组播技术白皮书
关键词：组播，IGMP，IGMP Snooping，PIM，MBGP，MSDP，SSM Mapping
摘要：组播技术实现了IP网络中点到多点的高效数据传送，由于组播能够有效地节约网络带宽、降低网络负载，因此在实时数据传送、多媒体会议、数据拷贝、游戏和仿真等诸多方面都有广泛的应用。本文介绍了组播的基本概念和目前通用的组播协议，以及组播组网的基本方案。
缩略语：
缩略语英文全名中文解释
System 自治系统
AS Autonomous
Multicast 任意信源组播
ASM Any-Source
Router 自举路由器
BSR BootStrap
C-BSR Candidate-BSR 候选BSR
C-RP Candidate-RP 候选RP
DR Designated
Router 指定路由器
IANA Internet Assigned Numbers Authority 互联网编号分配委员会
IGMP Internet Group Management Protocol 互联网组管理协议
MBGP Multicast Border Gateway Protocol 组播边界网关协议
MP-BGP MultiProtocol Border Gateway Protocol 多协议边界网关协议
MSDP Multicast Source Discovery Protocol 组播源发现协议
PIM-DM Protocol Independent Multicast-Dense Mode 协议无关组播—密集模式
PIM-SM Protocol Independent Multicast-Sparse Mode 协议无关组播—稀疏模式
Point 汇集点
RP Rendezvous
RPF Reverse Path Forwarding 逆向路径转发
RPT Rendezvous Point Tree 共享树
SPT Shortest Path Tree 最短路径树
Multicast 指定信源组播
SSM Source-Specific
目录
1 概述 (3)
1.1 产生背景 (3)
1.2 技术优点 (3)
2 组播技术实现 (3)
2.1 组播地址机制 (4)
2.1.1 IP组播地址 (4)
2.1.2 IP组播地址到链路层的映射 (5)
2.2 组成员关系管理 (5)
2.2.1 IGMP (6)
2.2.2 IGMP Snooping (7)
2.3 组播报文转发 (7)
2.3.1 组播转发树 (7)
2.3.2 组播报文转发机制 (8)
2.4 组播路由协议 (8)
2.4.1 域内组播路由协议 (9)
2.4.2 域间组播路由协议 (10)
2.5 组播模型分类 (11)
3 典型组网应用 (12)
3.1 单域组播组网应用 (12)
3.2 跨域组播组网应用 (13)
3.2.1 PIM-SM/MBGP/MSDP方案 (13)
3.2.2 PIM-SM/隧道（MBGP&MSDP）方案 (14)
3.2.3 PIM-SM/隧道（PIM-DM）方案 (14)
3.3 组播穿越防火墙组网应用 (15)
4 总结和展望 (15)
1 概述
1.1 产生背景
传统的IP通信有两种方式：一种是在源主机与目的主机之间点对点的通信，即单
播；另一种是在源主机与同一网段中所有其它主机之间点对多点的通信，即广播。
如果要将信息发送给多个主机而非所有主机，若采用广播方式实现，不仅会将信息
发送给不需要的主机而浪费带宽，也不能实现跨网段发送；若采用单播方式实现，
重复的IP包不仅会占用大量带宽，也会增加源主机的负载。所以，传统的单播和广
播通信方式不能有效地解决单点发送、多点接收的问题。
组播是指在IP网络中将数据包以尽力传送的形式发送到某个确定的节点集合（即组
播组），其基本思想是：源主机（即组播源）只发送一份数据，其目的地址为组播
组地址；组播组中的所有接收者都可收到同样的数据拷贝，并且只有组播组内的主
机可以接收该数据，而其它主机则不能收到。
1.2 技术优点
组播技术有效地解决了单点发送、多点接收的问题，实现了IP网络中点到多点的高
效数据传送，能够大量节约网络带宽、降低网络负载。作为一种与单播和广播并列
的通信方式，组播的意义不仅在于此。更重要的是，可以利用网络的组播特性方便
地提供一些新的增值业务，包括在线直播、网络电视、远程教育、远程医疗、网络
电台、实时视频会议等互联网的信息服务领域。
2 组播技术实现
组播技术的实现需要解决以下几方面问题：
z组播源向一组确定的接收者发送信息，而如何来标识这组确定的接收者？——这需要用到组播地址机制；
z接收者通过加入组播组来实现对组播信息的接收，而接收者是如何动态地加入或离开组播组的？——即如何进行组成员关系管理；
z组播报文在网络中是如何被转发并最终到达接收者的？——即组播报文转发的过程；
z 组播报文的转发路径（即组播转发树）是如何构建的？——这是由各组播路
由协议来完成的。
2.1 组播地址机制
2.1.1 IP 组播地址
IP 组播地址用于标识一个IP 组播组。IANA 把D
类地址空间分配给组播使用，范围从224.0.0.0到
239.255.255.255。
图1 IP 组播地址格式
如图1所示，IP 组播地址前四位均为“1110”，而整个IP 组播地址空间的划分则如图2所示。
图2 IP 组播地址划分 z 224.0.0.0到224.0.0.255被IANA 预留，地址224.0.0.0保留不做分配，其它
地址供路由协议及拓扑查找和维护协议使用。该范围内的地址属于局部范畴，不论TTL 为多少，都不会被路由器转发；
z 224.0.1.0到238.255.255.255为用户可用的组播地址，在全网范围内有效。
其中232.0.0.0/8为SSM 组地址，而其余则属于ASM 组地址。有关ASM 和SSM 的详细介绍，请参见“2.5 组播模型分类”一节；
z 239.0.0.0到239.255.255.255为本地管理组播地址，仅在特定的本地范围内
有效，也属于ASM 组地址。使用本地管理组地址可以灵活定义组播域的范
围，以实现不同组播域之间的地址隔离，从而有助于在不同组播域内重复使
用相同组播地址而不会引起冲突。
说明：
224.0.1.0/24网段内的一些组播地址也被IANA预留给了某些组播应用。譬如，
224.0.1.1被预留给NTP（Network Time Protocol，网络时间协议）所使用。
2.1.2 IP组播地址到链路层的映射
说明：
本文只讨论以太网链路层协议的组播实现，其它链路层协议的组播实现并不作为本
文讨论的重点。
IANA将MAC地址范围01:00:5E:00:00:00～01:00:5E:7F:FF:FF分配给组播使用，
这就要求将28位的IP组播地址空间映射到23位的组播MAC地址空间中，具体的映
射方法是将组播地址中的低23位放入MAC地址的低23位，如图3所示。
图3IP组播地址到组播MAC地址的映射
由于IP组播地址的后28位中只有23位被映射到组播MAC地址，这样会有32个IP组
播地址映射到同一组播MAC地址上。
2.2 组成员关系管理
组成员关系管理是指在路由器/交换机上建立直联网段内的组成员关系信息，具体
说，就是各接口/端口下有哪些组播组的成员。
2.2.1 IGMP
IGMP运行于主机和与主机直连的路由器之间，其实现的功能是双向的：一方面，
主机通过IGMP通知路由器希望接收某个特定组播组的信息；另一方面，路由器通
过IGMP周期性地查询局域网内的组播组成员是否处于活动状态，实现所连网段组
成员关系的收集与维护。通过IGMP，在路由器中记录的信息是某个组播组是否在
本地有组成员，而不是组播组与主机之间的对应关系。
目前IGMP有以下三个版本：
z IGMPv1（RFC 1112）中定义了基本的组成员查询和报告过程；
z IGMPv2（RFC 2236）在IGMPv1的基础上添加了组成员快速离开的机制等；
z IGMPv3（RFC 3376）中增加的主要功能是成员可以指定接收或拒绝来自某些组播源的报文，以实现对SSM模型的支持。
以下着重介绍IGMPv2的原理。
图4IGMPv2的工作原理
如图4所示，当同一个网段内有多个IGMP路由器时，IGMPv2通过查询器选举机制
从中选举出唯一的查询器。查询器周期性地发送普遍组查询消息进行成员关系查
询，主机通过发送报告消息来响应查询。而作为组成员的路由器，其行为也与普通
主机一样，响应其它路由器的查询。
当主机要加入组播组时，不必等待查询消息，而是主动发送报告消息；当主机要离
开组播组时，也会主动发送离开组消息，查询器收到离开组消息后，会发送特定组
查询消息来确定该组的所有组成员是否都已离开。
通过上述机制，在路由器里建立起一张表，其中记录了路由器各接口所对应子网上
都有哪些组的成员。当路由器收到发往组G的组播数据后，只向那些有G的成员的
接口转发该数据。至于组播数据在路由器之间如何转发则由组播路由协议决定，而
不是IGMP的功能。
2.2.2 IGMP Snooping
IGMP是针对IP层设计的，只能记录路由器上的三层接口与IP组播地址的对应关
系。但在很多情况下，组播报文不可避免地要经过一些交换机，如果没有一种机制
将二层端口与组播MAC地址对应起来，组播报文就会转发给交换机的所有端口，
这显然会浪费大量的系统资源。
IGMP Snooping的出现就可以解决这个问题，其工作原理为：主机发往IGMP查询
器的报告消息经过交换机时，交换机对这个消息进行监听并记录下来，为端口和组
播MAC地址建立起映射关系；当交换机收到组播数据时，根据这样的映射关系，
只向连有组成员的端口转发组播数据。
2.3 组播报文转发
2.3.1 组播转发树
组播报文在网络中沿着树型转发路径进行转发，该路径称为组播转发树。它可分为
源树（Source Tree）和共享树（RPT）两大类：
1. 源树
源树是指以组播源作为树根，将组播源到每一个接收者的最短路径结合起来构成的
转发树。由于源树使用的是从组播源到接收者的最短路径，因此也称为最短路径树
（SPT）。对于某个组，网络要为任何一个向该组发送报文的组播源建立一棵树。
源树的优点是能构造组播源和接收者之间的最短路径，使端到端的延迟达到最小。
但付出的代价是，在路由器中必须为每个组播源保存路由信息，这样会占用大量的
系统资源，路由表的规模也比较大。
2. 共享树
以某个路由器作为路由树的树根，该路由器称为汇集点（RP），共享树就是由RP
到所有接收者的最短路路径所共同构成的转发树。使用共享树时，对应某个组网络
中只有一棵树。所有的组播源和接收者都使用这棵树来收发报文，组播源先向树根
发送数据报文，之后报文又向下转发到达所有的接收者。
共享树的最大优点是路由器中保留的路由信息可以很少，缺点是组播源发出的报文
要先经过RP，再到达接收者，经由的路径通常并非最短，而且对RP的可靠性和处
理能力要求很高。
2.3.2 组播报文转发机制
当路由器收到组播数据报文时，根据组播目的地址查找组播转发表，对报文进行转
发。与单播报文的转发相比，组播报文的转发相对复杂：在单播报文的转发过程
中，路由器并不关心报文的源地址，只关心报文的目的地址，通过其目的地址决定
向哪个接口转发；而组播报文是发送给一组接收者的，这些接收者用一个逻辑地址
（即组播地址）标识，路由器在收到组播报文后，必须根据报文的源地址确定其正
确的入接口（指向组播源方向）和下游方向，然后将其沿着远离组播源的下游方向
转发——这个过程称为逆向路径转发（RPF）。
在RPF执行过程中会利用原有的单播路由表确定上、下游的邻接节点，只有报文从
上游节点所对应的接口（称为RPF接口，即路由器上通过单播方式向该地址发送报
文的出接口）到达时，才向下游转发。RPF的主体是RPF检查，通过RPF检查除了
可以正确地按照组播路由的配置转发报文外，还可以避免可能出现的环路。路由器
收到组播报文后先对其进行RPF检查，只有检查通过才执行转发。
RPF检查的过程为：路由器在单播路由表中查找组播源或RP对应的RPF接口（使
用SPT时查找组播源对应的RPF接口，使用RPT时查找RP对应的RPF接口），如
果组播报文是从RPF接口接收下来的，则RPF检查通过，报文向下游接口转发；否
则，丢弃该报文。
2.4 组播路由协议
与单播路由一样，组播路由协议也分为域内和域间两大类：
z域内组播路由协议：根据IGMP协议维护的组成员关系信息，运用一定的组播路由算法构造组播分发树，在路由器中建立组播路由状态，路由器根据这
些状态进行组播数据包转发；
z域间组播路由协议：根据网络中配置的域间组播路由策略，在各自治系统间发布具有组播能力的路由信息以及组播源信息，使组播数据能在域间进行转
发。
2.4.1 域内组播路由协议
在众多域内组播路由协议中，PIM是目前较为典型的一个。按照转发机制的不同，
PIM可以分为DM（Dense Mode，密集模式）和SM（Sparse Mode，稀疏模式）
两种模式。
1. PIM-DM
在PIM-DM域中，运行PIM-DM的路由器周期性地发送PIM Hello消息，以发现邻接
的PIM路由器，进行叶子网络、叶子路由器的判断，并负责在多路访问网络中选举
DR——尽管PIM-DM本身并不需要DR，但如果PIM-DM域中的共享网络上运行了
IGMPv1，则需要选举出DR来充当共享网络上的IGMPv1查询器。
PIM-DM属于密集模式的组播路由协议，使用“推”模式传送组播数据，通常适用
于组播组成员相对比较密集的小型网络，其基本原理如下：
z PIM-DM假设网络中的每个子网都存在至少一个组播组成员，因此组播数据将被扩散到网络中的所有节点。然后，PIM-DM对没有组播数据转发的分支
进行剪枝，只保留包含接收者的分支。这种“扩散—剪枝”现象周期性地发
生，被剪枝的分支也可以周期性地恢复成转发状态。
z当被剪枝分支的节点上出现了组播组的成员时，该节点通过主动向其上游发送嫁接报文，从而由剪枝状态恢复成转发状态，以恢复对组播数据的转发。
2. PIM-SM
在PIM-SM域中，运行PIM-SM的路由器周期性地发送PIM Hello消息，以发现邻接
的PIM路由器，并负责在多路访问网络中选举DR。这里，DR负责为与其直连的组
成员向组播树根节点的方向发送加入/剪枝消息，或是将直连组播源的数据发向组
播分发树。
PIM-SM属于稀疏模式的组播路由协议，使用“拉”模式传送组播数据，通常适用
于组播组成员分布相对分散、范围较广的大中型网络，其基本原理如下：
z PIM-SM假设所有主机都不需要接收组播数据，只向明确提出需要组播数据的主机转发。PIM-SM实现组播转发的核心任务就是构造并维护RPT，RPT
选择PIM域中某台路由器作为公用的根节点RP，组播数据通过RP沿着
RPT转发给接收者；
z连接接收者的路由器向某组播组对应的RP发送加入报文，该报文被逐跳送达RP，所经过的路径就形成了RPT的分支；
z组播源如果要向某组播组发送组播数据，首先由与组播源侧DR负责向RP 进行注册，把注册报文通过单播方式发送给RP，该报文到达RP后触发建立
SPT。之后组播源把组播数据沿着SPT发向RP，当组播数据到达RP后，
被复制并沿着RPT发送给接收者。
2.4.2 域间组播路由协议
域间组播路由用来实现组播信息在AS之间的传递，目前比较成型的解决方案有：
z MBGP：用于在自治域之间交换组播路由信息；
z MSDP：用于在ISP之间交换组播源信息。
1. MBGP
域间路由的首要问题是路由信息（或者说可达信息）如何在自治系统之间传递，由
于不同的AS可能属于不同的运营商，因此除了距离信息外，域间路由信息必须包
含运营商的策略，这是与域内路由信息的不同之处。
组播的网络拓扑和单播拓扑有可能不同，这里既有物理方面的原因，也有策略方面
的原因。网络中的一些路由器可能只支持单播不支持组播，也可能按照策略配置不
转发组播报文。为了构造域间组播路由树，除了要知道单播路由信息外，还要知道
网络中哪些部分是支持组播的，即组播的网络拓扑情况。简而言之，域间的组播路
由信息交换协议应该满足下面的要求：
z能对单播和组播拓扑进行区分；
z有一套稳定的对等和策略控制方法。
目前使用最多的域间单播路由协议是BGP-4，由于BGP-4已满足后一个条件，而且
已被证明是一个有效的、稳定的单播域间路由协议，因此为了实现域间组播路由信
息的传递，合理的解决方案就是对BGP-4协议进行增强和扩展，而不是构建一套全
新的协议。在RFC 2858中规定了对BGP进行多协议扩展的方法，扩展后的BGP协
议（即MP-BGP，也写作BGP-4+）不仅能携带IPv4单播路由信息，也能携带其它
网络层协议（如组播、IPv6等）的路由信息，携带组播路由信息只是其中一个扩展
功能，称为组播BGP（MBGP）。
有了MBGP之后，单播和组播路由信息可以通过同一个进程交换，但是存放在不同
的路由表里。由于MBGP是BGP-4协议的一个增强版，因此BGP-4所支持的常见的
策略和配置方法都可以用到组播里。
2. MSDP
在基本的PIM-SM模式下，组播源只向本PIM-SM域内的RP注册，且各域的组播源
信息是相互隔离的，因此RP仅知道本域内的组播源信息，只能在本域内建立组播
分发树，将本域内组播源发出的组播数据分发给本地用户。而对于ISP来说，不希
望依靠其它ISP的RP转发组播流量，但同时又要求无论组播源的RP在哪里，都能
从组播源获取信息发给自己内部的成员。
MSDP就是为了解决多个PIM-SM域之间的互连而开发的一种域间组播解决方案，
用来发现其它PIM-SM域内的组播源信息。MSDP通过将某个域内的RP与其它域内
的RP建立MSDP对等体关系，以连通各PIM-SM域的RP，并利用这些对等体关系
交换组播源信息。
尽管MSDP是为域间组播开发的，但它在PIM-SM域内还有着一项特殊的应用——
Anycast RP（任播RP）。Anycast RP是指在同一PIM-SM域内通过设置两个或多
个具有相同地址的RP，并在这些RP之间建立MSDP对等体关系，以实现域内各RP
之间的负载分担和冗余备份。
2.5 组播模型分类
根据接收者对组播源处理方式的不同，组播模型分为以下两大类：
z ASM模型：即任意源组播模型。在ASM模型中，任一发送者都可作为组播源向某组播组地址发送组播信息，接收者通过加入由该组播组地址标识的组
播组以获得发往该组播组的组播信息。在ASM模型中，接收者无法预先知道
组播源的位置，但可以在任意时间加入或离开组播组。
z SSM模型：即指定信源组播模型。在现实生活中，用户可能只对某些组播源发送的组播信息感兴趣，而不愿接收其它源发送的信息。SSM模型为用户提
供了一种能够在客户端指定组播源的传输服务。
上一节所描述的组播路由协议构架主要针对ASM模型。在ASM模型下，接收者无
法选择组播源，只能被动地接收所有组播源的信息，而SSM模型的提出则为指定
源组播提供了解决方案。
SSM模型要求使用与ASM模型不同的组地址，通过PIM-SM直接在接收者与组播源
之间建立专用的组播转发路径。由于接收者可通过其它渠道（如广告咨询等）事先
了解组播源的地址，因此SSM模型无需RP，无需构建RPT，无需组播源注册过
程，也无需通过MSDP来发现其它PIM-SM域内的组播源。同时，SSM模型还要求
在接收者主机所在的网段，路由器能够了解主机加入组播组时所指定的组播源：
z如果接收者主机运行的是IGMPv3，可以在IGMPv3的报告报文中直接指定组播源的地址；
z如果某些接收者主机只能运行IGMPv1/v2，由于IGMPv1/v2的报告报文中无法指定组播源的地址，因此可以通过在路由器上配置SSM Mapping静态映
射规则，将IGMPv1/v2报告报文中所包含的（*，G）信息映射为（G，
INCLUDE，（S1，S2...））信息。
3 典型组网应用
3.1 单域组播组网应用
目前，PIM-SM是域内组播的公认标准。对于由一个自治域组成的网络，或者组播
仅在域内进行时，仅需在网络中运行PIM-SM即可。为了增强PIM-SM中RP的可靠
性，以及对网络中的组播流量进行分担，可在网络中选取若干RP，运行Anycast
RP，达到冗余备份及负载分担的目的。
使用PIM-SM协议的单域组播组网如图5所示。
DR
RP
PIM-SM
图5PIM-SM单域组播组网
3.2 跨域组播组网应用
3.2.1 PIM-SM/MBGP/MSDP方案
域间组播目前比较成型的解决方案是PIM-SM/MBGP/MSDP组合方案，它要求所有
的自治域都支持PIM-SM、MBGP和MSDP。如图6所示，在全网各自治域都运行
PIM-SM，域间运行MBGP和MSDP。
图6PIM-SM/MBGP/MSDP方案
该方案实际上是PIM-SM在域间环境下的扩展，如果把整个PIM-SM/MBGP/MSDP
组合方案机制看作PIM-SM，则所有域的RP的集合就是PIM-SM协议中的“RP”，
而该方案无非是增加了以下两个过程：
(1) 组播源信息在RP集合中的泛滥，以实现组播源和成员在“RP”点的会合；
(2) 域间组播路由信息的传递，目的是保证组播报文在域间的顺利转发。在上述
过程中，一个AS中的RP和接收端向另一个AS中的远端建立逆向路径的过
程中都需要用到MBGP传递的组播拓扑信息。
在该方案中，自治域边界路由器之间配置外部MBGP对等体，RP之间配置外部
MSDP对等体；自治域内部路由器之间根据需要配置内部MBGP对等体，内部RP
之间配置内部MSDP对等体，运行Anycast RP；所有的自治域都运行PIM-SM。域
内的组播路由和组播源信息收集工作由PIM-SM完成，域间则由MBGP传播组播拓
扑信息、MSDP传播组播源信息。
3.2.2 PIM-SM/隧道（MBGP&MSDP ）方案
如图7所示，在骨干网不支持或不运行组播的情况下，在城域网内部运行PIM-SM ，各个城域网的RP 与其它城域网RP 之间通过隧道构成虚拟网络，在此虚拟网络中运行PIM-SM 、MBGP 和MSDP 。这种方案的优势是不要求骨干支持PIM-SM 、MBGP 和MSDP ，组播流量对骨干网络来说是透明的，可以避免组播报文转发对设备性能造成的影响。缺点是要求RP 之间既要支持PIM-SM ，还要支持MBGP 和MSDP 隧道，配置和管理繁琐、对设备要求较高。 DR
RP
PIM-SM
MBGP&MSDP 隧道PIM-SM PIM-SM PIM-SM
图7 PIM-SM/隧道（MBGP&MSDP ）方案
3.2.3 PIM-SM/隧道（PIM-DM ）方案
如图8所示，在骨干网不支持或不运行组播的情况下，城域网内部运行PIM-SM ，各个城域网的RP 与其它城域网的RP 之间通过隧道构成虚拟网络，在此虚拟网络中运行PIM-DM 。这种方案的优势是不要求骨干支持PIM-SM 、MBGP 和MSDP ，组播流量对骨干网络透明，因此也不需要在骨干上保存大量的组播路由状态；缺点是RP 之间运行PIM-DM ，组播流量定期扩散可能会造成骨干网的带宽浪费。
DR
RP
PIM-SM
PIM-DM 隧道PIM-SM PIM-SM PIM-SM
图8 PIM-SM/隧道（PIM-DM ）方案
3.3 组播穿越防火墙组网应用
如图9所示，当多个组播网段之间跨越一个不支持组播的网络（如Internet ），或者防火墙上配置了NAT 或IPSec VPN 时，防火墙不能与对端设备建立PIM 邻居关系并生成组播路由。在这种情况下，通过配置GRE 隧道可以将各分离的组播网段连接成起来，实现组播的应用。
图9 组播穿越防火墙组网
4 总结和展望
组播技术从1988年提出至今已经历了20年的发展，许多国际组织对组播的技术研
究和业务开展进行了大量的工作。在IP网络中多媒体业务日渐增多的情况下，组播技术为多媒体业务的开展提供了传输基础。
组播技术涵盖了从地址方案、成员管理和路由建立等各个方面，其中组播地址的分配方式、域间组播路由以及组播安全等仍是研究的热点。从目前的情况看，组成员管理技术普遍采用IGMPv2；PIM-SM因其良好的扩展性以及从RPT向SPT切换的能力而成为域内组播路由技术的首选；域间组播路由协议现阶段普遍采用PIM-SM/MBGP/MSDP的组合方案。
组播技术可以提供包括流媒体、视频会议、IPTV等在内的各种宽带增值业务，但这些业务的顺利开展还依赖于有效的业务管理、监控及安全控制。结合在业务运营管理方面的理解和经验积累，H3C公司提供不断完善的可运营、可管理的组播解决方案，我们将继续致力于推动组播技术的发展、组播业务的普及和功能的完善。
Copyright ?2004-2008 杭州华三通信技术有限公司版权所有，保留一切权利。
非经本公司书面许可，任何单位和个人不得擅自摘抄、复制本文档内容的部分或全部，并不得以任何形式传播。
本文档中的信息可能变动，恕不另行通知。
自组网的组播技术 组播(Multicast) 远程教学、视频会议、Internet电视、网络游戏 只有少数的发送源 存在大量的信息接收者 传统的单播通信一个发送方只能向一个接收 方传输分组
自组网的组播技术 传统解决方法 组播单播化 在基于IPv4的基础上建立的虚拟组播网络 隧道 具有组播功能的节点组
自组网的组播技术 13.1 组播传送基础 1.组播的概念 什么是组播？ 点对点的分组传播方式 当有多台主机同时成为一个分组的接收者，为减少带宽和 CPU负担，组播是最佳选择 组播如何工作 源主机发出的报文以组播地址作为目的地址 网络中的其他主机需要该报文，则申请加入该组，以接受 报文 组播的优势 如用单播发送一个相同报文到多个目的主机，则将串行的 逐项发送，有的实时数据则无法等待
自组网的组播技术 13.1 组播传送基础 1.组播的概念 组播的优势 如用单播发送一个相同报文到多个目的主机，则将串行的 逐项发送，有的实时数据则无法等待 组播和广播的区别 当有多台主机需要接收相同报文时 广播是把报文传送到网内每个主机上，不管这个主机是否 需要该报文，浪费资源 组播则利用组员和组之间关系维护机制，可明确某个子网 内，是否有对该报文有需要的主机，没有则不转发
自组网的组播技术 13.1 组播传送基础 2.组播协议 组播协议的要素 组的管理和维护 网络设备及其子网有一套协议或机制保证网络设备知道子 网中，以保证网络设备知道哪些主机属于一个特定组 组播报文的路由 发现上游接口（离源最近的接口,与源最短路径的路由器） 决定真正的下游接口 路由器知道其上下游接口，则将会完成组播树 根是源主机直连的路由器 数枝是通过协议发现有组员的子网直连的路由器 管理组播树
TCP/IP路有技术卷二——组播笔记 IGMP协议 总共有三种版本，版本1、版本2和版本3。可以通过命令ip igmp version修改； 三层协议，与ICMP一样，封装在IP包中，协议号为2 。IGMP为linklocal的，其TTL值为1； IGMPv2 主机功能总共有三种消息类型: 1.Membership Report 由主机发出，显式表示希望加入一个组播组，或者用来响应路由器的 Membership Query。其目的地址时这个组播组的地址。为保证路由器可靠收到，主机一般发送一个或者两个复制的报告；网络中其他同组主机在接收到一个主机发送的Membership Report后，就不再发送相同报告了； 2.version 1 Membership Report 与1类消息一样，用来兼容版本一； 3.leave group 用来推出一个组，其中包含退出组的组播地址，但是目标地址为224.0.0.2。当接收到这个消息时，路由器会发送查询来检测网络中是否还有组员； IGMPv2 路由器功能 1．General Query 用来查询网络中是否有组员，周期性发送，默认周期为60s。目标地址为224.0.0.1。可通过命令ip igmp query-interveal 来修改。如果在3次查询（3 min ）内没有收到相应的话，则认为网络中没有相关组员；此查询包含一个max-response-time，规定主机相应这个查询的最长的等待时间，默认10s 中。可通过命令ip igmp query-max-response-time修改。 2．Group-specific Query 当路由器收到一个leave group消息时，发送group-specific query消息来查询网络中是否还有其他组员。目标地址为这个组播组的组播地址；一般路有器会每 1 秒发送两个查询来保证所有主机能正确接收到； 当网络中有多个路由器时，通常是lan 网络，则会选举出来一个指定路由器，通过接受其他路由器发送的查询，路由器会通过ip地址进行选举，一般ip 地址较小的成为指定路由器。非指定路由器停止发送。如果在查询时间间隔2倍时间（120s）内没有收到查询的话，则证明指定路由器出现问题，选举出来一个新的指定路由器。可通过命令ip igmp querier-timeout 进行修改；
组播原理 第一章概述 随着数据通信技术的不断发展，各项基于数据通信技术的业务层出不穷，FTP，HTTP， SMTP等传统的数据通信业务已经不能满足人们对信息的需求，视频点播，远程教学，新闻发布，网络电视等新型业务也逐渐发展起来，并被引入数据通信网络。 这些新型业务的特点是，有一个服务器（我们把这个服务器称为媒体流服务器）在发布信息，而接收端数量很大，可能有成千上万个，而且具体数目不固定。在这种方式下，我们可以使用传统的客户服务器 （C/S ）模型解决，按照下面的思路： 1。在媒体流服务器上启动媒体流播放进程，作为服务器； 2。客户端每当想接受某个媒体流服务器的数据的时候，通过给出该媒 体流服务器的IP 地址，来跟该媒体流服务器建立连接（比如，TCP 连接等）； 3。媒体流服务器维护一个客户列表，采用轮循的方式向每个客户发送 媒体流。 可以看出，这样的解决方案有两个缺陷： 1。客户数目很大的时候，媒体流服务器就有可能承受不了，因为这种 媒体流跟传统的窄带业务（比如HTTP等）不同，它需要很高的带宽 来传输，而且服务器还必须维护每个客户的信息； 2。严重浪费网络资源，相同的数据可能在网上传播了很多次，在一些 带宽较低的链路上，可能引起严重的通信瓶径。 在这个时候，我们自然而然的想起了组播。这种技术最适合上面的这些新型业务。因为组播通信有下列优点： 1。媒体流服务器不必知道某个客户端的存在，它只管把媒体流以组播 地址播放出去即可，而且仅仅播放一份； 2。媒体流数据在网上仅仅传送一份即可，即使有成千上万个客户端；
3。客户端不必向媒体流服务器注册，如果想接收某个媒体流服务器的 数据，仅仅加入该媒体流服务器所播放的数据所在的多播组即可。 组播技术从提出到现在，它的一些标准和技术已经相当完善了，但推广还不是十分广 泛，尤其是在我国，人们对组播的认识还处于一个朦胧的阶段，更谈不上规模应用。为了让 大家尽快的了解组播技术，我们在本文中给出一些学习指引，主要有下列内容： 1。组播基础概念，这些概念是深入学习组播的最基础的东西，如果对这些基础概念不 了解，学习组播将是一句空话； 2。流行组播协议，在文中我们不具体分析哪种组播协议，而给出组播协议的一些共性， 并列举了目前比较流行的组播协议和它的应用场合； 3。列举了一些参考资料，这些资料按照不同的读者层次列举，既有面向组播专家的高级论题，也有面向初学者的入门文章。 总之，本文是面向组播初学者的，如果你从没有接触过组播技术，那么仔细的阅读本文并掌握介绍的一些基本概念，然后参考文中列举的其他文章，将会是一种良好的学习路径。如果您是一位组播技术方面的专家，阅读本文也不无裨益，您可以从不同的角度来了解组播的基础概念，也可以参考文中提到的其他组播文章，相信对您也是有好处的。
IPTV又称为网络电视、宽带电视，是利用宽带网络为用户提供交互式服务的一种业务。通过IPTV业务，用户可以得到高质量（接近DVD水平）的数字媒体服务，可以自由选择宽带IP网的视频节目，实现媒体提供者和媒体消费者的实质性互动。 IP组播 在ADSL上实现IPTV业务是基于IP组播技术的。组播技术是一种点到多点的网络技术，其目的是减轻网络负载和媒体服务器的负担。组播方式分为静态组播和动态组播，由于实际应用中用户的需求总是变化的，所以在IPTV中一般采用动态组播。 1. 组播协议 从协议角度讲，在IP组播中用到的协议由两部分组成：运行在主机与组播路由器之间的路由协议IGMP （Internet Group Management Protocol）和运行在各个组播路由器之间的组播路由协议，如PIM－SM、PIM－DM、MSDP和DVMRP等。 IP组播的实现主要是基于IGMP协议的，IGMP协议是第三层协议，是TCP/IP的标准之一，所有接收IP组播的机器都需要IGMP。 2. 组播地址 从通信层次上讲，IP组播分为两个层面：IP组播和以太网组播。根据IANA（Internet Assigned Number Authority）规定，组播报文的地址使用D类IP地址，其范围从224.0.0.0到239.255.255.255。组播MAC地址的高24bit固定为0x015e，同时需要注意的是组播地址都只能作为目的地址，而不能作为源地址来使用。IP组播地址和MAC地址以一种映射关系相关联，MAC地址的低23位映射为组播MAC的低23位，如图一所示。组播MAC 地址和组播IP地址的这种映射关系不是唯一对应的，因为在32位IP组播地址可以变化的28bit中只映射了其中的23bit，还剩下5bit是可以自由变化的，所以每32个IP组播地址映射一个组播MAC地址。 DSLAM上实现IP组播基本原理 1. DSLAM简介 DSLAM（数字用户线路接入复用器）是ADSL系统中的局端设备，其功能是接纳所有的DSL线路，汇聚流量，相当于一个二层交换机。 DSLAM从产生到现在大致经历了三个阶段，各阶段的区别在于交换内核，上联口以及由此引起的不同QoS，具体如表一所示。 2. IGMP Proxy和IGMP Snooping 由于采用了不同的交换内核和上联口，因此在DSLAM上进行IP组播可以采用IGMP Proxy和IGMP Snooping 两种方式。 IGMP Proxy的实现机理：DSLAM靠拦截用户和路由器之间的IGMP报文建立组播表，Proxy设备的上联端口执行主机的角色，下联端口执行路由器的角色； IGMP Snooping的实现机理：DSLAM以侦听主机发向路由器IGMP成员报告消息的方式，形成组成员和交换机端口的对应关系，DSLAM则根据该对应关系，将收到的组播数据包转发到组成员的端口。
组播技术白皮书 摘要 IP组播技术实现了 IP 网络中点到多点的高效数据传送因为组播能够有效地节约网络带宽降低网络负载所以在实时数据传送多媒体会议数据拷贝 游戏和仿真等诸多方面都有广泛的应用本文介绍了组播的基本概念和目前通用 的组播协议以及组播组网的基本方案并针对组播业务需求和运营过程中面临 的问题提出了电信级的可运营可管理的“受控组播”解决方案包括信源管 理用户管理和组播安全控制等方面的内容 关键词 组播运营管理受控组播IGMP DVMRP PIM-SM PIM-DM MBGP MSDP 1组播概述 1.1组播技术的产生原因 传统的IP通信有两种方式第一种是在一台源IP主机和一台目的 IP主机之间进行即单播unicast第二种是在一台源IP 主机和网络中所有其它的 IP 主机之间进行即广播broadcast如果要将信息发送给网络中的多个主机而 非所有主机则要么采用广播方式要么由源主机分别向网络中的多台目标主机 以单播方式发送IP 包采用广播方式实现时不仅会将信息发送给不需要的主机而浪费带宽也可能由于路由回环引起严重的广播风暴采用单播方式实现时 由于IP 包的重复发送会白白浪费掉大量带宽也增加了服务器的负载所以传统的单播和广播通信方式不能有效地解决单点发送多点接收的问题 I P组播是指在IP 网络中将数据包以尽力传送best-effort的形式发送到 网络中的某个确定节点子集这个子集称为组播组multicast group IP 组 播的基本思想是源主机只发送一份数据这份数据中的目的地址为组播组地
址组播组中的所有接收者都可接收到同样的数据拷贝并且只有组播组内的主 机目标主机可以接收该数据网络中其它主机不能收到组播组用 D 类 IP 地址224.0.0.0 239.255.255.255来标识 1.2组播技术的市场前景 I P 组播技术有效地解决了单点发送多点接收的问题实现了IP网络中点到 多点的高效数据传送能够大量节约网络带宽降低网络负载作为一种与单播 和广播并列的通信方式组播的意义不仅在于此更重要的是可以利用网络的 组播特性方便地提供一些新的增值业务包括在线直播网络电视远程教育 远程医疗网络电台实时视频会议等互联网的信息服务领域 组播从 1988 年提出到现在已经经历了十几年的发展许多国际组织对组播的技术研究和业务开展进行了大量的工作随着互联网建设的迅猛发展和新业务的 不断推出组播也必将走向成熟尽管目前端到端的全球组播业务还未大规模开 展起来但是具备组播能力的网络数目在增加一些主要的 ISP 已运行域间组播 路由协议进行组播路由的交换形成组播对等体在 IP 网络中多媒体业务日渐增多的情况下组播有着巨大的市场潜力组播业务也将逐渐得到推广和普及 2组播技术的基本原理 组播技术涵盖的内容相当丰富从地址分配组成员管理到组播报文转发路由建立可靠性等诸多方面下面首先介绍组播协议体系的整体结构之后从 组播地址组播成员管理组播报文转发域内组播路由和域间组播路由等几个 方面介绍有代表性的协议和机制 2.1组播协议体系结构 根据协议的作用范围组播协议分为主机-路由器之间的协议即组播成员管 理协议以及路由器-路由器之间协议主要是各种路由协议组成员关系协议包括 IGMP互连网组管理协议组播路由协议又分为域内组播路由协议及域间组播路由协议两类域内组播路由协议包括 PIM-SM PIM-DM DVMRP 等协议域间组播路由协议包括 MBGP MSDP 等协议同时为了有效抑制组播数据在二层网络 中的扩散引入了 IGMP Snooping 等二层组播协议
实验：常见的9个网络命令 1．ping命令 ping是个使用频率极高的实用程序，主要用于确定网络的连通性。这对确定网络是否正确连接，以及网络连接的状况十分有用。简单的说，ping就是一个测试程序，如果ping 运行正确，大体上就可以排除网络访问层、网卡、Modem的输入输出线路、电缆和路由器等存在的故障，从而缩小问题的范围。 ping能够以毫秒为单位显示发送请求到返回应答之间的时间量。如果应答时间短，表示数据报不必通过太多的路由器或网络，连接速度比较快。ping还能显示TTL（Time To Live，生存时间）值，通过TTL值可以推算数据包通过了多少个路由器。 (1) 命令格式 ping 主机名 ping 域名 ping IP地址 如图所示，使用ping命令检查到IP地址210.43.16.17的计算机的连通性，该例为连接正常。共发送了四个测试数据包，正确接收到四个数据包。 (2) ping命令的基本应用 一般情况下，用户可以通过使用一系列ping命令来查找问题出在什么地方，或检验网
络运行的情况。 下面就给出一个典型的检测次序及对应的可能故障： ① ping 127.0.0.1 如果测试成功，表明网卡、TCP/IP协议的安装、IP地址、子网掩码的设置正常。如果测试不成功，就表示TCP/IP的安装或设置存在有问题。 ② ping 本机IP地址 如果测试不成功，则表示本地配置或安装存在问题，应当对网络设备和通讯介质进行测试、检查并排除。 ③ ping局域网内其他IP 如果测试成功，表明本地网络中的网卡和载体运行正确。但如果收到0个回送应答，那么表示子网掩码不正确或网卡配置错误或电缆系统有问题。 ④ ping 网关IP 这个命令如果应答正确，表示局域网中的网关路由器正在运行并能够做出应答。 ⑤ ping 远程IP 如果收到正确应答，表示成功的使用了缺省网关。对于拨号上网用户则表示能够成功的访问Internet（但不排除ISP的DNS会有问题）。 ⑥ ping localhost local host是系统的网络保留名，它是127.0.0.1的别名，每台计算机都应该能够将该名字转换成该地址。否则，则表示主机文件（/Windows/host）中存在问题。 ⑦ ping https://www.doczj.com/doc/b113290192.html,（一个著名网站域名） 对此域名执行Ping命令，计算机必须先将域名转换成IP地址，通常是通过DNS服务器。如果这里出现故障，则表示本机DNS服务器的IP地址配置不正确，或它所访问的DNS服务器有故障 如果上面所列出的所有ping命令都能正常运行，那么计算机进行本地和远程通信基本上就没有问题了。但是，这些命令的成功并不表示你所有的网络配置都没有问题，例如，某些子网掩码错误就可能无法用这些方法检测到。 （3）ping命令的常用参数选项 ping IP -t：连续对IP地址执行ping命令，直到被用户以Ctrl+C中断。 ping IP -l 2000：指定ping命令中的特定数据长度（此处为2000字节），而不是缺
一、什么是组播 1．什么是组播？ 组播是一种数据包传输方式，当有多台主机同时成为一个数据包的接受者时，出于对带宽和CPU负担的考虑，组播成为了一种最佳选择。 2．组播如何进行工作？ 组播通过把224.0.0.0-239.255.255.255的D类地址作为目的地址，有一台源主机发出目的地址是以上范围组播地址的报文，在网络中，如果有其他主机对于这个组的报文有兴趣的，可以申请加入这个组，并可以接受这个组，而其他不是这个组的成员是无法接受到这个组的报文的。 3．组播和单播的区别？ 为了让网络中的多个主机可以同时接受到相同的报文，如果采用单播的方式，那么源主机必须不停的产生多个相同的报文来进行发送，对于一些对时延很敏感的数据，在源主机要产生多个相同的数据报文后，在产生第二个数据报文，这通常是无法容忍的。而且对于一台主机来说，同时不停的产生一个报文来说也是一个很大的负担。 如果采用组播的方式，源主机可以只需要发送一个报文就可以到达每个需要接受的主机上，这中间还要取决于路由器对组员和组关系的维护和选择。 4．组播和广播的区别？ 如同上个例子，当有多台主机想要接收相同的报文，广播采用的方式是把报文传送到局域网内每个主机上，不管这个主机是否对报文感兴趣。这样做就会造成了带宽的浪费和主机的资源浪费。而组播有一套对组员和组之间关系维护的机制，可以明确的知道在某个子网中，是否有主机对这类组播报文感兴趣，如果没有就不会把报文进行转发，并会通知上游路由器不要再转发这类报文到下游路由器上。 众所周知的D类IP地址 D类地址用途 224.0.0.1 在一个子网上的所有主机 224.0.0.2 在一个子网上的所有路由器 224.0.0.4 所有DVMRP协议的路由器 224.0.0.5 所有开放最短路径优先（OSPF）路由器 224.0.0.6 所有OSPF指定路由器 224.0.0.9 所有RIPv2路由器 224.0.0.13 所有PIM协议路由器 224.0.0.0-224.0.0.255 保留作本地使用，做管理和维护任务 239.0.0.0-239.255.255.255 留用做管理使用 二、组播协议的要素 通过和广播，单播的数据传输方式的比较，我们可以发现组播中最关键的两个部分：1．组的管理和维护 在组播这套协议中，在网络设备和所连接的子网需要有一套协议或机制来保证网络设备知道所连接的子网中，有多少台主机属于一个特定的组。 组播地址的分配 组播地址的动态分配： SDR (Session Directory Tool)技术允许应用程序在建立新的会话时随意选用组播地址，通过冲突检测技术避免地址的重复使用，这种方法适用于初期应用较少的MBONE
组播技术应用研究 摘要：在科学技术飞速发展的时代，网络点播、网络视频会议、远程课堂等应用在我们生活中越来越普及。然而，薄弱的网络科学技术，已经没有办法适应技术的发展。组播技术的应用，可以节省带宽，控制网络流量，减少了服务器和CPU负载，消除了流量的冗余，解决了多个接收者同时访问少数服务器资源时，服务器出现的一些问题。 本文分为五个部分： 第一部分，介绍了组播技术的研究背景和意义。 第二部分，介绍了组播的相关概念。它加快数据的传送速度，避免网络的拥塞[1]。 第三部分，介绍了组播的相关协议。分为组播成员的管理协议、路由的协议。组播的路由协议分为：域内的组播的路由的协议，域间的组播的路由的协议。 第四部分，做一个域内二、三层组播实验，并配置和测试。 第五部分，介绍了基于组播技术的网络视频会议。多方的网络视频会议，组播能降低A(N-1)倍的带宽的使用长度[2]。 关键词：组播；组播协议；域内二、三层组播；网络视频会议 Multicast Applied Research Abstract: In the era of rapid development of science and technology, the network demand, network video conference, remote classroom and other applications in our lives more and more popular. However, a weak network of science and technology, has no way to adapt to technological developments. Application of multicast technology, can save bandwidth, control network traffic, reducing the server and CPU load, eliminating redundant traffic, to solve simultaneous access to multiple recipients few server resources, server problems occur. This paper is divided into five parts: The first part introduces the background and significance of multicast technology. The second part introduces the concept of multicast. It accelerates data transfer rate to avoid network congestion [1]. The third part introduces the multicast related agreements. Members are divided into multicast management protocol, routing protocol. Multicast routing protocols are divided into: the domain multicast routing protocol, multicast inter-domain routing protocol. The fourth part, do a domain two, three multicast test, and configuration and testing. The fifth part introduces network based multicast video conferencing. Multi-network video conferencing, multicast can reduce A (N-1) times the bandwidth usage length [2]. Keywords: multicast; multicast protocols; within two, three multicast; video conference 目录 1绪论 (2) 1.1研究背景 (2) 1.2现状与发展趋势 (2) 1.3研究目的及意义 (2) 2组播概述 (2) 2.1组播的概念以及原理 (2) 2.2组播模型 (3) 2.3组播技术体系结构 (3) 3组播相关协议 (3) 3.1组播组管理协议 (3) 3.2组播转发机制 (5) 3.3组播路由协议 (7) 4域内二、三层组播的配置实验 (7) 1
2005-05-08 华为三康机密，未经许可不得扩散 第1页, 共21页 文档编号 Document ID 密级 Confidentiality level 内部公开 文档状态 Document Status 华为三康技术有限公司 Huawei-3Com Technologies Co., Ltd. 共21页 Total 21pages 组播侦听发现（MLDv1） 协议详解_RFC2710 拟制 Prepared by 范 磊 Date 日期 2005-05-08 评审人 Reviewed by 吴频 Date 日期 yyyy-mm-dd 批准 Approved by 陈国华 Date 日期 yyyy-mm-dd 华为三康技术有限公司 Huawei-3Com Technologies Co., Ltd. 版权所有 侵权必究 All rights reserved
2005-05-08 华为三康机密，未经许可不得扩散 第2页, 共21页 修订记录Revision record 日期 Date 修订版本Revision version 修改描述 change Description 作者 Author 2005-05-08 1.00 初稿完成 initial transmittal 范 磊
目录Table of Contents 1MLDv1简介 (5) 2消息格式 (5) 2.1代码（Code） (6) 2.2校验和（Checksum） (7) 2.3最大响应延迟（Maximum Response Delay） (7) 2.4保留（Reserved） (7) 2.5组播地址（Multicast Address） (7) 2.6其他区域（Other fields） (7) 3协议描述 (8) 4节点状态转换图 (10) 5路由器状态转换图 (14) 6定时器及其缺省值列表 (19) 6.1健壮性变量（Robustness Variable） (19) 6.2查询间隔（Query Interval） (20) 6.3查询响应间隔（Query Response Interval） (20) 6.4组播侦听者间隔（Multicast Listener Interval） (20) 6.5其他查询器存在间隔（Other Querier Present Interval） (20) 6.6启动查询间隔（Startup Query Interval） (20) 6.7启动查询次数（Startup Query Count） (21) 6.8最后侦听者查询间隔（Last Listener Query Interval） (21) 6.9最后侦听者查询次数（Last Listener Query Count） (21) 6.10主动报告间隔（Unsolicited Report Interval） (21) 7消息目的地址 (21) 2005-05-08 华为三康机密，未经许可不得扩散第3页, 共21页
单播：网络中传输的信息量与需要该信息的用户量成正比。多份内容相同的信息发送给不同用户，对信源及网络带宽都将造成巨大压力 广播：无需接收信息的主机也将收到该信息，这样不仅信息安全得不到保障，且会造成同一网段中信息泛滥 组播：有效地解决了单播和广播在点到多点应用中的问题。组播源只发送一份数据，数据在网络节点间被复制、分发，且只发送给需要该信息的接收者 传统点到点应用：（传统的电子邮件、WEB、网上银行等） 特点：1.服务提供端以单个用户为单位提供服务（同时只有一个数据发送者和接收者） 2.不同用户与服务提供端的通信数据存在差异 两个通信实体之间的通信过程如下： 1.Server封装数据包并发出，其中源IP为自身IP，目的IP为远端Client地址，源MAC为自身MAC地址，目的MAC为网关路由器的MAC地址。 2.网关路由器收到数据包，解封装后根据目的IP查找路由表，确定去往目的IP的下一跳地址及出接口。重新封装源数据包，从相应出接口发给下一跳设备继续转发。 3.经过路由器的多次逐条转发，数据包到达Client所在网络，Client收到数据后，对数据包进行解封装并交由本机上层应用协议处理。 新型点到多点应用：（在线直播、网络电视、视频会议等） 特点：1.服务提供端以一组用户为单位提供服务 2. 同组用户与服务提供端的通信数据无差异 3.对信息安全性、传播范围、网络带宽提出了较高的要求 部署方式： 1.单播：在一台源IP主机和一台目的IP主机之间进行（网络上绝大部分的数据都是以单播的形式传输的，例如电子邮件收发、网上银行都是采用单播实现的）（逐跳） 特点： 1.一份单播报文，使用一个单播地址作为目的地址，若网络中存在N个接收者，则Source需要发送N份单播报文 2.网络为每份单播报文执行独立的数据转发，形成一条独立的数据传送通路 缺陷： 1.重复流量过多 2.消耗设备和链路带宽资源 3.难以保证传输质量 2.广播：一台源IP主机和网络中所有其它的IP主机之间进行，属于一对所有的通讯方式，所有主机都可以接收到（不管是否需要） 特点：1.一份广播报文，使用一个广播地址作为目的地址。 2.不管是否有需求，保证报文被网段中的所有用户主机接收 缺点：只能在一个网段 1.地域范围限制 2.安全性无法保障 3.有偿性无法保障
组播技术研究 曹佳 鲁士文 摘要 本文从组播路由、组播安全可靠性、组播拥塞控制等方面论述了IP 组播的研究现状和相关标准。为了解决IP 组播过于依赖底层网络基础设施的问题，现在应用层组播已成为一个新的研究热点，本文也叙述了应用层组播的发展状况。 关键字 IP 组播、应用层组播、组播路由、组播安全可靠性、组播协议 1 引言 随着网络技术的不断发展，FTP 1、HTTP 2、SMTP 3等传统数据业务已经难以满足人们对信息业务的需求，视频点播、远程教学、新闻发布、视频会议等业务在应用中变得日益重要。这类业务的特点是，信息在一个组内以一对多或者多对多的形式进行传输。例如新闻发布-信息由一个服务器发布，大量不固定的接收端接收。如果采用单播方式来传输这些信息(如图1(a))，那么发送源就必须维护每个客户信息。当客户数目很多时，对于发送源来说还需要很高的传输速率。另外，相同的数据可能在同一个链路上传输多次，消耗大量的网络带宽。因此需要一种专门的组传输机制，这就是组播。组播可以在网络的各个层次上实现：物理层（例如，卫星、以太网）、网络层（IP 组播）(如图1(b))、应用层（覆盖组播/应用层组播）(如图1(c))。本文主要叙述IP 组播和覆盖组播这两种传输机制。 （a ）单播 （b ）IP 组播 （c ）覆盖组播 图1 组通讯的单播、IP 组播、应用层组播实现示意图 1 File Transfer Protocol 2 HyperText Transfer Protocol 3 Simple Mail Transfer Protocol
2 IP组播 目前致力于组播研究的国际研究组织很多，其中IETF（Internet工程任务组）下属的组播工作组有：IDMR4、PIM5、MSEC6、RMT7、MAGMA8和SSM9。IDMR工作组致力于完成域间的组播路由；PIM工作组主要研究域内组播路由；MSEC工作组主要研究组播安全方面的内容，保证只有合法成员才可以得到组通讯内容，合法的组成员可以进行源认证和内容认证、抵抗拒绝服务攻击、组密钥管理和组策略管理；RMT工作组负责可靠组播传输的标准化工作；MAGMA 工作组研究组播和任播（anycast）机制，其中涉及组播成员的认证、访问控制等等，这一点与MSEC工作组的工作类似；SSM工作组负责定义特定信源组播机制。这些工作组的分工不是十分明显。比如负责组播安全的MSEC通常需要与具体实现安全的IPSec等工作组交融，与诸如PIM, RMT, IDRM, MAGMA工作组进行联系。总体上，根据这些工作组的分工可以将组播的研究领域大致分成：组播路由、安全组播、可靠组播和特定源组播。表1列出了几个典型的RFC(Request For Comments)文件，详细信息可参考 https://www.doczj.com/doc/b113290192.html,/rfcs/np.html。 表1 几个典型的关于组播的RFC文件 领域RFC 描述 组管理RFC 3376 IGMPv310 组播路由RFC 2362 PIM-SM11 RFC 2189 CBTv212 RFC 1075 DVMRP13 RFC 1584 MOSPF14 RFC 3913 BGMP15 安全组播RFC 1949 可扩展的密钥发布 RFC 2627 组播的密钥管理 RFC 3740 安全组播框架 RFC 3830 MIKEY16 支持多媒体传输的密钥管理 可靠组播RFC 3453 基于FEC17的可靠组播 RFC 3048 针对大量数据传输的可靠组播 指定源组播协议RFC 3569 指定源组播协议概述 IP组播技术是一项很实用的技术，有众多的厂商和Internet业务提供商参与推动这项技术的发展。他们还成立了一个论坛型的组织“IP组播倡议组织（IPMI）”。成员包括差不多 4Internet-Draft Multicast Remnants 5Protocol Independent Multicast 6Multicast Security 7Reliable Multicast Transport 8Multicast & Anycast Group Membership 9Source-Specific Multicast 10IGMP: Internet组管理协议 11稀疏模式协议无关组播 12CBT: Core-Based Tree 13Distance Vector Multicast Routing Protocol 14Multicast Open Shortest Path First 15Border Gateway Multicast Protocol 16Multimedia Internet Keying 17Forward Error Correction
组播实验 一实验目的 1)理解Multicast的一些基本概念。 2)掌握pim dense-mode的基本配置。 3)理解pim dense-mode的flood和prune过程。 4)理解 pim dense-mode 的assert机制 5)掌握cgmp的配置，及其优点。 6)掌握pim sparse-mode的基本配置。 二、实验拓扑和器材 Server 192.168.5.x 拓扑如上所示，需要路由器四台、交换机一台，主机三台（一台能作组播的服务器，需要Server级的windows操作系统）。 三、实验原理 1．组播基本原理 Multicast应用在一点对多点、多点对多点的网络传输中，可以大大的减少网络的负载。因此，Multicast广泛地应用在流媒体的传输、远程教学、视频/音频会议等网络应用方面。 Multicast采用D类IP地址，即224.0.0.0~239.255.255.255。其中224.0.0.0~224.0.0.255是保留地址，239.0.0.0~239.255.255.255是私有地址，类似于unicast的私有地址。 Multicast的IP地址与MAC地址的映射：MAC地址有48位，前面24位规定为01-00-5E，接着一位为0，后面23位是IP地址的后23位。 路由器间要通过组播协议（如DVMRP、MOSPF、PIM）来建立组播树和转发组播数据包。组播树有两类：源树和共享树。 多播时，路由器采用组管理协议IGMP来管理和维护主机参与组播。IGMP协议v1中，主机发送report包来加入组；路由器发送query包来查询主机（地址是224.0.0.1），同一个组的同一个子网的主机只有一台主机成员响应，其它主机成员抑制响应。一般路由器要发送3次query包，如果3次都没响应，才认为组超时（约3分钟）。IGMPv2中，主机可以发送
IP组播路由协议详细介绍 一、概述 1、组播技术引入的必要性 随着宽带多媒体网络的不断发展，各种宽带网络应用层出不穷。IP TV、视频会议、数据和资料分发、网络音频应用、网络视频应用、多媒体远程教育等宽带应用都对现有宽带多媒体网络的承载能力提出了挑战。采用单播技术构建的传统网络已经无法满足新兴宽带网络应用在带宽和网络服务质量方面的要求，随之而来的是网络延时、数据丢失等等问题。此时通过引入IP组播技术，有助于解决以上问题。组播网络中，即使组播用户数量成倍增长，骨干网络中网络带宽也无需增加。简单来说，成百上千的组播应用用户和一个组播应用用户消耗的骨干网带宽是一样的，从而最大限度的解决目前宽带应用对带宽和网络服务质量的要求。 2、IP网络数据传输方式 组播技术是IP网络数据传输三种方式之一，在介绍IP组播技术之前，先对IP网络数据传输的单播、组播和广播方式做一个简单的介绍： 单播（Unicast）传输：在发送者和每一接收者之间实现点对点网络连接。如果一台发送者同时给多个的接收者传输相同的数据，也必须相应的复制多份的相同数据包。如果有大量主机希望获得数据包的同一份拷贝时，将导致发送者负担沉重、延迟长、网络拥塞；为保证一定的
服务质量需增加硬件和带宽。 组播（Multicast）传输：在发送者和每一接收者之间实现点对多点网络连接。如果一台发送者同时给多个的接收者传输相同的数据，也只需复制一份的相同数据包。它提高了数据传送效率。减少了骨干网络出现拥塞的可能性。 广播（Broadcast）传输：是指在IP子网内广播数据包，所有在子网内部的主机都将收到这些数据包。广播意味着网络向子网每一个主机都投递一份数据包，不论这些主机是否乐于接收该数据包。所以广播的使用范围非常小，只在本地子网内有效，通过路由器和交换机网络设备控制广播传输。 二、组播技术 1、 IP组播技术体系结构 组播协议分为主机-路由器之间的组成员关系协议和路由器-路由 器之间的组播路由协议。组成员关系协议包括IGMP(互连网组管理协议)。组播路由协议分为域内组播路由协议及域间组播路由协议。域内组播路由协议包括PIM-SM、PIM-DM、DVMRP等协议，域间组播路由协议包括MBGP、MSDP等协议。同时为了有效抑制组播数据在链路层的扩散，引入了IGMP Snooping、CGMP等二层组播协议。 IGMP建立并且维护路由器直联网段的组成员关系信息。域内组播路由协议根据IGMP维护的这些组播组成员关系信息，运用一定的组播路
第七章IP组播 7.1 组播概述 作为一种与单播（Unicast）和广播（Broadcast）并列的通信方式，组播（Multicast）技术能够有效地解决单点发送、多点接收的问题，从而实现了网络中点到多点的高效数据传送，能够节约大量网络带宽、降低网络负载。 利用组播技术可以方便地提供一些新的增值业务，包括在线直播、网络电视、远程教育、远程医疗、网络电台、实时视频会议等对带宽和数据交互的实时性要求较高的信息服务。 7.1.1 三种信息传输方式的比较 1 单播方式的信息传输 如图所示，在IP网络中若采用单播的方式，信息源（即Source）要为每个需要信息的主机（即Receiver）都发送一份独立的信息拷贝。 图单播方式的信息传输 假设Host B、Host D 和Host E 需要信息，则Source 要与Host B、Host D 和HostE 分
别建立一条独立的信息传输通道。 采用单播方式时，网络中传输的信息量与需要该信息的用户量成正比，因此当需要该信息的用户数量较大时，信息源需要将多份内容相同的信息发送给不同的用户，这对信息源以及网络带宽都将造成巨大的压力。 从单播方式的信息传播过程可以看出，该传输方式不利于信息的批量发送。 2 广播方式的信息传输 如图所示，在一个网段中若采用广播的方式，信息源（即Source）将把信息传送给该网段中的所有主机，而不管其是否需要该信息。 图广播方式的信息传输 假设只有Host B、Host D 和Host E 需要信息，若将该信息在网段中进行广播，则原本不需要信息的Host A 和Host C 也将收到该信息，这样不仅信息的安全性得不到保障，而且会造成同一网段中信息的泛滥。 因此，广播方式不利于与特定对象进行数据交互，并且还浪费了大量的带宽。 3 组播方式的信息传输 综上所述，传统的单播和广播的通信方式均不能以最小的网络开销实现单点发送、多点接收的问题，IP 组播技术的出现及时解决了这个问题。 如图所示，当IP网络中的某些主机（即Receiver）需要信息时，若采用组播的方式，组播源（即Source）仅需发送一份信息，借助组播路由协议建立组播分发树，被传递的信息在距离组播源尽可能远的网络节点才开始复制和分发。
组播技术模拟 试卷满分：100 一.单项选择题（单项选择题。每小题2.0分,共30分） 1.下列关于PIM-SM协议的说法，错误的是（）。 A.PIM-SM网络里面，既有共享树，又有源树 B.BSR的作用是选举RP C.RP的作用的作为共享树的根，转发组播数据 D.RP和BSR不能是同一台路由器 正确答案：D； 自己得分：0.0 教师评述： 2.IP地址中，组播地址的前几位特定比特值是（）。 A.1100 B.1110 C.1010 D.1011 正确答案：B； 自己得分：0.0 教师评述： 3.关于IGMPV2版本，下列哪个叙述是正确的？ A.V2版本没有定义成员关系常规查询报文 B.V2版本没有定义成员关系报告报文 C.V2版本没有定义成员离开报文 D.V2版本定义了抑制机制 正确答案：D； 自己得分：0.0 教师评述： 4.在PIM-SM中，接收点是如何得知源组所在位置的？ A.源将源组信息(S,G)，组播到所有的PIM路由器 B.源向RP注册源组信息(S,G)，接收端向RP申请加入组G，发送(*,G) 加入消息，在RP 处匹配 C.接收端向所有的端口发送加入组消息(*,G)，消息到达提供组播组G数据的源端S，源将S的消息单播到接收端 D.源向RP注册源组信息(S,G)，RP将所有(S,G)消息组播到所有PIM路由器 正确答案：B； 自己得分：2.0 教师评述： 5.在IGMPv2报文头中，下列哪个类型值标示这是一个成员关系查询消息？
A.0x11 B.0x16 C.0x17 D.0x12 正确答案：A； 自己得分：0.0 教师评述： 6.共享树的组播路由表项中，不包括哪个内容？ A.（*，G） B.in-interface C.next-hop D.out-interface list 正确答案：C； 自己得分：0.0 教师评述： 7.PIM-SM的工作流程中，不包括（）。 A.RP选举 B.共享树建立 C.扩散-剪枝 D.SPT切换 正确答案：C； 自己得分：0.0 教师评述： 8.下列关于PIM-DM和PIM-SM的叙述，正确的是（）。 A.PIM-DM协议假设刚开始时网络中没有接收者 B.PIM-SM协议假设刚开始时网络中每个子网都有接收者 C.PIM-DM协议也适用于稀疏场景 D.PIM-SM协议也适用于密集场景 正确答案：D； 自己得分：0.0 教师评述： 9.关于IGMPv2查询器的选举机制正确的是（）。 A.具有大的接口IP地址的路由器将成为查询器 B.具有小的接口IP地址的路由器将成为查询器 C.查询器的选举依据上层协议 D.IGMPv1和IGMPv2查询器的选举机制是一样的 正确答案：B； 自己得分：0.0 教师评述：