解社鋒 馬春梅 王治朝

(中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司邯鄲市分公司，河北 邯鄲 056002)

1 概述

航天測控網(wǎng)由航天測控中心和分布在全國或全球的若干個航天測控站組成，其任務(wù)是對航天器進(jìn)行跟蹤測量、控制航天器的運(yùn)行、接收和分發(fā)有效載荷數(shù)據(jù)。在測控系統(tǒng)中，測控網(wǎng)絡(luò)是各測控中心系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換中樞，是前端通信、數(shù)據(jù)處理、顯示和輔助支持等各系統(tǒng)的聯(lián)系紐帶，是統(tǒng)一管理、靈活調(diào)配任務(wù)設(shè)備、實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)優(yōu)化和自動化的基礎(chǔ)，具有十分重要的地位和作用。

2 需求

隨著測控領(lǐng)域技術(shù)的不斷發(fā)展，測控網(wǎng)絡(luò)中交互的各種數(shù)據(jù)、語音和視頻信息越來越多，測控系統(tǒng)對測控網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性提出了更高的要求，尤其在點(diǎn)到多點(diǎn)的實(shí)時(shí)高效數(shù)據(jù)傳送、有效節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬、降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載等諸多方面需求迫切。具體需求為:

a)在網(wǎng)絡(luò)中能實(shí)現(xiàn)組播的實(shí)時(shí)高效數(shù)據(jù)傳送;

b)網(wǎng)絡(luò)中重要節(jié)點(diǎn)需實(shí)現(xiàn)冗余備份;

c)網(wǎng)絡(luò)切換時(shí)對各種業(yè)務(wù)的影響時(shí)間較短，為秒級;

d)與其他測控中心能夠進(jìn)行組播通信。

3 IP組播路由技術(shù)介紹

IP組播涉及到的協(xié)議主要有組播組管理協(xié)議和組播路由協(xié)議。和組播相關(guān)的協(xié)議在網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用位置如圖1所示:

3.1 組播組管理協(xié)議

組播組管理協(xié)議采用 IGMP(Internet Group Management Protocol，互連網(wǎng)組管理協(xié)議)，它運(yùn)行在主機(jī)和組播路由器之間，定義了主機(jī)與路由器之間組播成員關(guān)系的建立和維護(hù)機(jī)制。

3.2 組播路由協(xié)議

組播路由協(xié)議運(yùn)行在組播路由器之間，用于建立和維護(hù)組播路由，并正確、高效地轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)包。組播路由建立了一個從數(shù)據(jù)源端到多個接收端的無環(huán)數(shù)據(jù)傳輸路徑。組播路由協(xié)議的任務(wù)就是構(gòu)建分發(fā)樹結(jié)構(gòu)。組播路由器能采用多種方法來建立數(shù)據(jù)傳輸?shù)穆窂?，即分發(fā)樹，常用的兩種方法是:源點(diǎn)基準(zhǔn)樹和組共享樹。

3.2.1 域內(nèi)路由協(xié)議

域內(nèi)組播路由目前已經(jīng)相當(dāng)成熟，在眾多的域內(nèi)路由協(xié)議中，PIM(Protocol Independent Multicast，協(xié)議無關(guān)組播)是目前應(yīng)用最多的協(xié)議，可以和任何單播路由協(xié)議協(xié)同工作。PIM協(xié)議又分為PIM-DM(Protocol Independent Multicast-Dense Mode，密集模式協(xié)議無關(guān)組播)和 PIM-SM(Protocol Independent Multicast-Sparse Mode，稀疏模式協(xié)議無關(guān)組播)，其中PIM-SM因其良好的擴(kuò)展性和從共享樹向信源樹轉(zhuǎn)換的能力而成為域內(nèi)組播路由的首選協(xié)議。

PIM-SM通過建立組播分發(fā)樹來進(jìn)行組播數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)。組播分發(fā)樹分為兩種:以組G的RP(Rendezvous Point，匯聚點(diǎn))為根的共享樹和以組播源為根的最短路徑樹。PIM-SM通過顯式的加入/剪枝機(jī)制來完成組播分發(fā)樹的建立與維護(hù)。

在多路訪問網(wǎng)絡(luò)中，PIM-SM還引入了以下機(jī)制:使用斷言機(jī)制選舉唯一的轉(zhuǎn)發(fā)者，以防向同一網(wǎng)段重復(fù)轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)包;使用加入/剪枝抑制機(jī)制減少冗余的加入/剪枝消息;使用剪枝否決機(jī)制否決不應(yīng)有的剪枝行為。

當(dāng)組播源 S向組播組 G發(fā)送了一個組播報(bào)文時(shí)，與組播源S直接相連的路由器接收到該組播報(bào)文后，就將該報(bào)文封裝成Register注冊報(bào)文，并單播發(fā)送給對應(yīng)的 RP。當(dāng) RP接收到來自組播源S的注冊消息后，一方面解封裝注冊消息并將組播信息沿著 RPT(RP-rooted shared tree，基于RP的共享樹)樹轉(zhuǎn)發(fā)到接收者，另一方面朝組播源S逐跳發(fā)送(S，G)加入消息，從而讓RP和組播源S之間的所有路由器上都生成了(S，G)表項(xiàng)，當(dāng)RP檢測到從組播源發(fā)出的多播數(shù)據(jù)包經(jīng)由SPT(Shortest Path Tree，最短路徑樹)到達(dá)時(shí)，(表明SPT穩(wěn)定，沿途各路由器均已有正確轉(zhuǎn)發(fā)條目)RP向組播發(fā)送“Register Stop(注冊停止)”消息，至此，從組播源到接收者的轉(zhuǎn)發(fā)路徑形成。SPT源樹以組播源 S為根，以 RP為目的地。組播源S發(fā)出的組播信息沿著已經(jīng)建立好的 SPT樹到達(dá)RP，然后由 RP將信息沿著RPT共享樹進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

3.2.2 域間路由協(xié)議

域間路由的首要問題是路由信息如何在自治系統(tǒng)之間傳遞。除了距離信息外，域間路由信息必須包含數(shù)據(jù)處理中心的策略。目前，域間路由協(xié)議包括 MSDP(Multicast Source Discovery Protocol，組播源發(fā)現(xiàn)協(xié)議)和MBGP(Multiprotocol Border Gateway Protocol，多協(xié)議邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議)組播擴(kuò)展。

MSDP描述了多個PIM-SM域互連的機(jī)制。MSDP允許不同域的RP共享其組播源信息。MSDP要求域內(nèi)組播路由協(xié)議必須是PIM-SM。

配置了MSDP對等體的RP將其域內(nèi)的活動組播源信息通過SA(Source Active，活動源)消息通告給它的所有MSDP對等體，這樣，一個PIMSM域內(nèi)的組播源信息就會被傳遞到另一個PIM-SM域。另外，MSDP通過 RPF(Reverse Path Forwarding，逆向路徑轉(zhuǎn)發(fā))檢查機(jī)制，只接受從正確路徑上接收到的SA消息，避免接受冗余的SA消息;可以通過配置Mesh(網(wǎng)狀)全連接組來避免SA消息在MSDP對等體之間泛濫。

MBGP是對 BGP-4協(xié)議的一個增強(qiáng)和擴(kuò)展，通過添加 MP_REACH_NLRI、MP_UNREACH_NLRI兩個屬性，MBGP具有了攜帶多協(xié)議信息的功能。MBGP既可以支持單播又可以支持組播，在網(wǎng)絡(luò)中構(gòu)建不同的單播和組播拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而且能分別支持不同的策略。

有了MBGP之后，單播和組播路由信息可以通過同一個進(jìn)程交換，但是存放在不同的路由表里。由于MBGP是BGP-4協(xié)議的一個增強(qiáng)版，因此BGP-4所支持的常見的策略和配置方法都可以用到組播里。

4 組播通信的實(shí)現(xiàn)方法

4.1 組播域內(nèi)通信的實(shí)現(xiàn)方法

目前測控網(wǎng)絡(luò)中業(yè)務(wù)應(yīng)用大部分采用組播通信方式，組成員范圍較廣、規(guī)模較大。測控網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)著對運(yùn)載火箭和航天器進(jìn)行跟蹤、測量和控制的任務(wù)，為了保證測控任務(wù)的正常執(zhí)行，作為整個測控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸中心，測控網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)性、可靠性和穩(wěn)定性等方面的要求較高。

域內(nèi)組播路由協(xié)議包括MOSPF(Multicast Extension to Open Shortest Path First，組播擴(kuò)展開放最短路徑優(yōu)先)，CBT(Core Based Tree，有核樹)，PIM-SM、PIM-DM、DVMRP(Distance Vector Multicast Routing Protocol，距離矢量組播路由協(xié)議)等協(xié)議。由于MOSPF的擴(kuò)展性很差，并且過于復(fù)雜，很少被實(shí)現(xiàn)，并且不支持隧道，已經(jīng)被拋棄。CBT簡單，但端到端的性能無法滿足，不適于用在全網(wǎng)性的組播應(yīng)用中。DVMRP存在計(jì)數(shù)到最大，保持時(shí)間和周期更新等問題，且擴(kuò)展性較差，逐漸被淘汰出局。故在域內(nèi)，主要使用 PIMSM，PIM-DM 協(xié)議。

PIM-DM適用于小型網(wǎng)絡(luò)，在這種網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，組播組的成員相對比較密集。PIM-SM主要用于組成員分布相對分散、范圍較廣、大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)。鑒于Dense mode的適用特點(diǎn)及其周期性的Flood(洪泛)行為對網(wǎng)絡(luò)影響較大，不利于整個網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定工作等因素，測控網(wǎng)絡(luò)中采用 Sparse mode來構(gòu)建多播轉(zhuǎn)發(fā)表。

目前PIM-SM協(xié)議是域內(nèi)組播的公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)。對于由一個自治域組成的網(wǎng)絡(luò)，或者組播僅在域內(nèi)進(jìn)行時(shí)，僅需在網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行PIM-SM協(xié)議即可。

為了增強(qiáng)PIM-SM中RP節(jié)點(diǎn)的可靠性，避免RP的單點(diǎn)故障，以及對網(wǎng)絡(luò)中的組播流量進(jìn)行分擔(dān)，可在網(wǎng)絡(luò)中選取若干 RP點(diǎn)，達(dá)到冗余備份，負(fù)載分擔(dān)的目的，在 RP宕機(jī)時(shí)備份 RP可及時(shí)代替RP工作。如何實(shí)現(xiàn)RP的冗余備份和負(fù)載分擔(dān)以及 RP故障時(shí)快速切換，是測控網(wǎng)絡(luò)中需要著重考慮的問題。

PIM-SM協(xié)議規(guī)定，SPT轉(zhuǎn)發(fā)樹的生成是由組播數(shù)據(jù)流觸發(fā)的。因此，組播數(shù)據(jù)流開始發(fā)送時(shí)，SPT轉(zhuǎn)發(fā)樹從開始被觸發(fā)到完全生成需要一個過程，伴隨而來的是此過程中接收端接收組播數(shù)據(jù)會產(chǎn)生丟包現(xiàn)象。在測控系統(tǒng)中，測控網(wǎng)絡(luò)承擔(dān)著目標(biāo)飛行器的跟蹤、測量、控制等重要數(shù)據(jù)的分發(fā)，丟包現(xiàn)象會對任務(wù)的正常執(zhí)行帶來一定影響。隨著應(yīng)用衛(wèi)星的發(fā)展，特別是導(dǎo)航衛(wèi)星、高分辨率遙感衛(wèi)星、載人飛船的會合和對接、航天飛機(jī)以及行星際和更遠(yuǎn)距離的航行，對航天測控系統(tǒng)提出了更高的要求，因此如何避免組播發(fā)送時(shí)，接收端初始丟包是一個測控網(wǎng)絡(luò)需要解決的問題。

4.1.1 如何實(shí)現(xiàn)組播域內(nèi)通信的RP備份

配置組播域內(nèi) RP的方法通常有四種，分別是靜態(tài)指定 RP、BSR、Auto RP、Anycast RP。其中，靜態(tài) RP無法實(shí)現(xiàn) RP的冗余備份，其余三種均可實(shí)現(xiàn)RP的冗余備份。

a)BSR(Bootstrap Router，自舉路由器)

BSR是PIM-SM網(wǎng)絡(luò)里的管理核心，候選RP將聲明發(fā)送到BSR，BSR負(fù)責(zé)收集并發(fā)布所有候選 RP的信息。一個網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部只能有一個BSR，但可以配置多個候選BSR，即 C-BSR(Candidate-BSR，候選 BSR)。這樣，一旦某個 BSR發(fā)生故障后，能夠切換到另外一個。C-BSR通過自動選舉產(chǎn)生BSR，優(yōu)先級高的C-BSR成為BSR，如果優(yōu)先級相同，則IP地址大的C-BSR優(yōu)先成為BSR。但此收斂過程通常需要三分鐘，收斂過程會導(dǎo)致現(xiàn)有組播業(yè)務(wù)持續(xù)丟包，而且新增組播業(yè)務(wù)將無法轉(zhuǎn)發(fā)。如此長的組播業(yè)務(wù)中斷時(shí)間將會嚴(yán)重影響到測控系統(tǒng)任務(wù)的正常執(zhí)行。

b)Auto RP(自動 RP)

所有路由器自動學(xué)習(xí)與特定組相關(guān)的RP地址，除了Candidate RPs(RP候選者)和Mapping A-gents(映射代理)外的路由器不需要為 RP做任何設(shè)置。通過專用的兩個多播地址 224.0.1.39和224.0.1.40以PIM DM 方式傳遞 RP相關(guān)信息。

Mapping Agents用于接收發(fā)自Candidate RPs的聲明，自動加入224.0.0.39這個多播組。所有聲明存儲在緩存中，為每個特定組范圍選舉具有最高IP地址的候選者作為RP。

Auto RP是思科私有協(xié)議，其工作原理類似于BSR，收斂時(shí)間通常也為三分鐘。

c)Anycast RP(任播 RP)

所謂Anycast RP是指通過在相同PIM-SM域內(nèi)兩個具有相同地址的RP之間形成MSDP對等體關(guān)系，從而實(shí)現(xiàn)域內(nèi) RP之間的負(fù)載分擔(dān)和冗余備份。在相同PIM-SM域內(nèi)，將多個路由器的接口(通常是 Loopback接口)上都配置 C-RP(Candidate RP，RP候選者)功能，并且這些接口具有相同IP地址。在這些RP之間建立MSDP相鄰關(guān)系，如圖2所示。

組播源 S通常選擇距離最近的 RP進(jìn)行注冊，形成SPT樹;而接收者也向距離最近的RP發(fā)送Join加入消息以構(gòu)建RPT樹，因此組播源注冊的RP可能不是接收者加入的RP，為了實(shí)現(xiàn)RP之間的信息一致，這些互為 MSDP對等體的 RP之間通過相互發(fā)送SA消息，了解對方的注冊源信息，最終讓每個RP了解到整個 PIM-SM域內(nèi)的所有組播源。這樣，各 RP上所帶的接收者都可以接收到整個PIM-SM域內(nèi)的所有組播源發(fā)出的組播數(shù)據(jù)。

由于RP之間借助 MSDP互通信息，而組播源或接收者分別向就近 RP發(fā)起注冊或RPT加入，因此可以實(shí)現(xiàn) RP負(fù)載分擔(dān)。一個 RP失效后，其上原先注冊的組播源和加入的接收者會自動選擇另一個就近 RP進(jìn)行注冊和加入操作，從而實(shí)現(xiàn)了 RP冗余備份。RP收斂時(shí)間取決于單播路由收斂時(shí)間，如在部署了HSRP(Hot Standby Routing Protocol，熱備份路由選擇協(xié)議)的環(huán)境中，當(dāng)HSRP收斂完成后，RP即可對新增組播業(yè)務(wù)提供服務(wù)。

通過上述分析，我們得知，手工靜態(tài)指定RP無法實(shí)現(xiàn)RP的冗余備份;BSR和Auto RP雖能實(shí)現(xiàn)RP的冗余備份，但因其在RP故障時(shí)收斂時(shí)間較長，不能滿足測控網(wǎng)絡(luò)對實(shí)時(shí)性的要求;而Anycast RP不但能實(shí)現(xiàn)RP的冗余備份和負(fù)載分擔(dān)，而且在RP故障時(shí)收斂時(shí)間較快，其收斂時(shí)間取決于單播路由收斂時(shí)間。經(jīng)測試，Anycast RP方式下RP收斂時(shí)間可控制在秒級，滿足測控網(wǎng)絡(luò)對實(shí)時(shí)性的要求，是測控網(wǎng)絡(luò)中域內(nèi)RP備份的最佳選擇。

4.1.2 如何避免組播初始丟包

a)初始丟包原因分析

使用IP PIM SM后，當(dāng)RP接收到來自組播源S的注冊消息后，一方面解封裝注冊消息并將組播信息沿著RPT樹轉(zhuǎn)發(fā)到接收者，另一方面朝組播源S逐跳發(fā)送(S，G)加入消息，從而讓RP和組播源S之間的所有路由器上都生成了(S，G)表項(xiàng)。當(dāng)組播包進(jìn)入路由器時(shí)，路由器在硬件轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)建立之前，會用處理器會來交換最初的組播包。由于CPU的限制，它會處理最初的75包，其他的組播包會被CPU丟棄。所以在RP和組播源S之間的所有沿途路由器上生成(S，G)表項(xiàng)之前發(fā)生了丟包。

b)避免初始丟包的方法

從工作機(jī)制上分析，使用 Bidirection Pim(雙向PIM)時(shí)，路由器只創(chuàng)建(*，G)多播轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)，并且會將它寫入硬件轉(zhuǎn)發(fā)表，所以理論上不存在丟包問題。但經(jīng)多次試驗(yàn)測試，結(jié)果表明其并不是每次都能避免初始丟包現(xiàn)象。另外，在測試過程中發(fā)現(xiàn)使用雙向PIM時(shí)有不規(guī)律丟包現(xiàn)象。

除雙向PIM外，使用PIM-SSM模型能夠在用戶和組播源之間直接建立最短路徑樹，從而不會產(chǎn)生初始丟包。但其需要IGMP V3的支持。

除了在網(wǎng)絡(luò)層設(shè)備采取措施外，還可以通過應(yīng)用程序發(fā)鏈監(jiān)數(shù)據(jù)的方式避免組播初始丟包。采用從組播源不間斷向目的網(wǎng)段中任一臺主機(jī)發(fā)送鏈監(jiān)數(shù)據(jù)的方式，始終維護(hù)途經(jīng)交換機(jī)的(S，G)表項(xiàng)使其永不過期，這樣就可保證在任務(wù)執(zhí)行時(shí)不會出現(xiàn)初始丟包現(xiàn)象。

通過分析和試驗(yàn)，我們得出結(jié)論:雙向PIM不能很好解決組播初始丟包問題，且存在重包的問題;PIM-SSM可避免初始丟包，但需IGMP V3的支持;利用應(yīng)用程序從源主機(jī)不間斷向目的網(wǎng)段發(fā)送鏈監(jiān)數(shù)據(jù)可保證在任務(wù)執(zhí)行時(shí)，組播無丟包現(xiàn)象。

4.1.3 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

如圖3所示，在測控網(wǎng)絡(luò)組播域內(nèi)通信的組網(wǎng)方案中，核心交換機(jī)之間配置HSRP備份協(xié)議，實(shí)現(xiàn)路由的冗余備份。設(shè)備間連接通過配置鏈路匯聚實(shí)現(xiàn)鏈路的冗余備份和負(fù)載分擔(dān)。匯聚交換機(jī)通過堆疊電纜連接，構(gòu)成堆疊單元，實(shí)現(xiàn)冗余備份和端口擴(kuò)展。通過配置 Flex links(靈活連接)和STP(Spanning Tree Protocol，生成樹)實(shí)現(xiàn)鏈路層的鏈路備份和防止環(huán)路功能，在主鏈路故障時(shí)，可快速完成切換。

在所有需要配置的三層交換機(jī)上，配置應(yīng)用域內(nèi)組播的公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)-IP PIM SM組播路由協(xié)議和IGMP協(xié)議。內(nèi)部 RP之間配置內(nèi)部MSDP對等，運(yùn)行Anycast RP，實(shí)現(xiàn) RP的冗余被封和負(fù)載分擔(dān)，當(dāng)其中一個 RP宕機(jī)時(shí)，另一個 RP可快速收斂，從而將故障對測控任務(wù)的影響降至最低。在所有交換機(jī)上配置IGMP Snooping，抑制組播數(shù)據(jù)在鏈路層的擴(kuò)散。通過組播源不間斷向與組成員同在一個網(wǎng)段的任一臺主機(jī)發(fā)送鏈監(jiān)數(shù)據(jù)，保證途徑路由器的(S，G)轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)永不過期，避免出現(xiàn)初始丟包現(xiàn)象。

上述組網(wǎng)結(jié)構(gòu)經(jīng)過長時(shí)間的測試，驗(yàn)證了該結(jié)構(gòu)系統(tǒng)狀態(tài)穩(wěn)定、丟包率較低，任一臺設(shè)備或鏈路故障時(shí)，冗余設(shè)備或鏈路會快速收斂，影響組播業(yè)務(wù)的時(shí)間較短。

4.2 組播域間通信的實(shí)現(xiàn)方法

域間路由的首要問題是路由信息(或者說可達(dá)信息)如何在各數(shù)據(jù)處理中心之間傳遞，除了距離信息外，域間路由信息必須包含數(shù)據(jù)處理中心的過濾策略，這是與域內(nèi)路由信息的不同之處。

針對域間組播路由有兩類解決方案:短期方案和長期方案。短期方案包括三個協(xié)議MBGP/MSDP/PIM-SM:MBGP(組播邊緣網(wǎng)關(guān)協(xié)議)，用于在自治域間交換組播路由信息;MSDP(組播信源發(fā)現(xiàn)協(xié)議)，用于在數(shù)據(jù)處理中心之間交換組播信源信息;域內(nèi)組播路由協(xié)議 PIM-SM。長期方案目前討論最多的是 MASC/MBGP/BGMP，它建立在現(xiàn)有的組播業(yè)務(wù)模型上，其中 MASC(Multicast Address Set-Claim)實(shí)現(xiàn)域間組播地址的分配、MBGP在域間傳遞組播路由信息、BGMP(Border Gateway Multicast Protocol，邊界網(wǎng)關(guān)組播協(xié)議)完成域間路由樹的構(gòu)造。此外還有一些組播路由策略，如 PIM-SSM(Protocol Independent Multicast-Source Specific Multicast，特定信源協(xié)議無關(guān)組播)等，建立在其它的組播業(yè)務(wù)模型上。目前僅短期方案 MBGP/MSDP/PIM-SM是成熟的，并在許多的組播業(yè)務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域中廣泛使用。其他方案的標(biāo)準(zhǔn)還在研究中。

如果要實(shí)現(xiàn)跨域組播，假設(shè)兩個測控中心要實(shí)現(xiàn)組播網(wǎng)絡(luò)的互通，一些新的問題就出來了，最突出的兩個問題就是RP選擇和RPF檢查問題。

4.2.1 如何實(shí)現(xiàn)域間的 RP選擇

目前情況下，要運(yùn)行 PIM協(xié)議，必須有一個全局的RP，這個RP完成數(shù)據(jù)源的注冊和數(shù)據(jù)接收端的分發(fā)。一般情況下，每個測控中心都有自己的RP路由器，而每個RP路由器僅僅知道自己內(nèi)部的數(shù)據(jù)源和數(shù)據(jù)接收端，而實(shí)際情況是，一個測控中心內(nèi)的用戶可能接收另外一個測控中心內(nèi)的組播數(shù)據(jù)流，而另外一個測控中心內(nèi)的組播數(shù)據(jù)源對本測控中心的RP來說是未知的，MSDP協(xié)議就是為解決這個問題而提出來的。

4.2.2 如何實(shí)現(xiàn)域間 RPF檢查

測控中心1和測控中心2通過兩條高速鏈路連接起來，這時(shí)，測控中心2想讓單播數(shù)據(jù)走連接1，而想讓多播數(shù)據(jù)走連接2。因?yàn)?PIM是基于單播路由表來進(jìn)行RPF檢查的，這樣如果不對用于RPF檢查的路由和用于單播數(shù)據(jù)發(fā)送的路由進(jìn)行區(qū)分的話，就沒法做到這一點(diǎn)。而傳統(tǒng)的BGP無法完成這樣的要求，所以必須采用擴(kuò)展 BGP，即 MBGP(多協(xié)議BGP，在多播領(lǐng)域可以成為多播BGP)。

采用多播BGP后，BGP連接在傳輸路由時(shí)，會把單播路由跟多播路由分開(通過在BGP協(xié)議中引入特殊屬性解決)，這樣另外的測控中心在接收到BGP鄰居發(fā)送過來的路由后，就會把用于組播RPF檢查的路由跟用于單播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的路由區(qū)分開。

一個重要的概念就是，MBGP傳播的路由僅僅用于組播路由器的 RPF檢查，MBGP不為組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)提供任何支持。

4.2.3 組網(wǎng)結(jié)構(gòu)

如圖4所示，在全網(wǎng)都運(yùn)行 PIM-SM，域間運(yùn)行 MBGP、MSDP。也就是說，域內(nèi)的組播路由和組播源信息收集工作由PIM-SM完成，域間由MBGP來傳播具有組播拓?fù)湫畔ⅲ琈SDP傳播組播源信息。這種方案要求所有的自治域都支持PIM-SM、MBGP和 MSDP。PIM-SM/MBGP/MSDP方案是域間組播組網(wǎng)較成熟的方案。

在PIM-SM/MBGP/MSDP組合方案中，自治域邊界交換機(jī)之間配置外部MBGP對等，RP之間配置外部MSDP對等;自治域內(nèi)部交換機(jī)之間根據(jù)需要配置內(nèi)部 MBGP對等，內(nèi)部 RP之間配置內(nèi)部MSDP對等，運(yùn)行Anycast RP。所有的自治域都運(yùn)行PIM-SM協(xié)議。所有交換機(jī)均配置IGMP和 IGMP Snooping。

5 結(jié)束語

組播域間通信的解決方案除了目前較為成熟的 PIM-SM/MBGP/MSDP外，還有 MASC/MBGP/BGMP和 SSM等，其中 MASC/MBGP/BGMP的標(biāo)準(zhǔn)還在研究中，而PIM-SSM則在測控網(wǎng)絡(luò)中有較為廣闊的應(yīng)用前景。

針對文中提到的組播初始丟包問題，目前的解決方案是通過應(yīng)用程序不間斷發(fā)送鏈監(jiān)數(shù)據(jù)，來使交換機(jī)中的組播轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)(S，G)永不過期，其并未從根本上解決此問題，而是從上層規(guī)避了問題的產(chǎn)生。而SSM模型能夠在用戶和組播源之間直接建立最短路徑樹，理論上可解決組播初始丟包問題。

SSM是指定組播源的組播技術(shù)，SSM和IGMPv3相結(jié)合，能夠在組播源和組播數(shù)據(jù)接收者之間直接建立最短路徑樹(SPT)，省去了PIMSM中先建立共享樹再從共享樹向最短路徑樹切換的過程，從而能夠從一開始就沿最短路徑樹轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。IGMPv3協(xié)議的主要目的是支持源特定組播，并進(jìn)一步對 IGMPv2進(jìn)行完善。和 IGMPv2相比，IGMPv3增加了源過濾功能，允許主機(jī)指定其需要接收的特定組的數(shù)據(jù)，還可以指定接收這個組中特定源的數(shù)據(jù)。

隨著測控網(wǎng)絡(luò)中各類業(yè)務(wù)的逐漸增加，組播技術(shù)為點(diǎn)對多點(diǎn)業(yè)務(wù)的開展提供了一個強(qiáng)有力的技術(shù)手段。在組播技術(shù)組網(wǎng)應(yīng)用中，SSM網(wǎng)絡(luò)相對于傳統(tǒng)的PIM-SM網(wǎng)絡(luò)，具有非常突出的優(yōu)越性，網(wǎng)絡(luò)中不再需要匯聚點(diǎn)，也不再需要共享樹或RP的映射，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)中也不再需要 MSDP協(xié)議，以完成RP與RP之間的源發(fā)現(xiàn)，在已知組播源的情況下，不但效率高，而且簡化了組播地址分配。另外，SSM理論上可避免組播初始丟包問題。SSM技術(shù)正在不斷發(fā)展和成熟，它在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送、多媒體傳輸?shù)确矫鎸⒌玫皆絹碓綇V泛的應(yīng)用。

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［3］Wayne Lewis，Ph.D.思科網(wǎng)絡(luò)技術(shù)學(xué)院教程 CCNP3層交換(第二版)［M］.顏凱，樣寧，向渝，李育強(qiáng)譯.北京:人民郵電出版社，2006.01

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