摘要 ip 组播技术实现了 IP 网络中点到多点的高效数据传送。因为组播能够有效地节约网络带宽、降低网络负载,所以在实时数据传送、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;并针对组播业务需求和运营过程中面临的问题,提出了电信级的可运营、可治理的“受控组播”解决方案,包括信源治理、用户治理和组播安全控制等方面的内容。
1 组播概述 1.1组播技术的产生原因 传统的IP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 主机之间进行,即广播(broadcast)。假如要将信息发送给网络中的多个主机而非所有主机,则要么采用广播方式,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;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。
IP 组播是指在 IP 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,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,这份数据中的目的地址为组播组地址;组播组中的所有接收者都可接收到同样的数据拷贝,并且只有组播组内的主机(目标主机)可以接收该数据,网络中其它主机不能收到。组播组用 D 类 IP 地址(224.0.0.0 ~ 239.255.255.255)来标识。
1.2组播技术的市场前景 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 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。
组播从 1988 年提出到现在已经经历了十几年的发展,许多国际组织对组播的技术研究和业务开展进行了大量的工作。随着互联网建设的迅猛发展和新业务的不断推出,组播也必将走向成熟。尽管目前端到端的全球组播业务还未大规模开展起来,但是具备组播能力的网络数目在增加。一些主要的 ISP 已运行域间组播路由协议进行组播路由的交换,形成组播对等体。在 IP 网络中多媒体业务日渐增多的情况下,组播有着巨大的市场潜力,组播业务也将逐渐得到推广和普及。
2.2.3IP 组播地址到 MAC 地址的映射 IANA 将 MAC 地址范围 01:00:5E:00:00:00 ~ 01:00:5E:7F:FF:FF 分配给组播使用,这就要求将28位的 IP 组播地址空间映射到 23 位的 MAC 地址空间中,具体的映射方法是将组播地址中的低 23 位放入 MAC 地址的低 23 位,如下图所示。
由于 IP 组播地址的后 28 位中只有 23 位被映射到 MAC 地址,这样会有 32 个 IP 组播地址映射到同一 MAC 地址上。
2.3组播成员治理 2.3.1IGMP ( Internet Group Management PRotocol ) IGMP 协议运行于主机和与主机直接相连的组播路由器之间,IGMP 实现的功能是双向的:一方面,通过 IGMP 协议,主机通知本地路由器希望加入并接收某个特定组播组的信息;另一方面,路由器通过 IGMP 协议周期性地查询局域网内某个已知组的成员是否处于活动状态(即该网段是否仍有属于某个组播组的成员),实现所连网络组成员关系的收集与维护。通过 IGMP,在路由器中记录的信息是某个组播组是否在本地有组成员,而不是组播组与主机之间的对应关系。