自组网的组播技术

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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

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13.1 组播传送基础

2.组播协议

稀疏和密集模式

稀疏模式:参与组播的主机较少的一种拓扑结

构,主要在广域网中

密集模式:参与组播的主机较多的一种拓扑结

构,主要在局域网中

隐式加入和显式加入

组员可在组播会话存活期加入或退出一个组

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13.1 组播传送基础

2.组播协议

隐式加入和显式加入

组员可在组播会话存活期加入或退出一个组

根据直连子网内组员的存在或退出,与该子网相连的路由

器决定是否加入或剪除组播树的树枝

上述操作可通过隐式或显式加入方式

隐式加入:适于密集模式,通过广播/剪除模式来去除组播

树上没有组播成员的树枝。即先把网上所有路由器都加入

到组播树上,然后每个路由器通过协议查询是否有成员在

直连子网上,若没有则发“剪除”消息,剪除多余树枝

显式加入:适于稀疏模式,每个路由查询子网内有无成

员,然后决定是否给上游路由器加入信息

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13.1 组播传送基础

2.组播协议

基于源的树

基于源的树:为每个源维护一棵组播树,适于密

集模式,产生组播报文的源主机数目等于组播树

棵数,组播表中有“组数×每组成员数”条目

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13.1 组播传送基础

2.组播协议

共享树:

整个网中选一个“集中点”RP (Rendezvous Point),所有组播报文从该RP传送

RP是预设定的一个路由器,转发所有组播报文

所有要发送组播报文的源主机发送前,到RP注册

然后通过直连路由器确定到目的地的最短路径

RP即为组播树的根节点

共享树的组播表比基于源的树更精简

缺点是RP上的选择会导致从源主机到各组地址的路由并非最优路径

若局域网同时有多条占用带宽较多的组播链路,则RP会成为整个网络的瓶颈

还可能使RP成为单点故障点

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13.1 组播传送基础

2.组播协议

组成员的维护

为加入跨越物理网络的组播传送,主机事先通知

本地组播路由“自己加入某组播组”的信息

该信息称为组员身份信息

各组播路由器互相交换各自的组播组信息,以建

立组播传送路径

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13.1 组播传送基础

3. IGMP协议

IGMP (internet group management protocol)网组管

理协议

IGMP用于组播路由器与主播主机间交换组员信

息的协议

IGMP工作过程如下:

IGMP工作过程

按“全主机”组播地址将组员身份广播出去

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13.1 组播传送基础

4. IGMP的实现

IGMP的实现:主机部分和路由器部分

主机部分的实现:

Member report 消息

一个主机第一次加入组时发出Member report 消息

或响应三层设备发出Membership Query时回答Member report

Membership Query消息的目的地址是组地址

除路由器外,组内其他组成员主机都会收到Membership Query报文

路由器只需知道网内有一个组员就行了

但其他主机收到Member report 消息,则会抑制自己的Membership Query,减少开销

Leave Group 消息,主机发出,目的地址为所有路由器,告知“主机已离开一个组”

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