组播原理详解

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组播原理

第一章?概?述

随着数据通信技术的不断发展，各项基于数据通信技术的业务层出不穷，FTP ，HTTP ，SMTP 等传统的数据通信业务已经不能满足人们对信息的需求，视频点播，远程教学，新闻发布，网络电视等新型业务也逐渐发展起来，并被引入数据通信网络。

这些新型业务的特点是，有一个服务器（我们把这个服务器称为媒体流服务器）在发布信息，而接收端数量很大，可能有成千上万个，而且具体数目不固定。在这种方式下，我们可以使用传统12312在这个时候，我们自然而然的想起了组播。这种技术最适合上面的这些新型业务。因为组播通信有下列优点：

1。媒体流服务器不必知道某个客户端的存在，它只管把媒体流以组播

地址播放出去即可，而且仅仅播放一份；

2。媒体流数据在网上仅仅传送一份即可，即使有成千上万个客户端；

3。客户端不必向媒体流服务器注册，如果想接收某个媒体流服务器的

数据，仅仅加入该媒体流服务器所播放的数据所在的多播组即可。

组播技术从提出到现在，它的一些标准和技术已经相当完善了，但推广还不是十分广泛，尤其是在我国，人们对组播的认识还处于一个朦胧的阶段，更谈不上规模应用。为了让大家尽快的了解组播技术，我们在本文中给出一些学习指引，主要有下列内容：

1。组播基础概念，这些概念是深入学习组播的最基础的东西，如果对这些基础概念不了解，学习组播将是一句空话；

2。流行组播协议，在文中我们不具体分析哪种组播协议，而给出组播协议的一些共性，并列举了目前比较流行的组播协议和它的应用场合；

3。

也可以

第二章?二层组播基础概念

在前面的介绍中，我们讨论了用多播的方式解决新型流媒体业务的好处，在该部分中，我们结合一个实际的网络给出一些多播的基础概念，掌握这些基础概念是深入掌握多播技术的前提。

2.1网络实例

有下面一个网络需求：

在图中，媒体流服务器通过以太网交换机LSWA，跟核心路由器GSRA连接起来，并启动流媒体进程，不断的以多播IP地址发送媒体流。GSRA和GSRB之间采用以太网连接起来，GSRB 通过以太网交换机LSWB连接了许多终端，其中两台终端需要媒体流服务器播放的媒体流。

2.2组播

IP地址就

IP地址

IP地址即主机

1。

2。IP模块维护一张接收列表（该列表是IP地址组成的结合），每当接收到一个数据报（链路层送上来的）后，便把数据报的目的IP地址提取出来，然后跟接收列表中的每个IP地址比较，如果有一项匹配，则接收该数据，并向上层传送，否则丢弃；

3。如果一台主机想加入一个多播组（加入与否由上层应用决定），比如你想看网络电视频道，这时候你需要启动一个应用程序，并告诉该应用程序网络电视频道的组播IP地址，该应用程序就会向IP模块注册，请求加入组播组。IP模块于是在自己维护的接收列表里添加一项（同时也告诉数据链路层自己加入了一个组播组，并附带上组播组地址），添加的这项就是组播组的组播IP地址。这样每当接收到目的地址是该组播IP地址的数据报的时候，IP模块就接收下来，并向上层传送。

4。如果一台主机想退出组播组，比如你终止了电视频道接收程序，于是该程序在退出的时候会告诉IP模块，自己不再接收组播组的数据，并告诉IP模块组播组的组拨IP地址，于是IP模块就把该组播地址从接收列表中删除，这样以后如果再接收到该组播组的数据报的话，因为接收列表里没有匹配的项目，所以IP模块就丢弃该数据报。

经过上面的分析可以看出，问题的关键在于IP模块维护的接收列表。通常情况下（主机没有加入任何组播组），该列表里只有两项，即主机自己的IP地址和广播IP地址（），这样主机只能接收针对自己的数据报和广播数据报。

细心的读者可以看出一个问题，就是数据链路层如何接收组播数据帧呢？原来，数据链路层的接收过程跟IP层原理一致，即数据链路层也有自己的接收列表（不过该列表的内容不是IP地址，而是MAC地址），每当IP模块收到上层应用的加入组播组的请求之后，IP模块就会向数据链路

地址进行

地址跟

做一个IP

MAC地

IP地址低23

开始的时候，PCB和PCC都没有接收该数据流，于是在PCB，PCC的数据链路层和网络层的接收列表中都没有针对组播地址的接收项，从而当数据链路层接收到一个数据帧，该该数据帧的目的MAC地址是01--00--5E--0A--0A--0A的时候，因为接收列表中没有该地址，所以在数据链路层就被丢弃（到这里，读者应该能体会到，组播数据在数据链路层就可以被隔离，而广播数据则必须到达网络层才能判断出是否需要丢弃，这也是使用组播而不使用广播的最大好处）。

这时候，假设PCB计算机的一个用户想收看网络电视频道了，于是该用户启动一个程序（比如，WINDOWS平台下的WMPLAYER），并告诉该程序接收组播组的数据流。于是发生下列事情：

1。该应用程序通过操作系统调用接口（API函数）告诉该PC机的IP模块，自己想接收组播组的数据（也就是说要加入组播组）；

2。IP模块接收到该加入请求后，便把组播组地址加入自己的接收列表中，同时向数据链路层发送一个请求，告诉数据链路层自己想接收组对应的数据流；

3。数据链路层接收到IP模块的这个请求后，根据组播MAC地址跟组播IP地址的影射规则，把组播IP地址影射成组播MAC地址01--00--5E--0A--0A--0A，然后加入自己的接收列表，到此动作完成。

完成上述动作后，PCB就可以接收组播组的数据流了。如果这时候用户不想继续看网络电视了（比如用户关闭应用程序），则应用程序在退出的时候会通知网络层，自己退出组播组了，于是网络层会把自己的接收列表中项删除，并通知数据链路层删除相应的列表项目。

到此为止，我们对组播IP地址跟组播MAC地址做了个详细的介绍，并详细分析了各个协议

书籍。

2.3

PCA所在

在接收

则仅仅向

{目的CAM表，

MAC 地址可能是

转发项（

发组播数据流，这样PCC就不能收到无用的数据流了。

这时候假设PCC也加入了组播组，于是交换机修改自己的转发表，把转发项

（01--00--5E--0A--0A--0A，{B}）修改成（01--00--5E--0A--0A--0A，{B，C}）（假设PCC连接交换机的C端口），这样每当交换机从PCA接收到一个数据帧，就根据这个转发项，复制成两份，一份给PCB，一份给PCC。

大家对交换机上的组播转发项已经很清楚了，这时候又一个问题出现了：交换机根据什么创建组播转发项，并对组播转发项的出口集合做出修改？回忆单播的情况下，交换机是根据学习来获得单播转发表的，在组播情况下，学习能否奏效？