陳玲

摘要

隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用不斷普及，傳統(tǒng)的單播技術(shù)已經(jīng)無(wú)法承載網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求。IP組播技術(shù)的興起，有效的解決了網(wǎng)絡(luò)寬帶的需求問題。本文簡(jiǎn)單簡(jiǎn)紹了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方式、IP組播地址、組成員關(guān)系協(xié)議、組播路由協(xié)議，并探討了組播技術(shù)在多媒體、數(shù)據(jù)傳輸和分發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】組播 組播地址 組成員關(guān)系協(xié)議組播路由協(xié)議

1 引言

現(xiàn)代社會(huì)多媒體技術(shù)飛速發(fā)展，寬帶網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用層出不窮。網(wǎng)絡(luò)視頻會(huì)議、數(shù)據(jù)和材料分發(fā)、遠(yuǎn)程教育等應(yīng)用都對(duì)網(wǎng)絡(luò)寬帶的承載能力提出新的要求。傳統(tǒng)的單播技術(shù)已無(wú)法承載新興應(yīng)用對(duì)寬帶網(wǎng)絡(luò)的需求。在此基礎(chǔ)上興起的IP組播技術(shù)，有效的解決了以上問題。組播網(wǎng)絡(luò)中用戶數(shù)量可以成倍增長(zhǎng)，但所需的網(wǎng)絡(luò)寬帶不變。

2 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸方式概述

網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸有三種方式：?jiǎn)尾?、組播和廣播。單播是在發(fā)送和接收之間建立單獨(dú)網(wǎng)絡(luò)通道的數(shù)據(jù)傳輸方式，源主機(jī)和目標(biāo)主機(jī)之間路徑上的路由器都維護(hù)由單播路由協(xié)議生成的單播路由信息庫(kù)。單播傳輸存在的問題是，當(dāng)有大量主機(jī)希望獲得同一份數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致發(fā)送方網(wǎng)絡(luò)擁堵，響應(yīng)延遲大大增加。廣播是主機(jī)向子網(wǎng)中所有成員發(fā)送數(shù)據(jù)包，無(wú)論是否需要，子網(wǎng)中所有成員都會(huì)收到來(lái)自某臺(tái)主機(jī)的廣播信息。廣播存在的問題是，使用范圍非常小，只在本地子網(wǎng)內(nèi)有效，不會(huì)被路由器轉(zhuǎn)發(fā)。

組播傳輸是在發(fā)送方與多個(gè)接收方之間建立一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)甚至多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)連接。通過(guò)構(gòu)建多點(diǎn)轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)構(gòu)的方式把數(shù)據(jù)包傳送給某一組主機(jī)，即使一臺(tái)發(fā)送者同時(shí)給多個(gè)接收者傳輸相同的數(shù)據(jù)，也不需要多次復(fù)制多次發(fā)送，它提高了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸效率，降低了網(wǎng)絡(luò)擁塞的可能性，提高了網(wǎng)絡(luò)資源的利用率。組播方式下，當(dāng)特定的信息被某些特定的用戶所需要時(shí)，這些用戶即構(gòu)成一個(gè)組播組內(nèi)的成員。

3 組播技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

3.1 IP組播地址

組播通信主要依賴于數(shù)據(jù)鏈路層和物理層，在網(wǎng)絡(luò)層IP組播通信介于單播和廣播通信之間，是在發(fā)送方與多個(gè)接收方之間建立一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)或多點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)連接，能使主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包到組播網(wǎng)絡(luò)中任一特定組的主機(jī)上。組播路由器會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)IP組播數(shù)據(jù)包到所有具有該組播地址的主機(jī)端口上，每一個(gè)加入到該組的組成員都能夠接收以該組地址為目的地址的IP數(shù)據(jù)包報(bào)文。LANA把D類地址空間分配給IP組播，其范圍是從224.0.0.0到239.255.255.255，IP地址解決了組播在網(wǎng)絡(luò)層的尋址問題。在物理層有專門的MAC地址被用于組播，組播在數(shù)據(jù)鏈路層依靠MAC地址尋址。組播只需要建立IP地址到MAC地址的映射，即可解決網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膶ぶ穯栴}。

3.2 組成員關(guān)系協(xié)議（IGMP）

組播協(xié)議分兩種，路由器和主機(jī)之間構(gòu)成組成員關(guān)系協(xié)議、路由器和路由器之間構(gòu)成組播路由協(xié)議。兩種協(xié)議相互依賴，不可分割，共同為新型互聯(lián)網(wǎng)組播服務(wù)的完善發(fā)揮作用。組成員關(guān)系協(xié)議包括Internet組管理協(xié)議（Internet Group Management Protocol，IGMP），組播路由協(xié)議分為域內(nèi)和域間兩種協(xié)議。

IGMP是路由器和主機(jī)之間的控制協(xié)議，主機(jī)通過(guò)IGMP協(xié)議向組播路由器發(fā)送加入某個(gè)特定組播并接收信息的報(bào)告，路由器根據(jù)IGMP協(xié)議按一定周期向局域網(wǎng)內(nèi)已知組發(fā)送組成員查詢信息，收集和維護(hù)所連網(wǎng)絡(luò)組成員關(guān)系。IGMP有IGMPv1、IGMPv2、IGMPv3三個(gè)版本。IGMPv1主要實(shí)現(xiàn)基本的組成員查詢和報(bào)告，IGMPv2在v1的基礎(chǔ)上添加了組成員快速離組的機(jī)制，IGMPv3中增加的功能是組成員可以根據(jù)自身需要接收或不接收一些組播源的數(shù)據(jù)報(bào)文。目前通用的是v2，這里著重介紹IGMPv2協(xié)議的功能。

組播路由器在啟動(dòng)以后會(huì)向所有組播系統(tǒng)組（224.0.0.1）IGMPv2發(fā)送常規(guī)的查詢信息。局域網(wǎng)內(nèi)路由器收到查詢信息后，會(huì)把該信息的源IP地址和接收端口的IP地址進(jìn)行比較，并將有最低IP地址的路由器選舉為IGMP的唯一查詢路由器。查詢器按一定頻率向組成員發(fā)送成員關(guān)系查詢消息，組成員發(fā)送報(bào)告消息來(lái)應(yīng)答查詢;主機(jī)需要加入組播組時(shí)，將主動(dòng)發(fā)送報(bào)告消息;組成員在離開組播組時(shí)會(huì)發(fā)送消息，查詢器接受該消息并向該組播組發(fā)送消息來(lái)查詢并確定是否還有組成員

3.3 組播路由協(xié)議

組播路由協(xié)議（Multicast routing protocol，MRP）利用分離映射機(jī)制將組播服務(wù)管理和組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)分離，并完成后續(xù)的組播轉(zhuǎn)發(fā)路徑的計(jì)算及維護(hù)等工作，解決了數(shù)據(jù)報(bào)文在路由器之間轉(zhuǎn)發(fā)的問題。域內(nèi)組播路由協(xié)議分為密集模式協(xié)議、稀疏模式協(xié)議。DVMRP，PIM-DM，MOSPF屬于密集模式，CBT，PIM-SM屬于稀疏模式。目前域內(nèi)主要使用PIM-SM，PIM-DM，DVMRP協(xié)議。域內(nèi)協(xié)議的主要功能是發(fā)現(xiàn)組播源并構(gòu)建組播分發(fā)樹，傳遞消息到接收者;域間協(xié)議的主要功能是解決數(shù)據(jù)信息如何在自治系統(tǒng)之間傳遞的問題。

4 組播技術(shù)應(yīng)用

組播技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域是視頻會(huì)議、遠(yuǎn)程教育等。在UNIX環(huán)境下最先基于IP組播技術(shù)開發(fā)了多媒體會(huì)議工具。主要是應(yīng)用了IP組播技術(shù)數(shù)據(jù)共享的優(yōu)點(diǎn)，提供一個(gè)功能強(qiáng)大、應(yīng)用廣泛的多媒體會(huì)議系統(tǒng)，具有不消耗過(guò)量寬帶的優(yōu)點(diǎn)。

數(shù)據(jù)傳輸和分發(fā)是組播技術(shù)的另一應(yīng)用領(lǐng)域。公司可以基于組播采用“推送”模式進(jìn)行文件和數(shù)據(jù)庫(kù)的更新。這項(xiàng)技術(shù)的開發(fā)，可以使公司在夜里向遠(yuǎn)程辦公室發(fā)送新的任務(wù)和信息。同時(shí)企業(yè)也可使用軟件向分公司發(fā)送軟件升級(jí)和數(shù)據(jù)更新消息，及時(shí)高效的向所有的分公司傳送一種數(shù)據(jù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

組播技術(shù)的提出和廣泛應(yīng)用，提高了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)男?，網(wǎng)絡(luò)資源的利用率不斷提升，并且使主要網(wǎng)絡(luò)中的擁塞可能性減少，最大限度的解決目前寬帶應(yīng)用對(duì)帶寬和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量的要求，有效的實(shí)現(xiàn)了組播技術(shù)在商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

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