组播技术
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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. 组播地址图1 IP地址和MAC组播地址的映射从通信层次上讲,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。
其在ADSL系统中的位置如图二所示。
图2 G.lite标准ADSL结构图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。
IPTV组播技术及在河南新乡联通的具体实现的开题报告1. 研究背景随着网络技术的发展,网络电视成为人们消费娱乐的主要方式之一。
而IPTV技术作为其中的一种,利用互联网将电视信号传输到用户端,其覆盖面广,提供的电视节目和服务也更加丰富多样,越来越多的广电运营企业开始采用IPTV技术提供电视服务。
IPTV使用组播技术进行数据的传输,使得多个用户可以同时收听和观看相同的音视频信号,且不会因为用户数的增加而对网络带宽造成过大压力。
而河南新乡联通在IPTV技术方面的探索与实践已经取得了显著成效,其在IPTV组播技术的应用方面也积累了丰富的经验与资源。
因此本文选择对IPTV组播技术及在河南新乡联通的具体实现进行深入研究和分析,探究其技术优势和实现方法,以期能够进一步推广和应用IPTV技术及组播技术在电视节目传输中的优势。
2. 研究内容本次研究将主要探究以下内容:(1) IPTV技术的基本原理和特点,以及与传统电视技术的对比分析。
(2) 组播技术作为IPTV技术的一个重要组成部分,其原理、特点和技术优势等方面进行详细剖析。
(3) 结合河南新乡联通的实际情况,详细探究其在IPTV组播技术方面的应用情况,包括组播业务的网络架构、协议、传输机制等内容。
(4) 最后,根据分析结果和研究成果,对IPTV组播技术在电视节目传输中的优势和应用前景进行全面的评估和分析。
以上的研究内容将利用相关的技术文献、行业报告以及实地调研等方法进行开展,以期能够对IPTV组播技术及在新乡联通的具体应用情况进行深刻的理解和剖析。
3. 研究意义本文旨在对IPTV组播技术在电视节目传输中的应用价值进行深入分析,并结合河南新乡联通的实际应用情况进行具体解析,从多个角度对这种技术的优势与应用前景进行全面的评估和分析。
在网络电视逐渐成为人们消费娱乐的主要方式之际,探究IPTV组播技术及其在河南新乡联通的具体实现方式和应用效果,有利于广电运营企业和电视机顶盒厂商进一步了解行业技术发展趋势,掌握核心竞争力,并完善自身的产品和服务体系。
组播技术模拟题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.关于PIM协议,下列叙述哪个是不正确的?A.PIM表示运行组播需要确定的单播协议配合B.PIM有两种模式C.PIM的不同模式采用的是同样的报文封装D.PIM协议报文承载在IP之上2.组播IP地址中,类似于单播地址中的私有IP的,是哪个范围?A.224.0.0.1~224.0.0.255B.224.0.1.0~231.255.255.255C.232.0.0.0~232.255.255.255D.239.0.0.0~239.255.255.2553.以太网中,组播应用的MAC地址是以什么开头的?A.01-80-C2B.00-E0-FCC.01-00-5ED.00-80-C24.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5.下面各项组播协议中,运行哪个协议的路由器负责管理组用户主机加入、离开,通过维护用户数据,发送组播数据到主机?A.IGMPB.PIM-DMC.PIM-SMD.MSDP6.在PIM-SM中,接收点是如何得知源组所在位置的? BA.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7.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RPC.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8.以下关于组播技术描述错误的是()。
组播⼀、组播概述:(基于UDP)在IP⽹络中,节点之间的通信通常采⽤点到点的⽅式。
点到多点的传输:使⽤⼴播:占⽤不必要的带宽,不需要的⼈,也会接收到。
数据源发送⼀份数据包链路上传输⼀份数据包所有主机都会接收数据包使⽤单播:需要向每⼀个接收者单独发送⼀份数据,当接收者数量增加时,发送源复制的⼯作负荷会⽐例增加,当接收者数据巨⼤时,⼀些接收者接收数据的延时⼤⼤增加,对延时敏感的应⽤如多媒体会议、视频监控。
数据源发送多份数据包链路上传输多份数据包只有数据接收者才会收到数据包使⽤组播:数据源发送⼀份数据包链路上传输⼀份数据包只有数据接收者才会收到数据包组播优缺点:只要是组播都是⽤UDP优点:增强效率,控制⽹路流量,减少服务器和CPU的负载优化性能,消除流量冗余分布式应⽤,使多点传输成为可能缺点:尽最⼤努⼒交付(UDP),不会重传⽆拥塞控制(qos),⽆法保证优先传输数据包重复数据包的⽆需交付组播典型应⽤:多媒体会议、IP视频监控,QQ共享⽩板等多对⼀。
组⽹技术需求:组播地址:224.0.0.0-- 239.255.255.255(没有什么⼴播地址和⽹络地址)本地协议预留组播地址:224.0.0.0--224.0.1.255(保留给某些协议具体使⽤)仅供本地⽹段上的⽹络协议使⽤。
本地管理组地址:(私⽹)239.0.0.0--239.255.255.255⽤户组播地址:(公⽹)224.0.2.0--238.255.255.255组播MAC地址:以太⽹:01-00-5e-xx-xx-xx组播IP地址到组播MAC地址的映射:组播中:32个IP地址对应⼀个MAC组播MAC地址,第⼀个字节的最后⼀位为1。
单播MAC地址,第⼀个字节的最后⼀位为0。
⼆、组播组管理协议:(1)IGMP简介:是运⾏在主机和路由设备之间的协议→ 主机通过组播组管理协议加⼊或离开某些组播组→ 路由设备通过组播组管理协议管理和维护本地的组播组信息常⽤的组播组管理协议为IGMP(管理和维护本地组的信息)加⼊、查询、离开离开时,得表⽰⾃⼰是不是最后⼀个⼈,如果是最后⼀个⼈,路由设备得删除组播组信息(2)、组播分发树模型(路由器和路由器之间)是组播数据的转发路径根据树根位置的不同,组播分发树模型分为:→ 最短路径树模型:源到每⼀个接收者的最短路径(⽐较耗资源)→ 共享树模型:源到每⼀个接收者的路径不⼀定是最短的(3).组播转发机制:组播转发机制和单播转发机制不同:→ 单播转发关⼼报⽂到哪⾥去(只关⼼报⽂的⽬的地址)→ 组播转发关⼼报⽂从哪⾥来组播转发机制-----当收到两个数据包,会通过单播路由表查询到组播源最短的路径,从⽽确认收哪个数据包,不收哪个数据包,所有没有单播路由表,就不可能有组播转发表。
交换机组播功能的设置1. 什么是组播?组播协议允许将一台主机发送的数据通过网络路由器和交换机复制到多个加入此组播的主机,是一种一对多的通讯方式。
IP 组播的好处、优势?组播协议的优势在于当需要将大量相同的数据传输到不通主机时,1能节省发送数据的主机的系统资源和带宽;2组播是有选择地复制给又要求的主机;3 3. 组播可以穿越公网广泛传播,而广播则只能在局域网或专门的广播网内部传播;4 4. 组播能节省网络主干的带宽单播:主机之间“一对一”的通讯模式,网络中的交换机和路由器对数据只进行转发不进行复制。
如果10个客户机需要相同的数据,则服务器需要逐一传送,重复10次相同的工作。
但由于其能够针对每个客户的及时响应,所以现在的网页浏览全部都是采用I P单播协议。
网络中的路由器和交换机根据其目标地址选择传输路径,将IP单播数据传送到其指定的目的地。
广播:主机之间“一对所有”的通讯模式,网络对其中每一台主机发出的信号都进行无条件复制并转发,所有主机都可以接收到所有信息(不管你是否需要),由于其不用路径选择,所以其网络成本可以很低廉。
有线电视网就是典型的广播型网络,我们的电视机实际上是接受到所有频道的信号,但只将一个频道的信号还原成画面。
在数据网络中也允许广播的存在,但其被限制在二层交换机的局域网范围内,禁止广播数据穿过路由器,防止广播数据影响大面积的主机。
组播:主机之间“一对一组”的通讯模式,也就是加入了同一个组的主机可以接受到此组内的所有数据,网络中的交换机和路由器只向有需求者复制并转发其所需数据。
主机可以向路由器请求加入或退出某个组,网络中的路由器和交换机有选择的复制并传输数据,即只将组内数据传输给那些加入组的主机。
1,组播的优点
传输效率:减少网络传输开销,降低网络带宽使用量,减少接收者观测到的延迟
可扩展性:发送者将数据“一次”发送给“无限个”接收者
2,组播分类和基本思想
按照组播实现的网络层次,组播分成IP层组播和应用层组播
IP层组播是在IP层实现的,借助于路由器的组播功能来实现对IP报文的组播
应用层组播是在应用层实现的,通过构建一个特殊的逻辑网络,实现对消息的组播,所有的组播功能,比如组管理和路由选择等均在端主机上实现,不需要网络交换节点参与。
3,组播协议的基本属性
从分布式应用系统设计的角度, 一个组播协议应包括原子性、顺序性、实时性、伸缩性、容错性等属性,属性值的组合反映了不同应用系统的需求
传递原子性(1) 尽力而为传递,协议对数据传输的可靠性不提供保证(2) 运行状态成员传递,协议保证所有处于运行状态的组成员都能收到消息(3) 原子性,协议必须保证至少有1个组成员能收到消息(4) 最终传递,协议假设系统中不存在永远的失败, 消息能最终传递到所有组成员
顺序性(1) 任意顺序,对数据传输顺序不作任何要求(2) FIFO顺序,要求数据以与发送相同的顺序被接收(3) 因果顺序(4) 全序,扩展了因果顺序, 要求并发消息被所有接收者以相对一致的顺序处理
实时性(1) 无时间约束(2) 软实时约束,希望消息尽量在指定延迟范围被所有组成员接收(3) 硬实时性约束,要求消息必须在指定时间内被所有成员接收, 失效将对整个系统产生灾难性后果
伸缩性(1) 规模的变化(2) 异构性处理,组播协议、算法要能适应组成员在硬件设备、软件环境等方面的性能差异, 提高系统资源的利用率
容错性(1)无容错,系统不提供任何容错性能力(2) k-冗余,在k-冗余中, k反应了系统的冗余程度, 若k=0,系统不提供冗余能力; 若k=n-1, 系统提供全分布的冗余机制, 若0<k<n-1,系统采用主从冗余机制(3) 网络分区,网络被分成多个互不相连的子区域,组播中通常采用选举算法避免分区间的并发消息冲突
4,组播分布树分类即概念
有源树:以组播源作为有源树的根,因为有源树以最短路径穿越网络,所以也成为最短路径树(SPT)
共享树:以多个可选择的组播路由中的一个作为共享树的根,这个根成为汇合点。
5,组播报文的转发机制
RPF反向路径转发,组播路由器检查到达的组播报文的组播源地址,如果该组播报文经过的网络接口在有源的分支上(是否在有源树的分支),成功转发报文,否则丢弃。
6,Internet组播主干网实现
MBONE,架构在internet上的虚拟网,组播源发出的组播报文在支持IP组播的路由器之间直接传输,在组播路由器和非组播路由器之间需要通过点对点隧道技术进行传输。
组播源在隧道入口进行报文封装,出口进行解封,然后再利用本地支持组播的路由器实现组播。
7,IP组管理机制和IGMP
IP组管理机制包括两部分: (1)局域网内跟踪组成员关系并准确传输组播信息的局部机制(2)广域网环境下路由报文的全局机制。
IGMP协议用于组成员向本地组播路由器报告组成员关系。
8,组播路由器协议分类和优缺点
按照成员分布性,组播路由协议可分成稠密型和稀疏型
稠密型路由协议适用于发送者和接收者距离相对较近, 接收者数量较多且带宽充足的区域,通常为每个源建立一个单独的分发树,(优点)具有很高转发效率,(缺点)但可扩充性不好DVMRP,MOSPF ,PIM-DM 稀疏型路由协议需要显式地创建一个路由树,并且每个源都共享这个树,(优点)树状态的维护比较简单。
CBT,PIM-SM。
组播路由协议在生成组播树时需要获取组播路由信息,可以采用与单播协议无关的单独组播路由协议,也可以在已有单播协议上扩展而成(2)DVMRP通过扩展单播协议RIP而成,MOSPF通过扩展单播协议OSPF而成(2)单独的组播路由协议不需要依赖于特定的单播路由协议, 更适用于大型异构网络环境
9,组播树生成方式
(1) 泛洪/剪枝方法,DVMRP、PIM-DM等采用了这种方法
使用反向路径转发技术为每个数据源生成一个组播树;不含组播成员的叶子路由器向上反馈剪枝消息, 阻止后
续组播报文的转发。
组播树最终被剪枝成由每个接收者到发送者的最短路径组成的最小树
(2) SPT(shortest Path Tree)方法,用于组播OSPF(MOSPF)协议
路由器通过链路状态为每对源/组播组构造一个组播树,而不是通过扩散组播报文来剪枝
(3) 显式加入/剪枝方法,CBT和PIM-SM 都属于这样的协议
基于中心路由器来生成组播树, 协议将组播地址映射到某个组播路由器的单播地址上, 并以此为核心构造组播树, 每个接收者都要显式向该核心发送预定组播报文请求
10,组播的可靠性
IP组播建立在“尽力而为”型的报文传输服务之上, 不能保证报文的可靠传输
11,IPv6组播技术
IPv6对组播的改进主要表现在3个方面:(1) 组播功能的强制性实现,IPv6明确要求IPv6设备必须支持组播(2) 组播地址的改进,IPv6组播地址格式提供了更大的组播地址空间。
(3) 组管理的改进,首先增强了组播的可扩展性和安全性。
12,MLD协议
MLDv1源于IPv4的IGMPv2协议,用于IPv6组播组管理,在主机与路由器之间交换成员信息,主要功能是路由器利用MLD协议发现直接相连的链路上是否有组播组成员,以及相邻的路由器有哪些组播地址在监听。
13,应用层组播与IP 组播的主要差别
报文转发位置。
应用层组播数据转发节点是覆盖网络中终端主机,而IP组播的报文转发必须由核心路由器来处理
网络拓扑的创建方法。
应用层组播的覆盖网络是由节点间直连而成的一个逻辑网络,完全隐藏了底层的物理网络拓扑。
而在IP 组播中,路由器是预先部署的,因此网络拓扑难以控制和改变
组成员关系维护。
IP 组播的组成员关系信息分布于组播路由器,而应用层组播的成员关系由系统中的会聚点(RP)集中控制或完全分散于各个节点。