组播协议
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入门级组播原理详解与配置组播(Multicast)是一种在网络中将数据包同时发送给多个目标主机的通信方式。
与单播(Unicast)和广播(Broadcast)不同,组播可以实现一对多的通信效果,适用于许多实时应用,如视频会议、流媒体和在线游戏等。
组播的原理:组播使用IP协议来实现多播通信,在IP协议中,组播地址是一个特殊的IP地址范围,范围从224.0.0.0到239.255.255.255,其中224.0.0.0到224.0.0.255是保留地址用于路由协议和其他网络控制协议的组播通信,其余地址用于应用层的组播通信。
组播的工作原理可以分为三个步骤:成员加入、组播路由选择和数据转发。
1.成员加入:主机将自己加入到一个组播组中,需要发送一个IGMP(Internet Group Management Protocol)报文给与自己相连的组播路由器,表明自己希望接收该组播组的数据。
组播路由器收到IGMP报文后,将其记录在路由表中,并向其他组播路由器传递相关信息,以便它们也能知道有哪些主机加入了该组播组。
2.组播路由选择:组播路由选择是指组播路由器之间的协商和交换,以决定如何将组播数据转发给各个成员主机。
组播路由器通过交换IGMP报文来收集有关成员主机的信息,并建立一棵组播树来确定数据传输的路径。
常用的组播路由选择协议有DVMRP、PIM-DM、PIM-SM等。
3.数据转发:当一个主机发送组播数据时,数据包通过组播树传输到各个成员主机。
组播路由器会根据路由表的信息,将数据包复制并转发到每个出接口。
由于组播数据的传输是基于IP地址的,因此每个主机只需要根据组播地址过滤并接收自己感兴趣的组播数据。
组播的配置:在网络设备上进行组播的配置主要包括IGMP配置和组播路由协议配置。
1.IGMP配置:在路由器上启用IGMP功能,使其能够接收和处理主机发送的IGMP报文。
通常在接口上配置IGMP版本(IGMPv1、IGMPv2或IGMPv3),并打开IGMP Snooping功能,以便交换机能够根据主机的组播报文学习到组播组的信息。
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。
路由选择协议有哪些在计算机网络中,路由选择协议是指路由器之间用来交换路由信息、选择最佳路径的一种协议。
路由选择协议的选择对于网络的性能和稳定性有着至关重要的作用。
下面我们将介绍一些常见的路由选择协议。
1. 距离矢量路由选择协议(Distance Vector Routing Protocol)。
距离矢量路由选择协议是一种最早的路由选择协议,它通过交换路由表来选择最佳路径。
每个路由器会周期性地向相邻路由器发送路由表,然后根据收到的路由表更新自己的路由表。
常见的距离矢量路由选择协议有RIP(Routing Information Protocol)和IGRP(Interior Gateway Routing Protocol)。
2. 链路状态路由选择协议(Link State Routing Protocol)。
链路状态路由选择协议是一种基于图论的路由选择协议,它将网络抽象成一个图,每条链路的状态都会被广播到整个网络中。
通过收集整个网络的拓扑信息,每个路由器都能计算出到达目的地的最佳路径。
常见的链路状态路由选择协议有OSPF(Open Shortest Path First)和IS-IS(Intermediate System to Intermediate System)。
3. 路由信息协议(Border Gateway Protocol)。
路由信息协议是一种用于互联网的路由选择协议,它主要用于在自治系统之间交换路由信息。
BGP协议是一种路径矢量协议,它不仅考虑了最短路径,还考虑了其他因素如AS路径、策略等,因此在互联网规模较大的情况下有着很好的稳定性和灵活性。
4. 组播路由选择协议(Multicast Routing Protocol)。
组播路由选择协议是一种用于组播通信的路由选择协议,它能够有效地将数据包传输到多个接收者。
常见的组播路由选择协议有DVMRP(Distance Vector Multicast Routing Protocol)和PIM(Protocol Independent Multicast)。
IP单播广播组播介绍IP(Internet Protocol)是一种网络协议,用于在因特网中传输数据。
在IP协议中,数据被分割成小的数据包,并通过网络节点进行路由传递。
在数据传输过程中,IP协议支持不同类型的数据传输方式,包括单播、广播和组播。
本文将详细介绍这三种 IP 数据传输方式的概念、特点和应用场景。
一、单播(Unicast)单播是IP协议中最基本的数据传输方式,它用于将数据从一个发送方传递到一个接收方。
在这种模式下,数据包从源IP地址发送到目的IP地址,经过网络中的路由器逐跳传递,直到到达目的地。
特点:1.点对点传输:单播传输模式是一对一的通信方式,只有一个发送方和一个接收方之间进行数据传递。
2.可靠性:单播传输模式使用TCP(传输控制协议)或UDP(用户数据报协议)进行传输,确保数据的可靠性和完整性。
3.定向传输:单播传输模式中,数据包根据目的IP地址进行路由,只有目标接收方能够接收和处理该数据包。
应用场景:1.网页浏览:当用户在浏览器中输入网址时,浏览器通过单播方式发送HTTP请求到服务器,服务器将相应的数据通过单播方式回复给浏览器。
2.电子邮件:当发送邮件时,邮件端通过单播方式将邮件从发送方传递到接收方的邮件服务器。
二、广播(Broadcast)广播是一种将数据包传递到网络中的所有主机的传输方式。
在广播模式下,数据包从源IP地址发送到目的IP地址为广播地址的所有主机上,以确保所有主机都能够接收到数据包。
特点:1.一对多传输:广播传输模式是一对多的通信方式,将数据包发送到网络上的所有主机,而不仅仅只有一个目标接收方。
2.无需目标IP地址:在广播模式下,源IP地址可以设置为广播地址,以便将数据包发送到整个网络。
3.简单快捷:广播模式通过使用广播地址,简化了发送方设置目标主机IP地址的过程。
应用场景:1.网络发现:在局域网中,主机可以发送广播消息以寻找其他主机,并建立网络连接。
2.ARP(地址解析协议)查询:当主机要发送数据包时,需要通过广播方式查询目标主机的MAC地址,以便将数据包正确发送到目标主机。
IGMP(Internet Group Management Protocol,互联网组管理协议)是TCP/IP协议族中负责IPv4组播成员管理的协议。
IGMP的主要作用是在接收者主机和直接相邻的组播路由器之间建立和维护组播组成员的关系。
以下是IGMP协议的流程:
1. 主机发送IGMP Join报文:当主机想要加入一个组播组时,它会向直接相连的组播路由器发送一个IGMP Join 报文。
该报文包含要加入的组播组地址。
2. 路由器转发IGMP Join报文:收到IGMP Join报文的路由器会将报文转发到组播组中,以通知组播组中的其他成员。
3. 组播路由器发送IGMP报文:当组播路由器收到IGMP Join报文后,它会向主机发送一个IGMP ACK报文,确认收到主机发送的IGMP Join报文。
4. 主机发送IGMP Leave报文:当主机想要离开一个组播组时,它会向直接相连的组播路由器发送一个IGMP Leave 报文。
该报文包含要离开的组播组地址。
5. 路由器转发IGMP Leave报文:收到IGMP Leave报文的路由器会将报文转发到组播组中,以通知组播组中的其他成员。
6. 组播路由器发送IGMP报文:当组播路由器收到IGMP Leave报文后,它会向主机发送一个IGMP ACK报文,确认收到主机发送的IGMP Leave报文。
7. 组播组成员离开:当组播组成员收到IGMP Leave报文时,它们会从组播组中移除相应的组播组地址。
通过以上流程,IGMP实现了在接收者主机和组播路由器之间建立和维护组播组成员的关系。
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 TechnologiesCo., 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 reserved2005-05-08 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 Author2005-05-08 1.00 初稿完成 initial transmittal范 磊目录Table of Contents1MLDv1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2005-05-08华为三康机密,未经许可不得扩散 第4页, 共21页文档标题关键词Key words :IPv6、MLD 、IGMPv2 摘 要Abstract :本文档介绍了IPv6路由器所使用的一种协议,用以发现在其直连网络上的组播侦听者(即希望接收组播数据的节点)的存在,并且能明确发现这些邻居节点所感兴趣的组播地址。
IP组播地址组播协议的地址在IP协议中属于D类地址。
D类地址是从224.0.0.0到239.255.255.255之间的IP地址其中224.0.0.0到224.0.0.255是被保留的地址。
组播协议的地址范围类似于一般的单播地址,被划分为两个大的地址范围,239.0.0.0—239.255.255.255是私有地址,供各个内部网在内部使用,这个地址的组播不能上公网,类似于单播协议使用的192.168.X.X和10.X.X.X。
224.0.1.0—238.255.255.255是公用的组播地址,可以用于Internet上。
下面是一些常见的有特殊用途的IP组播地址224.0.0.0 - Base address224.0.0.1 -网段中所有支持多播的主机224.0.0.2 -网段中所有支持多播的路由器224.0.0.4 -网段中所有的DVMRP路由器224.0.0.5 -所有的OSPF路由器224.0.0.6 -所有的OSPF指派路由器224.0.0.7 -所有的ST路由器224.0.0.8 -所有的ST主机224.0.0.9 -所有RIPv2路由器224.0.0.10 -网段中所有支的路由器224.0.0.11 - Mobile-Agents224.0.0.12 - DHCP server / relay agent服务专用地址224.0.0.13 -所有的PIM路由器224.0.0.22 -所有的IGMP路由器224.0.0.251 -所有的支持组播的DNS服务器224.0.0.9 RIPv2支持组播更新。
224.0.0.22 IGMPv2使用此地址,这个协议的本意是减少广播,让组员以组播形式通信。
224.0.0.5 224.0.0.6这两个是ospf协议使用的组播地址。
在broadcast network不论是DR,BDR,DRother,大家发送hello packet的时候目标地址都是AllSPFRouter(224.0.0.5);DRother向DR,BDR发送DD,LSA request或者LSA UPdate时目标地址是AllDRouter(224.0.0.6);DR,BDR向DRother发送DD,LSA Request或者LSA Update 时目标地址是AllSPFRouter(224.0.0.5);retransmit的LSA都是unicast,LSA ACK要看是explicit ack(unicast)还是implicit ack(multicast 224.0.0.6);组播IP地址与以太网二层MAC地址的映射:IP组播地址用于标识一个IP组播组。
组播实现原理组播是一种网络通信方式,它的实现原理是通过将数据包同时发送给多个目标地址,从而实现一对多的通信。
在传统的单播通信中,数据包只能被发送给一个目标地址,而组播可以将数据包发送给一组目标地址。
组播的实现原理基于IP协议的多播功能。
在IP协议中,每个主机都有一个唯一的IP地址,用于标识主机在网络中的位置。
而组播则使用特殊的IP地址范围来标识一组主机,这个IP地址范围是224.0.0.0至239.255.255.255。
这些IP地址被保留用于组播通信,不会被分配给单个主机。
当一个主机想要发送组播数据时,它会将数据包发送给一个特殊的组播IP地址。
路由器会根据这个组播IP地址,将数据包转发给所有加入了这个组播组的主机。
加入组播组的主机会通过IGMP协议向路由器发送通知,告知路由器它们希望接收哪个组播组的数据。
在局域网中,路由器会负责转发组播数据。
当一个路由器收到一个组播数据包时,它会检查数据包的目的IP地址,并根据路由表判断应该将数据包转发到哪些接口。
然后,路由器会将数据包复制多份,并通过相应的接口转发给接收方主机。
在广域网中,组播的实现则需要使用多播路由协议来进行路由选择。
常用的多播路由协议有DVMRP、PIM-DM、PIM-SM等。
这些协议通过建立多播树来确定数据包的转发路径,从而实现跨网络的组播通信。
组播的实现原理可以有效地减少网络带宽的消耗,因为数据包只需要在网络中传输一次,就可以被多个主机接收。
而在单播通信中,数据包需要被复制多份,分别发送给每个目标主机。
这不仅消耗了更多的带宽,还增加了网络的负载。
组播通信还具有灵活性和扩展性。
通过使用组播IP地址范围,可以轻松地扩展组播组的规模,只需要加入或离开相应的组播组即可。
而在单播通信中,需要为每个新的目标主机分配一个独立的IP地址,增加了管理和配置的复杂性。
总结起来,组播是一种基于IP协议的多播通信方式,它通过将数据包同时发送给多个目标地址,实现了一对多的通信。
组播(Multicast)传输组播(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。
单播、组播、⼴播的差别可以看下图:单播(unicast): 是指封包在计算机⽹络的传输中,⽬的地址为单⼀⽬标的⼀种传输⽅式。
它是现今⽹络应⽤最为⼴泛,通常所使⽤的⽹络协议或服务⼤多采⽤单播传输,例如⼀切基于TCP的协议。
组播(multicast): 也叫多播,多点⼴播或群播。
指把信息同时传递给⼀组⽬的地址。
它使⽤策略是最⾼效的,因为消息在每条⽹络链路上只需传递⼀次,⽽且只有在链路分叉的时候,消息才会被复制。
⼴播(broadcast):是指封包在计算机⽹络中传输时,⽬的地址为⽹络中所有设备的⼀种传输⽅式。
实际上,这⾥所说的“所有设备”也是限定在⼀个范围之中,称为“⼴播域”。
判断⽹卡是否⽀持组播在Linux运⾏ifconfig, 如果⽹卡信息中包含UP BROADCAST RUNNING MULTICAST,则⽀持⼴播和组播。
参考:组播IP地址组播IP地址⽤于标识⼀个IP组播组。
IANA(internet assigned number authority)把D类地址空间分配给IP组播,其范围是从224.0.0.0到239.255.255.255。
224.0.0.0~224.0.0.255为预留的组播地址(永久组地址),地址224.0.0.0保留不做分配,其它地址供路由协议使⽤;224.0.1.0~224.0.1.255是公⽤组播地址,可以⽤于Internet;224.0.2.0~238.255.255.255为⽤户可⽤的组播地址(临时组地址),全⽹范围内有效;239.0.0.0~239.255.255.255为本地管理组播地址,仅在特定的本地范围内有效。
参考:永久的组播地址:224.0.0.0 基准地址(保留)224.0.0.1 所有主机的地址(包括所有路由器地址)224.0.0.2 所有组播路由器的地址224.0.0.3 不分配224.0.0.4 dvmrp路由器224.0.0.5 所有ospf路由器224.0.0.6 ospf DR/BDR224.0.0.7 st路由器224.0.0.8 st主机224.0.0.9 rip-2路由器224.0.0.10 Eigrp路由器224.0.0.11 活动代理224.0.0.12 dhcp 服务器/中继代理224.0.0.13 所有pim路由器224.0.0.14 rsvp封装224.0.0.15 所有cbt路由器224.0.0.16 指定sbm224.0.0.17 所有sbms224.0.0.18 vrrp以太⽹传输单播ip报⽂的时候,⽬的mac地址使⽤的是接收者的mac地址。
TCP/IP通讯的三种传送方式TCP/IP传送方式目前有三种:单播、广播和组播。
1.单播服务器和客户机之间“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。
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。
由于单播能够针对每个客户及时响应,所以现在的Internet应用中如网页浏览等都是采用IP单播协议。
单播的优点:✓服务器及时响应客户机的请求;✓服务器针对每个客户不通的请求发送不同的数据,容易实现个性化服务。
✓单播的缺点:✓服务器针对每个客户机发送数据流,服务器流量=客户机数量×客户机流量;在客户数量大、每个客户机流量大的流媒体应用中服务器不堪重负;✓现有的网络带宽是金字塔结构,城际省际主干带宽仅仅相当于其所有用户带宽之和的5%。
如果全部使用单播协议,网络中只要有5%的客户在全速使用网络,就会造成网络主干不堪重负。
2.广播服务器和客户机之间“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。
广播的优点:✓网络设备简单,维护简单,布网成本低廉;✓由于服务器不用向每个客户机单独发送数据,所以服务器流量负载极低。
✓广播的缺点:✓无法针对每个客户的要求和时间及时提供个性化服务;✓网络允许服务器提供数据的带宽有限,客户端的最大带宽=服务总带宽,无法向众多客户提供更多样化、更加个性化的服务;✓广播禁止在Internet宽带网上传输。
openpgm 协议格式OpenPGM是一种开放式的可靠的组播协议,它提供了高效的数据传输机制,基于支持互联网协议的网络。
它的设计目标是提供可靠的多播传输,同时具备高吞吐量和低延迟的特性。
在OpenPGM协议的格式中,主要包含了以下几个关键要素。
第一,OpenPGM协议采用了一个称为“Data Unit”的概念,用于传输数据。
每个Data Unit中包含了一个数据包,以及一些与数据包相关的控制信息。
数据包是OpenPGM协议传输的基本单位,它包含了要传输的数据以及一些必要的控制信息,以确保数据的可靠传输。
第二,OpenPGM协议使用了一个称为“NACK”的机制来处理丢失的数据包。
当接收方发现有数据包丢失时,会向发送方发送一个NACK消息,请求发送方重传丢失的数据包。
这种机制能够有效地保证数据的完整性和可靠性。
第三,OpenPGM协议还支持多种传输模式,如单播、多播和广播。
单播模式下,数据包只传输给特定的目标节点;多播模式下,数据包传输给一个组播组中的所有节点;广播模式下,数据包传输给一个网络中的所有节点。
这种灵活的传输模式能够满足不同场景下的需求。
第四,OpenPGM协议还具备其他一些功能,如拥塞控制、流量控制和传输优先级控制等。
拥塞控制机制可以根据网络的拥塞程度来调整数据的传输速率,以避免网络拥塞。
流量控制机制可以限制数据的传输速率,以确保接收方能够及时处理接收到的数据。
传输优先级控制可以根据数据包的重要程度来调整传输的优先级,以确保重要的数据包能够优先传输。
综上所述,OpenPGM协议是一种可靠的组播协议,它提供了高效的数据传输机制,并具备拥塞控制、流量控制和传输优先级控制等功能。
它的设计目标是提供可靠的多播传输,同时具备高吞吐量和低延迟的特性。
通过使用OpenPGM协议,可以实现高效可靠的数据传输,适用于各种场景下的组播需求。
1.IGMP协议的定义和作用IGMP(Internet Group Management Protocol)是一种用于管理组播(Multicast)组的协议。
它在组播网络中起到了重要的作用,允许主机和路由器协调地工作,以便实现有效的组播数据传输。
1.1IGMP协议的背景组播是一种网络通信方式,它允许将数据从一个发送者传输到多个接收者,而不是点对点的单播方式。
组播在诸如视频流、音频广播、实时数据传输等场景中具有广泛的应用。
1.2IGMP协议的作用IGMP协议的主要作用是使网络中的主机能够加入和离开特定的组播组,以便接收或停止接收该组播组的数据。
它提供了一种机制,使得主机可以向所连接的路由器表明它对特定组播组的兴趣,从而使路由器能够有效地转发组播数据。
1.3IGMP协议的工作原理IGMP协议通过主机发送IGMP报文来进行通信。
主机可以向所连接的路由器发送IGMP 报文,以表明它希望加入特定的组播组或离开该组播组。
路由器根据接收到的IGMP报文来维护组播组成员的列表,并相应地转发组播数据。
1.4IGMP协议的版本IGMP协议有不同的版本,包括IGMPv1、IGMPv2和IGMPv3。
每个版本都有不同的功能和改进,以适应不同的组播需求和网络环境。
1.5IGMP协议的应用场景IGMP协议广泛应用于各种组播网络环境,包括视频流传输、音频广播、多人游戏等。
它能够提供高效的组播数据传输,减少网络流量和资源消耗。
1.6IGMP协议的安全性和常见问题IGMP协议在安全性方面存在一些挑战,如组播数据的安全性和合法性验证。
此外,常见问题包括组播数据的丢失、延迟和冲突等,需要采取相应的解决方法来优化组播网络的性能。
以上是对IGMP协议的定义、作用和相关内容的概述,它是实现组播通信的重要协议之一,对于构建高效的组播网络具有重要意义。
2.IGMP协议的基本原理和工作流程IGMP(Internet Group Management Protocol)是一种用于管理组播(Multicast)组的协议。
IGMP协议详解与测试方法IGMP(Internet Group Management Protocol,Internet组管理协议)是一种用于IP网络的组播协议。
它允许主机加入到特定的组播组,并通过查询和报告机制通知路由器有关组播组成员的信息。
本文将详细介绍IGMP协议的工作原理,并提供一种测试IGMP功能的方法。
IGMP的工作原理如下:1. 主机加入组播组:主机通过发送IGMP报文加入到组播组。
IGMP 消息有三种类型:查询(Query)、报告(Report)和离开(Leave)。
查询消息由路由器发出,用于了解网络中的组播组成员。
报告消息由主机发出,用于加入到组播组或报告存在。
离开消息由主机发出,用于离开组播组。
2.路由器维护组播组成员表:路由器通过接收IGMP消息维护一个组播组成员表。
当收到报告消息时,路由器将主机添加到对应的组播组成员表中。
当收到离开消息时,路由器将主机从对应的组播组成员表中删除。
3.路由器转发组播流量:当路由器接收到组播数据包时,它会查找组播组成员表,确定需要转发数据包的接口。
然后,路由器根据IP协议的特性将数据包转发到指定接口。
IGMP的测试方法如下:1.确保网络拓扑正确:首先,需要构建一个符合组播网络拓扑的实验环境。
包括至少一个路由器和多个主机,确保它们的IP地址和子网掩码设置正确,并且路由器启用了IGMP功能。
2.观察组播组成员表:使用网络管理工具或命令行工具,查看路由器的组播组成员表。
确认路由器能够正确维护主机的加入和离开。
3. 加入组播组和报告存在:在其中一个主机上执行加入组播组操作,并发送报告消息。
可以使用命令行工具如"igmp join <组播组IP>"执行加入操作,并使用网络抓包工具观察IGMP报文。
4. 离开组播组和报告离开:在加入组播组的主机上执行离开组播组操作,并发送离开消息。
可以使用命令行工具如"igmp leave <组播组IP>"执行离开操作,并使用网络抓包工具观察IGMP报文。
组播的工作原理组播是一种多播网络传输技术,用于在网络中同时向多个目标主机发送相同的数据包。
其工作原理如下:1. 组播发送者:组播发送者将数据包发送到一个特定的组播组地址。
组播组地址是一个由224.0.0.0到239.255.255.255之间的IP地址范围。
2. 组播路由:组播包在网络中传输时,通过组播路由器在网络节点间传输。
组播路由器用于转发组播包,以使其到达指定的目标主机。
3. IGMP协议:IGMP(Internet Group Management Protocol)是一种用于组播监听和管理的协议。
它允许组播路由器和主机之间进行通信,以确定主机是否对特定组播组感兴趣。
4. 主机加入组播组:当一个主机要接收特定组播组的数据时,它会发送一个IGMP报文给所在网络的组播路由器,表示它对该组播组感兴趣。
路由器则根据接收到的报文,将该主机添加到组播组的成员列表中。
5. 组播数据传输:一旦主机加入组播组成功,组播发送者发送的数据包将被复制并传输到该组播组中的所有成员主机。
组播路由器会根据组播组的成员列表,将数据包转发到每个成员主机。
6. 成员离开组播组:当一个主机不再对特定组播组感兴趣时,它会发送一个IGMP报文给组播路由器,表示它要离开该组播组。
路由器会相应地将该主机从组播组的成员列表中移除。
总结起来,组播利用组播路由器和IGMP协议实现在网络中同时向多个主机发送数据包。
组播发送者将数据包发送到特定的组播组地址,组播路由器根据主机的兴趣和组播组的成员列表,将数据包传输给对应组播组的主机。
主机可以通过发送IGMP报文来加入或离开组播组,从而控制对特定组播组的接收。
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。
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 组播协议与现在广泛使用的单播协议的不同之处在于,一个主机用单播协议向n个主机发送相同的数据时,发送主机需要分别向n个主机发送,共发送n次。一个主机用组播协议向n个主机发送相同的数据时,只要发送1次,其数据由网络中的路由器和交换机逐级进行复制并发送给各个接收方,这样既节省服务器资源也节省网络主干的带宽资源。
与广播协议相比,只有组播接收方向路由器发出请求后,网络路由器才复制一份数据给接收方,从而节省接收方的带宽。而广播方式无论接收方是否需要,网络设备都将所有广播信息向所有设备发送,从而大量占据接收方的接入带宽。
IP组播历史 在1980年代初斯坦福大学的一位博士生叫Steve Deering,在为其导师David Cheriton工作,设计一种叫做Vsystem的分布式操作系统。此操作系统允许一台计算机使用MAC层组播向在本地Ethernet段的一组其他计算机传递信息。
随着工作的扩展组播必须跨越路由器,所以必须将组播扩展到OSI模型的第三层,此历史重任落到了Steve Deering身上,他总结了组播路由的通信协议基础,并最终在1991年12月发表的博士论文中进行了详细的阐述。 组播协议的优势: 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. 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. 组播能节省网络主干的带宽; 组播协议的缺点: 与单播协议相比,组播没有补包机制,因为组播采用的是UTP的传输方式,并且不是针对一个接受者,所以无法有针对的进行补包。所以直接组播协议传输的数据是不可靠的。
二、为什么宽带网必须使用组播协议 自从上世纪末长城宽带壮烈的宽带推广运动以来,宽带网一直面临种种问题,但这些问题归结起来就是一个问题,那就是客户端得不到与其接入带宽相称的足够的数据流。
最早的长城宽带面临的是“宽带无内容”的问题,客户得不到其承诺的视频点播等宽带娱乐,于是投诉、退户甚至诉诸法律。
电信凭借其雄厚的财力和电话线资源后来居上,但很快又面临网速慢、缺内容的投诉,电信网站上的视频点播似乎总是无尽的等待和缓冲。后来P2P软件的出现使得某些比较专业的用户似乎看到了希望,他们用BT、电驴等软件互传电影等娱乐信息也凑合了。没多久电信和网通就高举着和他们没什么关系的版权大旗封杀了BT、电驴等软件。
所有这些都是源于现在宽带网的“上下非对称”的金字塔结构,也就是网络主干的带宽远远小于所有用户带宽之和,但现在网络使用的单播通讯协议却要求网络主干的带宽等于或接近所有用户带宽之和。现在的状况是一个城市或省的网络出口主干的带宽大约相当于其所有客户带宽之和的5%,也就是说假如有5%的客户用BT软件通过网络全速传输数据,那其余95%的客户就不要玩了。现在电信主干上的流量的75%都是P2P应用的流量,已经超过了电信所能承受的极限。
那么采用CDN技术,将网络内容在城域网内就近缓冲行不行呢?答案是:技术上可行经济上行不通。其需要的服务器是一个巨大的天文数字。现在的大中城市的宽带网用户数量都在20万以上,以此数量来计算光购置CDN服务器就需要2亿元左右!这就是为什么电信不用CDN技术来满足客户需求的原因。所以在服务器的服务能力和客户机的需求上也存在着严重的上下非对称结构。
那么这个死结是不是没法解开呢?当然不是,组播协议的数据流特点就是“上下非对称”的,也就是说,在网络主干上的一条数据流通过每层交换机的复制可以变成无数客户端的数据流,形成客户端数据流之和远大于主干数据流的金字塔结构。这一特点正好与现在的网络结构相符。所以说,基于组播协议的流媒体宽带娱乐可以解决这一问题。
举例来说,使用基于组播协议的直播系统可以用一台服务器支持数万客户收看一个或几个频道的网上电视直播。假设一共提供100个频道的电视节目,每个频道是1M的MPEG4高清晰码流,则无论有1万客户还是100万客户,其占用的网络主干都是100M,而3~5台服务器硬件的投资不到100万。
如果采用我们专利技术的基于组播的VOD系统,客户还可以享受到廉价的点播服务。由于其采用的是组播协议,无论对于网络主干还是VOD服务器的压力都很小。
三、单播/组播/广播 通讯协议的特点及应用对比 当前的网络中有三种通讯模式:单播、广播、组播,其中的组播出现时间最晚但同时具备单播和广播的优点,最具有发展前景。
一、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IP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。
单播的优点: 1. 服务器及时响应客户机的请求 2. 服务器针对每个客户不通的请求发送不通的数据,容易实现个性化服务。 单播的缺点:
1. 服务器针对每个客户机发送数据流,服务器流量=客户机数量×客户机流量;在客户数量大、每个客户机流量大的流媒体应用中服务器不堪重负。
2. 现有的网络带宽是金字塔结构,城际省际主干带宽仅仅相当于其所有用户带宽之和的5%。如果全部使用单播协议,将造成网络主干不堪重负。现在的P2P应用就已经使主干经常阻塞,只要有5%的客户在全速使用网络,其他人就不要玩了。而将主干扩展20倍几乎是不可能。
二、 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。
广播的优点: 1. 网络设备简单,维护简单,布网成本低廉 2. 由于服务器不用向每个客户机单独发送数据,所以服务器流量负载极低。
广播的缺点:
1.无法针对每个客户的要求和时间及时提供个性化服务。
2. 网络允许服务器提供数据的带宽有限,客户端的最大带宽=服务总带宽。例如有线电视的客户端的线路支持100个频道(如果采用数字压缩技术,理论上可以提供500个频道),即使服务商有更大的财力配置更多的发送设备、改成光纤主干,也无法超过此极限。也就是说无法向众多客户提供更多样化、更加个性化的服务。 3. 广播禁止在Internet宽带网上传输。 三、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。这样既能一次将数据传输给多个有需要(加入组)的主机,又能保证不影响其他不需要(未加入组)的主机的其他通讯。
组播的优点: 1. 需要相同数据流的客户端加入相同的组共享一条数据流,节省了服务器的负载。具备广播所具备的优点。
2. 由于组播协议是根据接受者的需要对数据流进行复制转发,所以服务端的服务总带宽不受客户接入端带宽的限制。IP协议允许有2亿6千多万个(268435456)组播,所以其提供的服务可以非常丰富。
3. 此协议和单播协议一样允许在Internet宽带网上传输。 组播的缺点: 1.与单播协议相比没有纠错机制,发生丢包错包后难以弥补,但可以通过一定的容错机制和QOS加以弥补。
2.现行网络虽然都支持组播的传输,但在客户认证、QOS等方面还需要完善,这些缺点在理论上都有成熟的解决方案,只是需要逐步推广应用到现存网络当中。
四、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