)制完成組播分發(fā)樹(shù)的建立和維護(hù)。如上圖所示，DR收到接收端的Join時(shí)，會(huì)組播一條(*，g) join消息，在組G的RP方向逐跳加入共享樹(shù)；源主機(jī)向群組發(fā)送組播數(shù)據(jù)時(shí)，將源數(shù)據(jù)封裝在注冊(cè)消息中，由其DR單播給RP，然后RP將源解封裝數(shù)據(jù)包沿共享樹(shù)轉(zhuǎn)發(fā)給每個(gè)群組成員；

RP 朝著源方向向第一跳路由器發(fā)送（ S ， G ）加入信息，用以加入此源的最短路徑樹(shù)，這樣源的數(shù)據(jù)包將沿著其最短路徑樹(shù)不加封裝地發(fā)送到 RP ； 當(dāng)?shù)谝粋€(gè)組播數(shù)據(jù)沿此樹(shù)到達(dá)時(shí)， RP 向源的 DR 發(fā)送注冊(cè) - 停止消息，以使 DR 停止注冊(cè)封裝過(guò)程。此后，這個(gè)源的組播數(shù)據(jù)不再注冊(cè)封裝，而是先沿著源的最短路徑樹(shù)發(fā)送到 RP ，再由 RP將其沿著共享樹(shù)轉(zhuǎn)發(fā)到各個(gè)組成員。當(dāng)不再需要組播數(shù)據(jù)時(shí)， DR 向著組 G 的 RP 逐跳組播剪枝消息用以剪枝共享樹(shù)。 PIM-SM 中還涉及到其根節(jié)點(diǎn) RP 的選擇機(jī)制。 PIM-SM 域內(nèi)配置了一個(gè)或多個(gè)候選自舉路由器 (Candidate-BSR) 。應(yīng)用一定的規(guī)則從中選出自舉路由器 (BSR) 。 PIM-SM 域中還配置了候選RP 路由器 (Candidate-RP) ，這些候選RP 將包含了它們地址及可以服務(wù)的組播組等信息的包單播至自舉路由器。 BSR定期生成包括一系列候選RP 以及相應(yīng)的組地址的 " 自舉 " 消息。 " 自舉 " 消息在整個(gè)域中逐跳發(fā)送。路由器接收并保存這些 " 自舉 " 消息。若DR從直連主機(jī)收到了某組的成員關(guān)系報(bào)告后，如果它沒(méi)有這個(gè)組的路由項(xiàng)， DR將使用一個(gè) hash 算法將組地址映射至一個(gè)可以為該組服務(wù)的候選RP 。然后DR將朝 RP 方向逐跳組播 " 加入 / 剪枝 " 消息。若DR 從直連主機(jī)收到組播數(shù)據(jù)包，如果它沒(méi)有這個(gè)組的路由項(xiàng)， DR將使用 hash 算法將組地址映射至一個(gè)可以為該組服務(wù)的候選RP 。然后DR 將組播數(shù)據(jù)封裝在注冊(cè)消息中單播到 RP 。

動(dòng)詞 （verb的縮寫(xiě)）IP多播地址

組播協(xié)議的地址屬于IP協(xié)議中的d類(lèi)地址。

D 類(lèi)地址是從 224.0.0.0 到 239.255.255.255 之間的 IP 地址其中 224.0.0.0 到 224.0.0.255 是被保留的地址。

組播協(xié)議的地址范圍類(lèi)似于一般的單播地址，分為兩大地址范圍。

239.0.0.0—239.255.255.255是一個(gè)私有地址，供各種內(nèi)部網(wǎng)內(nèi)部使用。這個(gè)地址的組播不能接入公網(wǎng)，類(lèi)似于192.168.X.X和10。單播協(xié)議使用的X.X.X。

224.0.1.0—238.255.255.255是一個(gè)公共多播地址，可以在互聯(lián)網(wǎng)上使用。

以下是一些具有特殊用途的常見(jiàn)IP多播地址

224.0.0.0 -基址

224 . 0 . 0 . 1-網(wǎng)段中支持多播的所有主機(jī)

224 . 0 . 0 . 2-網(wǎng)段中支持多播的所有路由器

224 . 0 . 0 . 4-網(wǎng)段中的所有DVMRP路由器

224 . 0 . 0 . 5-所有OSPF路由器

224 . 0 . 0 . 6-所有OSPF分配的路由器

224 . 0 . 0 . 7-所有ST路由器

224 . 0 . 0 . 8-所有ST主機(jī)

224 . 0 . 0 . 9-所有RIPv2路由器

224 . 0 . 0 . 10-網(wǎng)段中所有分支的路由器

224.0.0.11 -移動(dòng)代理

224.0.0.12-DHCP服務(wù)器/中繼代理服務(wù)專(zhuān)用地址

224 . 0 . 0 . 13-所有PIM路由器

224 . 0 . 0 . 22-所有IGMP路由器

224 . 0 . 0 . 251-所有支持多播的DNS服務(wù)器

224.0.0.9 RIPv2支持組播更新。

224.0.0.22 IGMPv2使用此地址。該協(xié)議的初衷是減少?gòu)V播，讓團(tuán)隊(duì)成員以多播模式進(jìn)行通信。

224.0.0.5 224.0.0.6這些是ospf協(xié)議使用的組播地址。

在廣播網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)論是dr、BDR還是dr other，當(dāng)所有人發(fā)送hello數(shù)據(jù)包時(shí)，目的地址都是all spfrouter(224 . 0 . 0 . 5)；當(dāng)DRother向DR和BDR發(fā)送DD、LSA請(qǐng)求或LSA更新時(shí)，目標(biāo)地址是AllDrouter (224.0.0.6)。當(dāng)災(zāi)難恢復(fù)和災(zāi)難恢復(fù)向?yàn)?zāi)難恢復(fù)發(fā)送DD、LSA請(qǐng)求或LSA更新時(shí)，目標(biāo)地址是所有的災(zāi)難恢復(fù)計(jì)算機(jī)(224.0.0.5)。重傳的LSA是單播，LSA確認(rèn)依賴(lài)于顯式確認(rèn)(單播)或隱式確認(rèn)(多播224.0.0.6)。

組播IP地址和以太網(wǎng)二層MAC地址的映射；

IP組播地址用于標(biāo)識(shí)一個(gè)IP組播組。IANA為IP多播分配d類(lèi)地址空，范圍從224.0.0.0到239.255.255.255。IP組播地址的前四位都是110。

從224.0.0.0到224.0.0.255，它是為IANA使用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議保留的。例如:244.0.0.1完整主機(jī)組244.0.0.2完整多播路由器組244.0.0.3完整DVMRP路由器組244.0.0.5完整OSPF路由器組。該范圍內(nèi)的組播數(shù)據(jù)包不會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)出本地網(wǎng)絡(luò)，也不會(huì)考慮組播數(shù)據(jù)包的TTL值。

從239.0.0.0到239.255.255.255的地址被用作管理范圍地址，并為私有內(nèi)部域保留。

如下圖所示，以太網(wǎng)和FDDI的MAC地址01: 00: 5e: 00: 00到01:00:5E:7F:FF用于將第3層IP組播地址映射到第2層地址，即IP組播地址的低23位放入IEEE MAC地址的低23位。有28位IP組播地址空，但是只有23位映射到IEEE MAC地址，所以會(huì)有32個(gè)IP組播地址映射到同一個(gè)MAC地址。

6.如何構(gòu)建支持組播協(xié)議的校園網(wǎng)

1.在校園網(wǎng)中構(gòu)建支持組播協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題

1.中心的三層交換機(jī)應(yīng)支持組播協(xié)議(建議使用PIM稀疏SM模式)。

2.直接連接到第三層交換機(jī)的匯聚層第二層交換機(jī)需要支持IGMP監(jiān)聽(tīng)協(xié)議，該協(xié)議適用于一般智能或網(wǎng)絡(luò)管理交換機(jī)。要注意第2層交換機(jī)的處理能力，IGMP偵聽(tīng)需要消耗交換機(jī)的處理能力。因此，一些處理能力較差的二層交換機(jī)在數(shù)據(jù)流較小時(shí)可以很好地進(jìn)行IGMP攔截，但在數(shù)據(jù)流較大時(shí)無(wú)法攔截，導(dǎo)致用戶(hù)無(wú)法正常加入組播。

3.最底層的接入層交換機(jī)最好用智能交換機(jī)，普通的蠢交換機(jī)出于經(jīng)濟(jì)原因也可以用。但是舊的共享HUB HUB一定不能用，因?yàn)楣蚕鞨UB會(huì)嚴(yán)重影響其他客戶(hù)端的通信。

4.組播視頻服務(wù)器應(yīng)直接連接到核心的第3層交換機(jī)，不應(yīng)通過(guò)第2層交換機(jī)級(jí)聯(lián)。

5.使用我們下載頁(yè)面上提供的多播測(cè)試工具來(lái)測(cè)試多播協(xié)議是否已連接。

6.具體的組播原理和配置請(qǐng)到下載頁(yè)面下載組播原理和配置數(shù)據(jù)包

7.下圖顯示了一個(gè)簡(jiǎn)化的拓?fù)?

第二，關(guān)于防火墻問(wèn)題

我們的建議是繞過(guò)防火墻周?chē)M播協(xié)議的數(shù)據(jù)流，即連接一條不通過(guò)防火墻的鏈路，只允許端口地址列表中組播地址的數(shù)據(jù)包通過(guò)；或者在防火墻內(nèi)部設(shè)置透明穿透旁路，即組播地址的數(shù)據(jù)包不經(jīng)過(guò)分析處理直接轉(zhuǎn)發(fā)。其考慮基于以下幾點(diǎn):

1.網(wǎng)絡(luò)中使用的防火墻種類(lèi)繁多，性能各異。但是總體來(lái)說(shuō)是無(wú)法處理視頻信息這樣巨大的流量的。

2.組播數(shù)據(jù)流是一個(gè)非連通的UTP，客戶(hù)端需要加入組播才能接收組播，所以數(shù)據(jù)的發(fā)送方?jīng)]有受到組播位置的攻擊，目前也沒(méi)有病毒和黑客程序使用組播作為載體。

第三，關(guān)于收費(fèi)網(wǎng)關(guān)

計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)一般位于最后一個(gè)組播復(fù)制節(jié)點(diǎn)的上層，通過(guò)原BAS計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)復(fù)制組播數(shù)據(jù)流是不現(xiàn)實(shí)的。一般情況下，組播數(shù)據(jù)流會(huì)被現(xiàn)有的BAS計(jì)費(fèi)網(wǎng)關(guān)繞過(guò)，以另一種方式計(jì)費(fèi)。有幾種解決方案:

1.華為和中興的交換機(jī)都采用可控組播協(xié)議，支持該技術(shù)。

2.采用按月計(jì)費(fèi)的方式。

3.利用免費(fèi)觀看通過(guò)廣告賺取收入。

如何建立支持組播協(xié)議的城域網(wǎng)

城域網(wǎng)的主干一般采用SDH上的以太網(wǎng)，或者直接采用以太網(wǎng)。他們支持IP組播不是問(wèn)題。難點(diǎn)在于接入網(wǎng)的最后一公里，接入網(wǎng)有以太網(wǎng)和ADSL兩種主流技術(shù)，其中以太網(wǎng)接入容易開(kāi)放組播。

但ADSL是電信公網(wǎng)的主要接入方式，其物理基礎(chǔ)是ATM，所以最初并不支持IP組播，通過(guò)后來(lái)的一些技術(shù)改進(jìn)，使得它支持IP組播，其中主流是DSLAM技術(shù)。

1.ADSL承載組播的特殊性

由于ADSL的底層不同于一般的以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)，DSLAM上的IP組播可以通過(guò)IGMP代理和IGMP窺探來(lái)實(shí)現(xiàn)。

IGMP Proxy的實(shí)現(xiàn)機(jī)理：DSLAM靠攔截用戶(hù)和路由器之間的IGMP報(bào)文建立組播表，Proxy設(shè)備的上聯(lián)端口執(zhí)行主機(jī)的角色，下聯(lián)端口執(zhí)行路由器的角色。 IGMP Snooping的實(shí)現(xiàn)機(jī)理：DSLAM以偵聽(tīng)主機(jī)發(fā)向路由器IGMP成員報(bào)告消息的方式，形成組成員和交換機(jī)端口的對(duì)應(yīng)關(guān)系，DSLAM則根據(jù)該對(duì)應(yīng)關(guān)系，將收到的組播數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到組成員的端口。 早期的基于純ATM交換內(nèi)核的DSLAM，由于PVC的終結(jié)是在BAS上，DSLAM支持?jǐn)?shù)據(jù)的透?jìng)?，不能?duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行任何的處理，所以只能實(shí)現(xiàn)IGMP Snooping功能，而不能支持IGMP Proxy功能。現(xiàn)在基于純IP交換的第三代DSLAM，可以同時(shí)支持IGMP Proxy和IGMP Snooping功能。

二、DSLAM中IP組播性能的測(cè)量

DSLAM中IP組播性能的測(cè)量主要分為功能和性能兩部分。

1.主要功能包括:(1)轉(zhuǎn)發(fā)1)DSLAM組播流。DSLAM可以根據(jù)組播轉(zhuǎn)發(fā)表正確轉(zhuǎn)發(fā)，也就是說(shuō)只有授權(quán)的用戶(hù)板端口可以接收組播流，而其他未授權(quán)的端口不能接收組播流；(2)多個(gè)群組成員的加入不會(huì)影響群組中其他成員觀看組播節(jié)目；同樣，單個(gè)群組成員的離開(kāi)和單個(gè)群組的離開(kāi)也不會(huì)影響群組中的其他成員和其他群組的成員觀看組播節(jié)目；(3)組播權(quán)限的控制。權(quán)限的控制應(yīng)基于端口號(hào)、MAC地址或IP地址靈活，控制粒度應(yīng)能控制一個(gè)用戶(hù)加入該組播組，但不能控制另一個(gè)組播組；(4)IP電視頻道切換延遲。在用戶(hù)可以接收的范圍內(nèi)，延時(shí)優(yōu)于電視頻道切換時(shí)間。2.其表現(xiàn)主要包括:(1)成員加入/離開(kāi)的延遲。加入延遲是指被測(cè)路由器收到指定組播組的加入消息到開(kāi)始向指定組播組轉(zhuǎn)發(fā)組播流之間的延遲。離開(kāi)延遲是指從被測(cè)路由器接收到該組的離開(kāi)消息到停止向指定組轉(zhuǎn)發(fā)組播流之間的延遲。如果加入/離開(kāi)延遲短，則意味著同時(shí)加入/離開(kāi)的多播組被完全改造。與此同時(shí)，內(nèi)容的分發(fā)是一個(gè)需要考慮的關(guān)鍵問(wèn)題，因?yàn)橐曨l服務(wù)占用了大量的帶寬，分發(fā)不當(dāng)不僅會(huì)影響視頻服務(wù)的質(zhì)量，還會(huì)對(duì)原有的服務(wù)產(chǎn)生負(fù)面影響。建議內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，一定程度上可以緩解IP城域網(wǎng)的壓力；(2)單/多PVC下多業(yè)務(wù)的QoS。保證不同的業(yè)務(wù)可以在同一個(gè)PVC或者多個(gè)PVC上傳輸；(3)單板組播性能。該性能用于表征當(dāng)單個(gè)用戶(hù)板滿(mǎn)時(shí)出現(xiàn)最大無(wú)錯(cuò)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)的多播流速率。該速率與多播源可以向用戶(hù)提供的服務(wù)類(lèi)型有關(guān)。如果費(fèi)率不夠大，某些服務(wù)可能會(huì)受到限制。