Tauruser

　　最近學校網(wǎng)絡(luò)中心的網(wǎng)絡(luò)電視服務(wù)正在準備升級，將采用組播的形式？組播是什么？會不會對我這個學期的創(chuàng)新計劃有影響？之前只是聽師兄們說用，在校園網(wǎng)內(nèi)采用組播形式的網(wǎng)絡(luò)電視效果，和對網(wǎng)絡(luò)的負載比基于P2P的網(wǎng)絡(luò)電視更好。Gogle了一下組播。在http://www.chinavideoonline.com/lmtchangshi/lmtchangshi_011.htm發(fā)現(xiàn)了組播比較詳細的介紹。轉(zhuǎn)載如下：

7.2.2 組播概述
　 組播中，支持IGMP接收者主機給路由器發(fā)送一個成員活動報告，如加入或離開組，路由器使用這個信息有選擇的傳送數(shù)據(jù)到有關(guān)主機所在網(wǎng)絡(luò)。源發(fā)送一個單獨的報文到一個組地址，如路徑在一個路由器上分支，也只給加入組的分支產(chǎn)生一個報文。源主機不需要發(fā)送報文的多個拷貝。這樣就減少了用于多目標數(shù)據(jù)傳送所消耗的帶寬和資源。
　 組播傳輸可在數(shù)據(jù)鏈路層（第二層）和網(wǎng)絡(luò)層（第三層）實現(xiàn)，支持的媒體類型包括以太網(wǎng)、FDDI和ATM。大多數(shù)路由器提供商支持IP組播，不支持IP組播的網(wǎng)絡(luò)通過組播隧道技術(shù)傳輸組播信息包。
　 組播用戶根據(jù)提供服務(wù)級別，組成一個分層結(jié)構(gòu)，如圖3.10所示。內(nèi)容提供商傳遞新聞、電視及娛樂節(jié)目，應(yīng)用軟件開發(fā)商創(chuàng)建實時數(shù)據(jù)分配應(yīng)用系統(tǒng)，用于高效、高質(zhì)量的發(fā)布實時信息，平臺及網(wǎng)絡(luò)開發(fā)商開發(fā)、維護和支持組播硬件與協(xié)議要求，網(wǎng)絡(luò)運營商提供公共網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。
　
　 圖3.10 用戶類型分層結(jié)構(gòu)
　 7.2.3 IP組播編址與轉(zhuǎn)換
　 IPV4組播編址與轉(zhuǎn)換
　 一個IP地址由32個二進制單位構(gòu)成，通常劃分8位一組，再將每個組換算為十進制，以小數(shù)點分為四組。IP地址包含網(wǎng)絡(luò)部分和主機部分。主機指網(wǎng)絡(luò)通訊的一個終點位置；而網(wǎng)絡(luò)部分表示一個或多個主機的集合。根據(jù)用于網(wǎng)絡(luò)和主機的位數(shù)，將IP網(wǎng)分為五類，簡單的命名為A類、B類、C類、D類和E類。其中D類地址范圍在224.0.0.0~239.255.255.255之間，格式如圖3.11所示，用于組播。組地址有兩種類型，永久的和臨時的。224.0.0.0被保留，不分配給任何組；從224.0.0.1到224.0.0.255范圍的組播地址分配給路由選擇協(xié)議和其它低級布局與維護協(xié)議，其中有名的是224.0.0.1和224.0.0.2，前者用來編址直接連接在網(wǎng)絡(luò)上的所有IP多路廣播主機，后者是給一個子網(wǎng)上所有路由器的地址；中間范圍從224.0.1.0到238.255.255.255被組播用來在組、內(nèi)部網(wǎng)和Internet中終端應(yīng)用程序中使用；從239.0.0.0到239.255.255.255指定給本地組播應(yīng)用程序。
　
　　 0 　1 　2　 3 　　　　　...　　　　　　　　　　　　　　31

圖3.11 D類地址格式
　
　 所有網(wǎng)絡(luò)協(xié)議需要一種方法把第三層的IP網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換到第二層的硬件/媒體地址。以以太網(wǎng)為例，數(shù)據(jù)鏈路層需要將D類IP地址映射為以太網(wǎng)MAC地址，方法是將IP組播地址中低23位取代以太網(wǎng)組播地址01:00:5E:00:00:00的低23位，在映射過程中，組IP地址中有9位不參與替換。作為D類地址，前4位肯定是1110，實際只有5位是真正不參與映射。由于5為總共有32種不同組合，所以映射并不具有唯一性。在主機上實現(xiàn)時，不僅要在第二層對收到的以太網(wǎng)幀的以太網(wǎng)地址進行檢查，也要在第三層檢查組播IP地址，來判斷數(shù)據(jù)包是否指定到一個主機當前已加入的組。
　
　 IPV6 組播編址
　 IPV6地址空間為28位，其中1/256的地址空間分配給組播地址。IPV6地址地址格式如圖3.12所示。

　 一個FF（11111111）值標識該地址是組播地址。標識段高三位始終設(shè)置為0并保留。第四位T標識設(shè)置為0時表示一個永久分配的組播地址。T標識設(shè)置為1時，表示非永久分配的組播地址，這種地址作為一個臨時的組播地址。范圍值限制了組播的范圍，表3.14列出了這個四位的組播范圍值。
　 表3.14 組播地址范圍值 值 目標 值 目標 0 保留 8 本地機構(gòu) 1 本地結(jié)點 9 未分配 2 本地鏈接 A 未分配 3 未分配 B 未分配 4 未分配 C 未分配 5 本地站點 D 未分配 6 未分配 E 全球 7 未分配 F 保留
　 7.2.4 建立組播組
　 組播路由器收到指定給一個組播組的數(shù)據(jù)時，它根據(jù)子網(wǎng)上是否存在組成員和轉(zhuǎn)發(fā)路由器將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給響應(yīng)接口。在主機和路由器之間使用\"互聯(lián)網(wǎng)組管理協(xié)議\"（IGMP），而在組播路由器之間使用\"距離向量組播路由協(xié)議\"（DVMRP）和\"協(xié)議無關(guān)組播協(xié)議\"（PIM）。
　 象ICMP一樣，IGMP是IP不可或缺的部分，它使用IP數(shù)據(jù)包傳輸數(shù)據(jù)，其IP協(xié)議號為2。IGMP報文被發(fā)送時，TTL為1，并且IP標題中包含新的IP路由器警報可選類型。IGMP報文類型包括成員查詢報文、組成員報告報文和離開組成員報文。
　 IGMP被主機用來通知直連的路由器，申請加入或離開一個組播組；而路由器會發(fā)出主機成員資格查詢消息，以判斷是否有主機屬于某個組播組的成員，只要有一個主機響應(yīng)了此次查詢，路由器就繼續(xù)向此子網(wǎng)發(fā)送組播數(shù)據(jù)。
　
　 7.3 組播需解決的問題
　 組播首先要解決廣播給誰的問題。要按不同應(yīng)用項目(如體育、文藝、娛樂、學習等)進行分組，小組成員要向組播服務(wù)器(一般是路由器)進行注冊登記，用戶主機發(fā)出請示，提出具體組播地址。為發(fā)送一份IP組播數(shù)據(jù)包,發(fā)送者要確定一個合適的信宿地址，這個地址代表一個主組。然后,組播數(shù)據(jù)通過普通的IP發(fā)送操作發(fā)送出去。
　 其次要解決的問題是收哪個廣播，有時在同一網(wǎng)絡(luò)中有多個組播，每個廣播選擇國際規(guī)定的特定地址(組播的ＩＰ地址)。發(fā)送端相當簡單，但IP組播和接收端卻十分復(fù)雜。為了接收數(shù)據(jù)包,用戶工作站上的應(yīng)用要申請與特定組播關(guān)聯(lián)的組播主組會員資格。這種申請傳送到用戶的局域網(wǎng)路由器，如有必要，還要傳送到發(fā)送者和接收者的路由器。這一步完成,接收工作站的網(wǎng)絡(luò)接口卡開始\"偵聽\"與新組播組地址關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)鏈路層地址。廣域網(wǎng)路由器把請求進入的組播數(shù)據(jù)包送往局域網(wǎng)路由器,局域網(wǎng)路由器把主組地址變換成與它相關(guān)的數(shù)據(jù)鏈路層地址，并用這個地址建立報文。接收鏈路的網(wǎng)絡(luò)接口卡和網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序偵聽這個地址，把組播地址傳向TCP/IP協(xié)議堆棧，從而使數(shù)據(jù)適合用戶的應(yīng)用。
　 第三個問題是用戶主機在撤銷時要通知組播服務(wù)器。因為接收組播的用戶是被動的，撤銷時可能不通知服務(wù)器，這時服務(wù)器要在一定時間后向用戶提出詢問，實施問答程序，若無用戶應(yīng)答，服務(wù)器將主動撤銷相應(yīng)的路徑帶寬。
　 第四是要解決如何廣播問題。組播的程序如下：要解決組播路由以啟動網(wǎng)絡(luò)。對于路由器網(wǎng)，可利用傳統(tǒng)的路由協(xié)議，選擇路由。所選路由被路由器記憶下來，將來通過組播傳送數(shù)據(jù)時可沿用此路由。對于多層網(wǎng)絡(luò)，因為IP不具有低層網(wǎng)絡(luò)的拓撲知識，建立路由的效率很低，多層網(wǎng)中路由也難以達到全網(wǎng)整體優(yōu)化。對于標記交換網(wǎng)絡(luò)，因為路由器路由表傳送的數(shù)據(jù)包標頭字段以及ATM上的標記信息庫已通過標記聯(lián)編,將多層網(wǎng)絡(luò)的第2層與第3層捆綁在一起，IP可以識別、掌握全網(wǎng)拓撲，可利用傳統(tǒng)的路由協(xié)議選擇路由。要建立組播組，明確接收者。要建立組播樹，由與ＩＰ路由協(xié)議無關(guān)的組播協(xié)議構(gòu)建組播樹。組播樹的上游為組播服務(wù)器（路由器），按樹形分叉為各葉片，葉片即為組播路徑，葉尖抵達組播分組目的地。最后是進行數(shù)據(jù)復(fù)制，組播樹分叉處節(jié)點對轉(zhuǎn)發(fā)的組播包進行拷貝、分流。最后一跳，組播包登上局域網(wǎng)，以廣播方式傳送到子網(wǎng)內(nèi)各主機用戶。
　
　 7.4 組播路由技術(shù)
　 單播與組播有兩點不同：
　 組播時，可能在不同的網(wǎng)絡(luò)上有若干個地址相同的接受端。
　 組播通信會在網(wǎng)絡(luò)中周而復(fù)始的循環(huán)，直至這個包內(nèi)TTL字段為零，即所謂的\"反轉(zhuǎn)路徑轉(zhuǎn)發(fā)\"，必須有一個合理的組播路由協(xié)議結(jié)構(gòu)來禁止出現(xiàn)這種情況；路由器收到一個組播包時，就會查看這個組播包是否被一個接口接收，該接口位于組播包返回資源的最短路徑上。
　 為實現(xiàn)組播通信，就必須建立支持組播的路由協(xié)議，目前常用的組播路由協(xié)議有距離向量組播路由協(xié)議、協(xié)議無關(guān)密集模式組播協(xié)議與協(xié)議無關(guān)分散模式組播協(xié)議。
　
　 距離向量組播路由協(xié)議
　 DVMRP是一個適用于單個獨立系統(tǒng)的內(nèi)部網(wǎng)關(guān)協(xié)議，建立在\"路由信息協(xié)議\"（RIP）基礎(chǔ)上采用本身的動態(tài)路由協(xié)議來進行路由交換和路由表的構(gòu)建。一個DVMRP數(shù)據(jù)由兩部分組成：一個小的固定長度的IGMP格式的頭和一個被標記的數(shù)據(jù)流。DVMRP的基本操作包括四項處理：第一個是處理鄰居查找，用來查找直接接入一個普通網(wǎng)絡(luò)的具有DVMRP能力的其他已啟用的路由器。第二個是處理路由交換，與IGMP聯(lián)合，判斷是否需要在網(wǎng)絡(luò)上轉(zhuǎn)發(fā)組播包，或判斷是否禁止通信包到達一個網(wǎng)絡(luò)。最后兩個處理用于DVMRP動態(tài)的在一個網(wǎng)絡(luò)列表中增加或刪除一個或多個網(wǎng)絡(luò)。
　 一個支持DVMRP的路由器可以 一個物理接口直接連接到子網(wǎng)，或通過一個隧道接口連接到另外一個組播小島。隧道是用在被一些不支持組播的路由器隔開的兩個具有多路廣播能力的路由器之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)發(fā)送的一種方法。
　
　 協(xié)議無關(guān)組播協(xié)議（PIM）
　 PIM協(xié)議的發(fā)展目的是在Internet 上提供足夠規(guī)模的域間組播路由。PIM有兩種兼容的操作模式：密集模式和發(fā)散模式。
　 密集模式（PIM-DM）
　 此模式與DVMRP相似，都屬于密集模式協(xié)議，采用了DVMRP一樣的方式，建立PIM-DM環(huán)境中建造起來的基于資源的組播樹。PIM-DM獨立于網(wǎng)絡(luò)選擇的IP路由協(xié)議，\"協(xié)議無關(guān)組播\"由此而得名。
　 協(xié)議工作原理如下：路由器收到發(fā)自資源的一個組播包，對資源IP地址進行檢查，進而得知在\"反轉(zhuǎn)路徑轉(zhuǎn)發(fā)\"接口是否已收到該組播包。然后，路由器將該組播包流傳到除已收到該包的接口外的各接口。
　 PIM-DM適用于以下集中情況：
　 發(fā)送者和接收者非常接近，且只有一小部分發(fā)送者和大量的接收者。
　 組播的流量大。
　 組播是持續(xù)的。
　
　 協(xié)議無關(guān)組播協(xié)議----分散模式（PIM-SM）
　 與PIM-DM相似，兩者都是建立在組播路由協(xié)議基礎(chǔ)上用于決定RPF接口的協(xié)議。PIM-SM協(xié)議假定在網(wǎng)絡(luò)中接收者的人數(shù)很稀疏或者組播組被廣域網(wǎng)分割開。
　 PIM-SM適用于以下集中情況：
　 在一個組里接收者很少。
　 發(fā)送者和接收者被廣域網(wǎng)分開。
　 組播流量斷斷續(xù)續(xù)。