可控组播原理描述

精心整理组播原理第一章?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12312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。

也可以第二章?二层组播基础概念在前面的介绍中，我们讨论了用多播的方式解决新型流媒体业务的好处，在该部分中，我们结合一个实际的网络给出一些多播的基础概念，掌握这些基础概念是深入掌握多播技术的前提。

2.1网络实例有下面一个网络需求：在图中，媒体流服务器通过以太网交换机LSWA，跟核心路由器GSRA连接起来，并启动流媒体进程，不断的以多播IP地址发送媒体流。

EPON组播原理及应用一、组播原理1、组播定义大家都知道单播、组播、广播是计算机网络上三种基本的通信方式。

单播是相互感兴趣的主机双方进行通信的方式,主机不能接收对其不感兴趣的其它主机发送的信息,属于点对点通信。

广播是主机向子网内所有主机发送信息,子网内所有主机都能收到来自某台主机的广播信息,属于点对所有点的通信。

组播则介于两者之间,是主机向一组主机发送信息,存在于某个组的所有主机都可以接收到信息,属于点对多点通信。

从这个意义上讲,广播可以认为是组范围最大化的组播。

当然,二者还是存在显著区别的:首先,广播被限制在子网内,不会被路由器转发。

其次,主机被默认为是接收者,而组播方式则需要主机主动加入。

(如下图所示:)2 、组播的特点组播是一种点到多点的技术,解决点到多点的通信,可以通过单播和组播方式实现。

单播可以通过建立多个点对点的连接来达到点对多点的传输。

这种方式将在源点(服务器)与各个接收点建立连接,从服务器开始,就将有多份数据流分别流向分散的接收点。

这种方式将加重服务器的负荷,增大对服务器性能的要求;同时还在网络中造成大流量,从而增加网络的负载,导致网络拥塞。

组播则不然,发送方仅发一份数据包,此后数据包只是在需要复制分发的地方才会被复制分发,每一网段中都将保持只有一份数据流。

这样就可以减轻服务器的负担,节省网络带宽。

总之组播技术有效地解决了单点发送多点接收、多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,能够有效地节约网络带宽、减轻服务器及网络的负载。

因此具有增强效率,优化性能,分布式应用等优点。

(单播和组播的区别如下图)3、组播的应用组播最早的应用是音频/视频会议。

但音频/视频会议只是众多IP组播应用之一。

除此之外,还包括数据分发,实时数据组播,以及游戏和仿真应用等。

目前特别是视频业务电信级的视频业务(IPTV)都是基于组播实现的。

4、组播的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。

12 组播功能12.1 组播实现方式在EPON系统中，采取SCB＋IGMP的方式实现组播业务的分发，利用基于OAM的组播控制报文实现实现组播业务的控制和管理功能。

（1）在PON接口上，OLT通过广播LLID信道以单拷贝广播（SCB）方式将组播内容分发给所有ONU。

（2）EPON系统应支持采用如下2种组播控制方式：IGMP snooping方式和本规范规定的动态可控组播方式。

系统工作于这两种方式中的一种，OLT通过扩展的MulticastSwitch OAMPDU 设置ONU的组播控制方式。

（3）IGMP snooping 方式就是OLT利用IGMP Proxy、ONU利用IGMP Snooping实现对组播组成员的管理。

主要是通过IGMP Report/Leave和query消息实现组播组成员的动态加入/退出和维持。

EPON系统通过UNI端口的组播VLAN配置实现简单的用户组播权限控制，更复杂的业务权限控制由IPTV业务平台实现。

（4）动态可控组播方式的核心思想是OLT基于IGMP控制报文携带的用户标识信息进行用户鉴权，并通过扩展OAM消息控制ONU对组播数据报文的转发控制。

主要原理如下所述。

ØOLT维持一个用户组播业务权限控制表，集中管理用户的组播业务访问权限。

OLT利用用户的LLID和上行的IGMP Report报文携带的VLAN ID进行端口（用户）识别，并基于组播权限控制表判断该端口（用户）是否具有所申请的组播业务的访问权限及其参数。

OLT通过扩展的组播控制OAM报文将端口（用户）对该组播频道的访问权限下发到ONU，由ONU执行对该端口（用户）的组播业务流的转发或关断操作。

组播权限控制统一由OLT侧网管系统进行集中管理，OLT是组播权限管理的主体，ONU是组播权限管理的执行者。

同时OLT支持IGMP Proxy功能与上层的组播路由器配合，实现组播业务流的动态申请和送抵。

Ø ONU维持一个组播组地址过滤和组播转发表（简称ONU的组播转发表）。

组播是指在IP网络中将数据包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。

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。

在组播技术带来诸多优点的同时，也存在着不可控的问题。

首先，组播用户可以随意加入和退出一个组播组，而网络管理者却无法控制用户加入和退出组播组，从而无法控制组播用户的合法性；其次，在组播网络中，管理者同样无法对组播源进行控制，从而使非法组播源在组播网络中进行传播成为可能。

因此，在部署组播网络时，需要对组播源、组播接收者进行相应的控制，这样才能够保证组播数据由可信的源进行发送，并且由可信及可控的接收者进行接收，实现合理的组播流量转发，从而满足组播业务运营的需要。

1IPv6中可控组播技术介绍对于IPv6的可控组播技术而言，在实现中首先要符合组播路由协议(PIM)、组播组管理协议(MLD)等基本组播协议的要求。

在此基础之上，建立IPv6可控组播的技术模型，确定在一个可控组播的部署环境中，对组播源及组播接收者的控制。

在IPv6可控组播技术应当能够提供以下功能：对组播源严格控制，阻止未被授权的组播流的发送。

对组播接收者严格控制，阻止未授权用户组播流量的获取。

对用户身份控制，能够针对用户的身份进行组播组的授权。

组播控制权限能够根据用户的在线情况实时下发，避免设备的压力过大。

抑制二层组播报文，使其无法在接入层泛滥。

与现有的认证计费系统配合，达到平滑升级的目的。

在现有的设备上平滑升级支持IPv6可控组播功能在IPv6的组播环境中，组播的组管理协议和组播路由协议在原理上没有发生变化，为了适应IPv6报文的特点，相关协议进行了一些适配性的修改。

同时，IPv6的组播地址与对应的组播MAC地址发生了一些变化，同IPv4的组播相比，IPv6组播的IP地址与组播的MAC 的对应关系不存在32比1的问题，这样在IPv6网络中，IPv6的组播地址分配会更加合理。

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 MSDP1.组播概述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。

IP 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。

2.组播技术的市场前景IP 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。

组播原理及配置介绍组播是一种网络通信方式，能够实现一对多或多对多的通信。

其原理是将一份数据包同时发送给多个主机，而不是复制多份数据分别发送给每个主机。

组播技术在实时应用程序、视频流以及跨网络广播等场景中具有广泛的应用。

组播的原理是基于 Internet Group Management Protocol (IGMP) 和 Protocol Independent Multicast (PIM) 协议。

IGMP用于主机与网络设备之间的通信，PIM则是一种路由协议，用于组播数据包在整个网络中的传播。

组播的传输过程主要包括如下几个步骤：1.主机发送组播请求：当主机加入组播组时，它会向网络设备发送IGMP报文，请求加入特定的组播组。

2.路由器收到请求：网络设备如路由器会接收并处理IGMP报文，通过PIM协议更新组播路由表，确定组播数据应该转发到哪些接口。

3.组播数据转发：一旦路由器确定了数据的转发路径，它会将组播数据包进行复制，并沿着生成的路径发送到相应的接口。

4.主机接收组播数据：网络中的其他主机会根据自己的加入请求和IGMP报文进行过滤，只有与组播组相匹配的数据包才会被接收。

为了实现组播功能，需要进行相关的配置。

在路由器端，需要配置IGMP和PIM协议。

在 IGMP 配置中，需要启用 IGMP 管理，以便路由器能够接收和处理主机的 IGMP 报文。

PIM 配置用于启用和配置 PIM-DM （Dense Mode）或 PIM-SM（Sparse Mode）路由模式，以及指定 RPH（RP Holder）和 Rendezvous Point（RPs）等参数。

另外，在主机端，也需要进行一些配置。

主机需要配置并加入相应的组播组，在 Windows 操作系统中，可以使用 mcast.exe 命令来配置和管理组播组，并使用 netsh 命令来配置 IGMP 相关参数。

配置组播还需考虑网络拓扑、带宽和负载均衡等因素。

1.1 IP组播概述当信息（包括数据、语音和视频）传送的目的地是网络中的少数用户时，可以采用多种传送方式。

可以采用单播（Unicast）方式，为每个用户单独建立一条数据传送通路；或者采用广播（Broadcast）方式，把信息传送给网络中的所有用户，使用这种方式时，不管用户是否需要，他们都会接收到广播来的信息。

例如，在一个网络上有200个用户需要接收相同的信息时，传统的解决方案是用单播方式把这一信息分别发送200次，以便确保需要数据的用户能够得到所需的数据；或者采用广播的方式，在整个网络范围内传送数据，需要这些数据的用户可直接在网络上获取。

这两种方式都浪费了大量宝贵的带宽资源，而且广播方式也不利于信息的安全和保密。

IP组播技术的出现及时解决了这个问题。

组播源仅发送一次信息，组播路由协议为组播数据包建立树型路由，被传递的信息在尽可能远的分叉路口才开始复制和分发（参见图1-1），因此，信息能够被准确高效地传送到每个需要它的用户。

图1-1单播与组播传送消息的对比需要注意的是，组播源不一定属于组播组，它向组播组发送数据，自己不一定是接收者。

可以同时有多个源向一个组播组发送报文。

网络中可能有不支持组播的路由器，组播路由器可以使用隧道方式将组播包封装在单播IP包中传送给相邻的组播路由器，相邻的组播路由器再将单播IP头剥掉，然后继续进行组播传输。

从而避免对网络的结构进行较大的改动。

组播的优势主要在于：提高效率：降低网络流量，减轻服务器和CPU负荷；●优化性能：减少冗余流量；●分布式应用：使多点应用成为可能。

1.2 组播地址1.2.1 IP组播地址组播报文的目的地址使用D类IP地址，范围是224.0.0.0到239.255.255.255。

D类地址不能出现在IP报文的源IP地址字段。

单播数据传输过程中，一个数据包传输的路径是从源地址路由到目的地址，利用“逐跳”（hop-by-hop）的原理在IP网络中传输。

然而在IP组播环境中，数据包的目的地址不是一个，而是一组，形成组地址。

组播实现原理组播（Multicast）是一种网络通信方式，它允许一台主机向一组特定的主机同时发送消息。

相比于广播（Broadcast）只能发送给所有主机的消息，组播可以选择性地发送给特定的一组主机，提供了更加灵活和高效的消息传输机制。

本文将讨论组播的实现原理，并介绍组播的应用场景和优势。

组播实现原理：组播实现依赖于因特网组管理协议（Internet Group Management Protocol, IGMP）和路由协议。

IGMP是一种协议，它允许主机加入特定的组播组，并且在网络中传递组播组的成员信息。

路由协议则负责维护和传输组播数据包，确保数据在组播组成员之间有效传递。

具体的组播实现过程如下：1.主机加入组播组：主机通过发送IGMP协议报文加入特定的组播组。

这个过程包括选择一个合适的接口，向接口发送加入组播组的请求，然后等待组播组的成员资格确认。

2.路由器转发加入报文：当主机发送加入组播组的请求后，接收到这个请求的路由器会将请求向上转发，直到达到组播组的控制器。

控制器会记录下加入组播组的主机信息，并将确认信息返回给主机。

路由器还可以根据需要加入组播组，以便接收特定的组播数据。

3.路由器构建组播树：路由器通过使用多播路由协议来构建组播树。

组播树由一系列多播路由器组成，每个多播路由器负责将数据包从源主机转发到组播组的所有成员主机。

多播路由器根据组播组成员的状态和目标主机的位置，计算出最佳的路径，以保证数据包传输的高效和可靠。

4.数据传输：当源主机想要向组播组传输数据时，它会将数据包发送到组播IP地址。

源主机的本地路由器会将数据包复制并发送到多个接口，这些接口连接着组播组的成员主机。

多播路由器将根据组播树的信息，将数据包沿着最佳路径转发给组播组的成员主机。

组播的应用场景和优势：组播广泛应用于多媒体流传输、金融交易系统、实时协同编辑、多人在线游戏等领域。

它具有以下优势：1.减少网络流量：相较于广播，组播可以选择性地将数据包发送给特定组的成员，减少了不必要的网络流量。