组播技术

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。