组播技术及原理
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IP 组播体系结构
IGMP建立并且维护路由器直联网段的组成员关系信息. 建立并且维护路由器直联网段的组成员关系信息. 建立并且维护路由器直联网段的组成员关系信息 域内组播路由协议根据 域内组播路由协议根据IGMP维护的这些组播组成员关系信息 维护的这些组播组成员关系信息 ,运用一定的组播路由算法构造组播分发树进行组播数据包转 发. 域间组播路由协议在各自治域间发布具有组播能力的路由信息 以及组播源信息,以使组播数据在域间进行转发. 以及组播源信息,以使组播数据在域间进行转发.
八位组(1)
八位组(2) XXXXXXXX
八位组(3)
八位组(4)
1110XXXX
XXXXXXXX
XXXXXXXX
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组播技术---- 组播地址 组播地址的划分) 组播地址(IP组播地址的划分 组播地址的划分) 组播技术
组播地址范围 组播地址范围 224.0.0.0-239.255.255.255 - "D"类地址空间 第一个字节的高四位 = "1110" 保留组播地址 保留组播地址 224.0.0.0-224.0.0.255 - 发送报文时 TTL = 1, 例如: 224.0.0.1 子网的所有系统 224.0.0.2 子网的所有路由器 224.0.0.4 DVMRP路由器 224.0.0.5 OSPF路由器 本地管理组地址 本地管理组地址 239.0.0.0-239.255.255.255 - 用户组播地址 用户组播地址 224.0.1.0-238.255.255.255 - .
组播技术及原理
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1. 组播概述 2.组播技术 组播技术 3. IP组播体系结构 组播体系结构 4.组播的形式 组播的形式 5.简单组播报文分析 简单组播报文分析
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1. 组播概述
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3. IP组播体系结构 组播体系结构
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IP 组播体系结构
应用程序/多播地址 应用程序 多播地址 主机-路由器协议 主机 路由器协议 (IGMP)
routers hosts
域内多播协议
域间多播协议
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组播概述--组播概述 组播与单播的对比
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2.组播技术 组播技术
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组播技术---- 组播地址 组播技术
1. 组播 地址 组播IP地址 IP组播地址用于标识一个 组播组.IANA把D类地址空间 组播地址用于标识一个IP组播组 组播地址用于标识一个 组播组. 把 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.如 组播, 分配给 组播,其范围是从 到 . 所示(二进制表示 组播地址前四位均为1110. 图2所示 二进制表示 所示 二进制表示),IP组播地址前四位均为 组播地址前四位均为 .
组播概述
传统的 通信有两种方式: 传统的IP通信有两种方式 通信有两种方式: 第一种是在一台源 IP 主机和一台目的 IP 主机之间进行即单播 (unicast ) 第二种是在一台源 IP 主机和网络中所有其它的 IP主机之间进 主机之间进 行即广播( 行即广播(broadcast) ) 如果要将信息发送给网络中的多个主机,而非所有主机.则要 如果要将信息发送给网络中的多个主机,而非所有主机. 么采用广播方式要么由源主机分别向网络中的多台目标主机以 单播方式发送 IP 包. 采用广播方式实现时不仅会将信息发送给不需要的主机而浪费 带宽也可能由于路由回环引起严重的广播风暴. 带宽也可能由于路由回环引起严重的广播风暴. 采用单播方式实现时由于 IP 包的重复发送会白白浪费掉大量 带宽也增加了服务器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
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IP 组播体系结构 组播体系结构---- 域内组播路由协议
域内组播路由协议包括以下几个协议 域内组播路由协议包括以下几个协议 1,DVMRP(Distance Vector Multicast Routing Protocol) , ( ) DVMRP在 RIP 协议的基础上扩充了支持组播的功能. 协议的基础上扩充了支持组播的功能. 在 DVMRP 协议首先通过发送探测消息来进行邻居发现,之后通 协议首先通过发送探测消息来进行邻居发现, 过路由交换来进行单播寻径和确定上下游依赖关系. 过路由交换来进行单播寻径和确定上下游依赖关系. 2,PIM-DM(Protocol Independent Multicast Dense Mode) , ( ) 域中, 在 PIM-DM 域中,运行 PIM-DM 协议的路由器周期性的发送 Hello 消息,发现邻接的 PIM 路由器,进行叶子网络,叶子路 消息, 路由器,进行叶子网络, 由器的判断,并且负责在多路访问网络中选举指定路由器( 由器的判断,并且负责在多路访问网络中选举指定路由器( DR). ).
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组播概述
IP 组播技术有效地解决了单点发送多点接收的问题,实现了 组播技术有效地解决了单点发送多点接收的问题, 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, 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, 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, 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, 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, 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. 务领域.
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组播技术---组播技术
组播地址(MAC地址的映射) 组播地址 地址的映射) 地址的映射
IP地址到 地址到MAC地址的映射: 地址的映射: 地址到 地址的映射
此5位地址不作映射,因此32个IP 位地址不作映射,因此32个 组播地址映射成一个MAC地址 组播地址映射成一个MAC地址 32位IP组播地址 32位IP组播地址 1110
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组播技术---- 组播地址 组播地址的划分) 组播地址(IP组播地址的划分 组播地址的划分) 组播技术
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来自百度文库
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组播技术---组播技术
组播地址(MAC地址的映射) 地址的映射) 组播地址 地址的映射
如下图所示 以太网和FDDI的MAC地址 以太网和 的 地址01:00:5E:00:00:00到01:00:5E:7F:FF:FF用 到 用 地址 于将三层IP组播地址映射为二层地址,即IP组播地址中的低 位放入 于将三层 组播地址映射为二层地址, 组播地址中的低23位放入 组播地址映射为二层地址 组播地址中的低 IEEE MAC地址的低 位.IP组播地址有 位地址空间,但只有23位被 地址的低23位 组播地址有28位地址空间,但只有 位被 地址的低 组播地址有 位地址空间 映射到IEEE MAC地址,这样会有32个IP组播地址映射到同一 映射到 地址,这样会有 个 组播地址映射到同一MAC地址 地址 地址 组播地址映射到同一 上.
均指自治系统(AS) 注:以下"域" 均指自治系统 以下"
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IP Multicast体系结构 体系结构
根据协议的作用,范围组播协议分为以下两种: 根据协议的作用,范围组播协议分为以下两种: 1.主机 路由器之间的协议,即组播成员关系管理协议 主机-路由器之间的协议 主机 路由器之间的协议, 组播成员关系管理协议包括IGMP(互连网组管理协议 互连网组管理协议) 组播成员关系管理协议包括 互连网组管理协议 2.路由器 路由器之间的组播路由协议 路由器-路由器之间的组播路由协议 路由器 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. 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 包括MOSPF,CBT,PIM-SM,PIM-DM, 域内组播路由协议包括 , , , , DVMRP等协议 等协议 域内的组播协议又分为密集 与稀疏模式的协议. 又分为密集, 域内的组播协议又分为密集,与稀疏模式的协议. DVMRP,PIM-DM,MOSPF属于密集模式,CBT,PIM-SM属于 属于密集模式, , , 属于密集模式 , 属于 稀疏模式.由于MOSPF的扩展性很差,并且过于复杂,很少被实 的扩展性很差, 稀疏模式.由于 的扩展性很差 并且过于复杂, 现,并且不支持隧道,已经被抛弃.CBT简单,但端到端的性能 并且不支持隧道,已经被抛弃. 简单, 简单 无法满足,不适于用在全网性的组播应用中.故在域内, 无法满足,不适于用在全网性的组播应用中.故在域内,主要使 密集模式), 用PIM-SM(协议无关组播 密集模式), (协议无关组播-密集模式),PIM-DM(协议无关组播 ( -稀疏模式), 稀疏模式), 稀疏模式),DVMRP(距离矢量组播路由协议)协议. (距离矢量组播路由协议)协议.
IP组播地址后 位 组播地址后23位 组播地址后 映射到MAC地址中 映射到 地址中 48位MAC地址(以太网/FDDI) 48位MAC地址 以太网/FDDI) 地址( 0000000100000000010111100
例如: 例如: 225.1.1.1 238.0.0.5
0X01005E010101 0X01005E000005
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组播概述
IP 组播是指在 IP 网络中将数据包以尽力传送 网络中将数据包以尽力传送best-effort 的形 式发送到网络中的某个确定节点子集. 式发送到网络中的某个确定节点子集.这个子集称为组播组 (multicast group ) iP组播的基本思想是源 主机只发送一份数据,一个或多个接 组播的基本思想是源IP主机只发送一份数据 组播的基本思想是源 主机只发送一份数据, 收者可接收相同数据的拷贝.即允许源IP主机向网上所有 主机向网上所有IP主 收者可接收相同数据的拷贝.即允许源 主机向网上所有 主 机的一部分(子集)发送IP分组 只有该子集内的主机( 分组, 机的一部分(子集)发送 分组,只有该子集内的主机(目标 主机)可以接收该分组,而网络中其它IP主机不能收到该分组 主机不能收到该分组. 主机)可以接收该分组,而网络中其它IP主机不能收到该分组. 这种逻辑上的子集(目标主机)就是组播组, 这种逻辑上的子集(目标主机)就是组播组,用D类IP地址 类 地址 (224.0.0.0～239.255.255.255)来标识. ～ )来标识.
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IP 组播体系结构 组播体系结构---- 域内组播路由协议
3,PIM-SM(Protocol Independent Multicast Sparse Mode) , ( ) 域中, 在 PIM-SM 域中,运行 PIM-SM 协议的路由器周期性的发送 Hello 消息,用以发现邻接的 PIM 路由器,并且负责在多路访 消息, 路由器, 的选举.这里, 问网络中进行 DR 的选举.这里,DR 负责为与其直连的组成 员向组播树根节点的方向发送"加入 剪枝"消息 加入/剪枝 消息, 员向组播树根节点的方向发送 加入 剪枝 消息,或是将直连 组播源的数据发向组播分发树. 组播源的数据发向组播分发树.
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IP 组播体系结构
IGMP建立并且维护路由器直联网段的组成员关系信息. 建立并且维护路由器直联网段的组成员关系信息. 建立并且维护路由器直联网段的组成员关系信息 域内组播路由协议根据 域内组播路由协议根据IGMP维护的这些组播组成员关系信息 维护的这些组播组成员关系信息 ,运用一定的组播路由算法构造组播分发树进行组播数据包转 发. 域间组播路由协议在各自治域间发布具有组播能力的路由信息 以及组播源信息,以使组播数据在域间进行转发. 以及组播源信息,以使组播数据在域间进行转发.
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八位组(2) XXXXXXXX
八位组(3)
八位组(4)
1110XXXX
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组播技术---- 组播地址 组播地址的划分) 组播地址(IP组播地址的划分 组播地址的划分) 组播技术
组播地址范围 组播地址范围 224.0.0.0-239.255.255.255 - "D"类地址空间 第一个字节的高四位 = "1110" 保留组播地址 保留组播地址 224.0.0.0-224.0.0.255 - 发送报文时 TTL = 1, 例如: 224.0.0.1 子网的所有系统 224.0.0.2 子网的所有路由器 224.0.0.4 DVMRP路由器 224.0.0.5 OSPF路由器 本地管理组地址 本地管理组地址 239.0.0.0-239.255.255.255 - 用户组播地址 用户组播地址 224.0.1.0-238.255.255.255 - .
组播技术及原理
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1. 组播概述 2.组播技术 组播技术 3. IP组播体系结构 组播体系结构 4.组播的形式 组播的形式 5.简单组播报文分析 简单组播报文分析
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3. IP组播体系结构 组播体系结构
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应用程序/多播地址 应用程序 多播地址 主机-路由器协议 主机 路由器协议 (IGMP)
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组播概述--组播概述 组播与单播的对比
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2.组播技术 组播技术
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组播技术---- 组播地址 组播技术
1. 组播 地址 组播IP地址 IP组播地址用于标识一个 组播组.IANA把D类地址空间 组播地址用于标识一个IP组播组 组播地址用于标识一个 组播组. 把 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.如 组播, 分配给 组播,其范围是从 到 . 所示(二进制表示 组播地址前四位均为1110. 图2所示 二进制表示 所示 二进制表示),IP组播地址前四位均为 组播地址前四位均为 .
组播概述
传统的 通信有两种方式: 传统的IP通信有两种方式 通信有两种方式: 第一种是在一台源 IP 主机和一台目的 IP 主机之间进行即单播 (unicast ) 第二种是在一台源 IP 主机和网络中所有其它的 IP主机之间进 主机之间进 行即广播( 行即广播(broadcast) ) 如果要将信息发送给网络中的多个主机,而非所有主机.则要 如果要将信息发送给网络中的多个主机,而非所有主机. 么采用广播方式要么由源主机分别向网络中的多台目标主机以 单播方式发送 IP 包. 采用广播方式实现时不仅会将信息发送给不需要的主机而浪费 带宽也可能由于路由回环引起严重的广播风暴. 带宽也可能由于路由回环引起严重的广播风暴. 采用单播方式实现时由于 IP 包的重复发送会白白浪费掉大量 带宽也增加了服务器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
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IP 组播体系结构 组播体系结构---- 域内组播路由协议
域内组播路由协议包括以下几个协议 域内组播路由协议包括以下几个协议 1,DVMRP(Distance Vector Multicast Routing Protocol) , ( ) DVMRP在 RIP 协议的基础上扩充了支持组播的功能. 协议的基础上扩充了支持组播的功能. 在 DVMRP 协议首先通过发送探测消息来进行邻居发现,之后通 协议首先通过发送探测消息来进行邻居发现, 过路由交换来进行单播寻径和确定上下游依赖关系. 过路由交换来进行单播寻径和确定上下游依赖关系. 2,PIM-DM(Protocol Independent Multicast Dense Mode) , ( ) 域中, 在 PIM-DM 域中,运行 PIM-DM 协议的路由器周期性的发送 Hello 消息,发现邻接的 PIM 路由器,进行叶子网络,叶子路 消息, 路由器,进行叶子网络, 由器的判断,并且负责在多路访问网络中选举指定路由器( 由器的判断,并且负责在多路访问网络中选举指定路由器( DR). ).
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组播概述
IP 组播技术有效地解决了单点发送多点接收的问题,实现了 组播技术有效地解决了单点发送多点接收的问题, 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, 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, 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, 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, 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, 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. 务领域.
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组播技术---组播技术
组播地址(MAC地址的映射) 组播地址 地址的映射) 地址的映射
IP地址到 地址到MAC地址的映射: 地址的映射: 地址到 地址的映射
此5位地址不作映射,因此32个IP 位地址不作映射,因此32个 组播地址映射成一个MAC地址 组播地址映射成一个MAC地址 32位IP组播地址 32位IP组播地址 1110
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组播技术---- 组播地址 组播地址的划分) 组播地址(IP组播地址的划分 组播地址的划分) 组播技术
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组播技术---组播技术
组播地址(MAC地址的映射) 地址的映射) 组播地址 地址的映射
如下图所示 以太网和FDDI的MAC地址 以太网和 的 地址01:00:5E:00:00:00到01:00:5E:7F:FF:FF用 到 用 地址 于将三层IP组播地址映射为二层地址,即IP组播地址中的低 位放入 于将三层 组播地址映射为二层地址, 组播地址中的低23位放入 组播地址映射为二层地址 组播地址中的低 IEEE MAC地址的低 位.IP组播地址有 位地址空间,但只有23位被 地址的低23位 组播地址有28位地址空间,但只有 位被 地址的低 组播地址有 位地址空间 映射到IEEE MAC地址,这样会有32个IP组播地址映射到同一 映射到 地址,这样会有 个 组播地址映射到同一MAC地址 地址 地址 组播地址映射到同一 上.
均指自治系统(AS) 注:以下"域" 均指自治系统 以下"
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IP Multicast体系结构 体系结构
根据协议的作用,范围组播协议分为以下两种: 根据协议的作用,范围组播协议分为以下两种: 1.主机 路由器之间的协议,即组播成员关系管理协议 主机-路由器之间的协议 主机 路由器之间的协议, 组播成员关系管理协议包括IGMP(互连网组管理协议 互连网组管理协议) 组播成员关系管理协议包括 互连网组管理协议 2.路由器 路由器之间的组播路由协议 路由器-路由器之间的组播路由协议 路由器 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. 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 包括MOSPF,CBT,PIM-SM,PIM-DM, 域内组播路由协议包括 , , , , DVMRP等协议 等协议 域内的组播协议又分为密集 与稀疏模式的协议. 又分为密集, 域内的组播协议又分为密集,与稀疏模式的协议. DVMRP,PIM-DM,MOSPF属于密集模式,CBT,PIM-SM属于 属于密集模式, , , 属于密集模式 , 属于 稀疏模式.由于MOSPF的扩展性很差,并且过于复杂,很少被实 的扩展性很差, 稀疏模式.由于 的扩展性很差 并且过于复杂, 现,并且不支持隧道,已经被抛弃.CBT简单,但端到端的性能 并且不支持隧道,已经被抛弃. 简单, 简单 无法满足,不适于用在全网性的组播应用中.故在域内, 无法满足,不适于用在全网性的组播应用中.故在域内,主要使 密集模式), 用PIM-SM(协议无关组播 密集模式), (协议无关组播-密集模式),PIM-DM(协议无关组播 ( -稀疏模式), 稀疏模式), 稀疏模式),DVMRP(距离矢量组播路由协议)协议. (距离矢量组播路由协议)协议.
IP组播地址后 位 组播地址后23位 组播地址后 映射到MAC地址中 映射到 地址中 48位MAC地址(以太网/FDDI) 48位MAC地址 以太网/FDDI) 地址( 0000000100000000010111100
例如: 例如: 225.1.1.1 238.0.0.5
0X01005E010101 0X01005E000005
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组播概述
IP 组播是指在 IP 网络中将数据包以尽力传送 网络中将数据包以尽力传送best-effort 的形 式发送到网络中的某个确定节点子集. 式发送到网络中的某个确定节点子集.这个子集称为组播组 (multicast group ) iP组播的基本思想是源 主机只发送一份数据,一个或多个接 组播的基本思想是源IP主机只发送一份数据 组播的基本思想是源 主机只发送一份数据, 收者可接收相同数据的拷贝.即允许源IP主机向网上所有 主机向网上所有IP主 收者可接收相同数据的拷贝.即允许源 主机向网上所有 主 机的一部分(子集)发送IP分组 只有该子集内的主机( 分组, 机的一部分(子集)发送 分组,只有该子集内的主机(目标 主机)可以接收该分组,而网络中其它IP主机不能收到该分组 主机不能收到该分组. 主机)可以接收该分组,而网络中其它IP主机不能收到该分组. 这种逻辑上的子集(目标主机)就是组播组, 这种逻辑上的子集(目标主机)就是组播组,用D类IP地址 类 地址 (224.0.0.0～239.255.255.255)来标识. ～ )来标识.
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IP 组播体系结构 组播体系结构---- 域内组播路由协议
3,PIM-SM(Protocol Independent Multicast Sparse Mode) , ( ) 域中, 在 PIM-SM 域中,运行 PIM-SM 协议的路由器周期性的发送 Hello 消息,用以发现邻接的 PIM 路由器,并且负责在多路访 消息, 路由器, 的选举.这里, 问网络中进行 DR 的选举.这里,DR 负责为与其直连的组成 员向组播树根节点的方向发送"加入 剪枝"消息 加入/剪枝 消息, 员向组播树根节点的方向发送 加入 剪枝 消息,或是将直连 组播源的数据发向组播分发树. 组播源的数据发向组播分发树.