组播

组播技术白皮书

关键词：组播，IGMP，IGMP Snooping，PIM，MBGP，MSDP，SSM Mapping

摘要：组播技术实现了IP网络中点到多点的高效数据传送，由于组播能够有效地节约网络带宽、降低网络负载，因此在实时数据传送、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。

缩略语：

缩略语英文全名中文解释

System 自治系统

AS Autonomous

Multicast 任意信源组播

ASM Any-Source

Router 自举路由器

BSR BootStrap

C-BSR Candidate-BSR 候选BSR

C-RP Candidate-RP 候选RP

DR Designated

Router 指定路由器

IANA Internet Assigned Numbers Authority 互联网编号分配委员会

IGMP Internet Group Management Protocol 互联网组管理协议

MBGP Multicast Border Gateway Protocol 组播边界网关协议

MP-BGP MultiProtocol Border Gateway Protocol 多协议边界网关协议

MSDP Multicast Source Discovery Protocol 组播源发现协议

PIM-DM Protocol Independent Multicast-Dense Mode 协议无关组播—密集模式

PIM-SM Protocol Independent Multicast-Sparse Mode 协议无关组播—稀疏模式

Point 汇集点

RP Rendezvous

RPF Reverse Path Forwarding 逆向路径转发

RPT Rendezvous Point Tree 共享树

SPT Shortest Path Tree 最短路径树

Multicast 指定信源组播

SSM Source-Specific

目录

1 概述 (3)

1.1 产生背景 (3)

1.2 技术优点 (3)

2 组播技术实现 (3)

2.1 组播地址机制 (4)

2.1.1 IP组播地址 (4)

2.1.2 IP组播地址到链路层的映射 (5)

2.2 组成员关系管理 (5)

2.2.1 IGMP (6)

2.2.2 IGMP Snooping (7)

2.3 组播报文转发 (7)

2.3.1 组播转发树 (7)

2.3.2 组播报文转发机制 (8)

2.4 组播路由协议 (8)

2.4.1 域内组播路由协议 (9)

2.4.2 域间组播路由协议 (10)

2.5 组播模型分类 (11)

3 典型组网应用 (12)

3.1 单域组播组网应用 (12)

3.2 跨域组播组网应用 (13)

3.2.1 PIM-SM/MBGP/MSDP方案 (13)

3.2.2 PIM-SM/隧道（MBGP&MSDP）方案 (14)

3.2.3 PIM-SM/隧道（PIM-DM）方案 (14)

3.3 组播穿越防火墙组网应用 (15)

4 总结和展望 (15)

1 概述

1.1 产生背景

传统的IP通信有两种方式：一种是在源主机与目的主机之间点对点的通信，即单

播；另一种是在源主机与同一网段中所有其它主机之间点对多点的通信，即广播。

如果要将信息发送给多个主机而非所有主机，若采用广播方式实现，不仅会将信息

发送给不需要的主机而浪费带宽，也不能实现跨网段发送；若采用单播方式实现，

重复的IP包不仅会占用大量带宽，也会增加源主机的负载。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。

组播是指在IP网络中将数据包以尽力传送的形式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，而其它主机则不能收到。

1.2 技术优点

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。作为一种与单播和广播并列

的通信方式，组播的意义不仅在于此。更重要的是，可以利用网络的组播特性方便

地提供一些新的增值业务，包括在线直播、网络电视、远程教育、远程医疗、网络

电台、实时视频会议等互联网的信息服务领域。

2 组播技术实现

组播技术的实现需要解决以下几方面问题：

z组播源向一组确定的接收者发送信息，而如何来标识这组确定的接收者？——这需要用到组播地址机制；

z接收者通过加入组播组来实现对组播信息的接收，而接收者是如何动态地加入或离开组播组的？——即如何进行组成员关系管理；

z组播报文在网络中是如何被转发并最终到达接收者的？——即组播报文转发的过程；

z 组播报文的转发路径（即组播转发树）是如何构建的？——这是由各组播路

由协议来完成的。

2.1 组播地址机制

2.1.1 IP 组播地址

IP 组播地址用于标识一个IP 组播组。IANA 把D

类地址空间分配给组播使用，范围从224.0.0.0到

239.255.255.255。

图1 IP 组播地址格式

如图1所示，IP 组播地址前四位均为“1110”，而整个IP 组播地址空间的划分则如图2所示。

图2 IP 组播地址划分 z 224.0.0.0到224.0.0.255被IANA 预留，地址224.0.0.0保留不做分配，其它

地址供路由协议及拓扑查找和维护协议使用。该范围内的地址属于局部范畴，不论TTL 为多少，都不会被路由器转发；

z 224.0.1.0到238.255.255.255为用户可用的组播地址，在全网范围内有效。

其中232.0.0.0/8为SSM 组地址，而其余则属于ASM 组地址。有关ASM 和SSM 的详细介绍，请参见“2.5 组播模型分类”一节；

z 239.0.0.0到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，也属于ASM 组地址。使用本地管理组地址可以灵活定义组播域的范