1、隨著Internet網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，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，同時新興的電子商務(wù)、網(wǎng)上會 議、網(wǎng)上拍賣、視頻點播、遠程教學(xué)等服務(wù)也在逐漸興起。 這些服務(wù)對信息安全性、有償性、網(wǎng)絡(luò)帶寬提出了要求。現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)對以下兩項目標給予更高的關(guān)注：a）資源發(fā)現(xiàn)b）點對多點的IP傳輸實現(xiàn)這兩項目標有三種解決方案：單播（Unicast）、廣播（Broadcast）、組播（Multicast）組播方式更適合點對多點的IP傳輸。網(wǎng)絡(luò)中存在信息發(fā)送者“源”，接收者A和C提出信息需 求，網(wǎng)絡(luò)采用單播方式傳輸信息。采用單播（Unicast）方式時，系統(tǒng)為每個需求該信息的 用戶單獨建立一條數(shù)據(jù)傳

2、送通路，并為該用戶發(fā)送一份獨 立的拷貝信息。由于網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男畔⒘亢托枨笤撔畔⒌?用戶量成正比，因此當(dāng)需求該信息的用戶量龐大時，網(wǎng)絡(luò) 中將出現(xiàn)多份相同信息流。此時，帶寬將成為重要瓶頸， 單播方式較適合用戶稀少的網(wǎng)絡(luò)，不利于信息規(guī)模化發(fā)送。網(wǎng)絡(luò)中存在信息發(fā)送者“源”，接收者A和C提出信息需 求，網(wǎng)絡(luò)采用單播方式傳輸信息。采用單播（Unicast）方式時，系統(tǒng)為每個需求該信息的 用戶單獨建立一條數(shù)據(jù)傳送通路，并為該用戶發(fā)送一份獨 立的拷貝信息。由于網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男畔⒘亢托枨笤撔畔⒌?用戶量成正比，因此當(dāng)需求該信息的用戶量龐大時，網(wǎng)絡(luò) 中將出現(xiàn)多份相同信息流。此時，帶寬將成為重要瓶頸， 單播方式較適合

3、用戶稀少的網(wǎng)絡(luò)，不利于信息規(guī)?；l(fā)送。組播的優(yōu)勢主要在于：a）提高效率：降低網(wǎng)絡(luò)流量、減輕服務(wù)器和CPU負荷。b）優(yōu)化性能：減少冗余流量、節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬、降低網(wǎng)絡(luò) 負載。c）分布式應(yīng)用：使多點應(yīng)用成為可能。組播技術(shù)有效地解決了單點發(fā)送多點接收的問題，實 現(xiàn)了 IP網(wǎng)絡(luò)中點到多點的高效數(shù)據(jù)傳送。利用網(wǎng)絡(luò)的組 播特性可以方便地提供一些新的增值業(yè)務(wù)，包括在線直播、 網(wǎng)絡(luò)電視、遠程教育、遠程醫(yī)療、網(wǎng)絡(luò)電臺、實時視/音 頻會議等互聯(lián)網(wǎng)的信息服務(wù)領(lǐng)域。組播技術(shù)有效地解決了單點發(fā)送多點接收的問題，實 現(xiàn)了 IP網(wǎng)絡(luò)中點到多點的高效數(shù)據(jù)傳送。但由于組播技 術(shù)是基于UDP的，所以同時也存在著不足之處：a）盡力而為

4、：報文丟失是不可避免的。因此組播應(yīng)用程 序不能依賴組播網(wǎng)絡(luò)進行可靠性保證，必須針對組播 網(wǎng)絡(luò)的這個特點進行特別設(shè)計?！翱煽拷M播”目前仍然 處于研究階段。b）沒有擁塞避免機制:缺少TCP窗口機制和慢啟動機制， 組播可能會出現(xiàn)擁塞。如果可能的話，組播應(yīng)用程序 應(yīng)該嘗試檢測避免擁塞。c）報文重復(fù)：某些組播協(xié)議的特殊機制（如Assert機制 和SPT切換機制）可能會造成偶爾的數(shù)據(jù)包的重復(fù)。 組播應(yīng)用程序應(yīng)該容忍這種現(xiàn)象。d）報文失序：同樣組播協(xié)議有的時候會造成報文到達的 次序錯亂，組播應(yīng)用程序必須自己采用某種手段進行 糾正（比如緩沖池機制等）。單播數(shù)據(jù)傳輸過程中，一個數(shù)據(jù)包傳輸?shù)穆窂绞菑脑?地址路由到

5、目的地址，利用“逐跳”（hop-by-hop）的原 理在IP網(wǎng)絡(luò)中傳輸。然而在IP組播環(huán)境中，數(shù)據(jù)包的日 的地址不是一個，而是一組，形成組地址。所有的信息接 收者都加入到一個組內(nèi)，并且一旦加入之后，流向該組地 址的數(shù)據(jù)立即開始向接收者傳輸，組中的所有成員都能接 收到數(shù)據(jù)包，這個組就是“組播組”。根據(jù) IANA （Internet Assigned Numbers Authority） 規(guī)定，組播報文的目的地址使用D類IP地址，D類地址 不能出現(xiàn)在IP報文的源IP地址字段。D 類組播地址范圍是從 224.0.0.0 到 239.255.255.255。ASM模型:ASM模型就是任意源組播模型。在

6、該模型中， 任意發(fā)送者都可以成為組播源，向某組播組地址發(fā)送信息。 眾多接收者通過加入由該地址標識的主機組，從而接收到 發(fā)往該組播組的所有信息。在ASM模型中，接收者無法預(yù) 先知道組播源的位置，接收者可以在任意時間加入或離開 該主機組。SFM模型：SFM模型繼承了 ASM模型，從發(fā)送者角度來 看，組播組成員關(guān)系完全相同。SFM在功能上對ASM進行 了擴展：上層軟件對接收到的組播報文的源地址進行檢查， 允許或禁止來自某些組播源的報文通過。最終，接收者只 能接收到來自部分組播源的數(shù)據(jù)。從接收者角度來看，只 有部分組播源是有效的，組播源經(jīng)過了篩選。SSM模型：在現(xiàn)實生活中，用戶可能僅對某些源發(fā)送的 組

7、播信息感興趣，而不愿接收其它源發(fā)送的信息。SSM模 型為用戶提供了一種能夠在客戶端指定信源的傳輸服務(wù)。SSM模型和ASM模型的根本區(qū)別是接收者已經(jīng)通過其 他手段預(yù)先知道了組播源的具體位置。SSM使用和ASM不 同的組播地址范圍，直接在接收者和其指定的組播源之間 建立專用的組播轉(zhuǎn)發(fā)路徑。永久組地址：IANA為路由協(xié)議預(yù)留的組播地址，用于 標識一組特定的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（也稱為保留組播組）。永久組 地址保持不變，組成員的數(shù)量可以是任意的，甚至可以為 零。如224.0.0.5是為OSPF路由協(xié)議中預(yù)留的組播地址。臨時組地址：為用戶組播組臨時分配的IP地址，組成員的數(shù)量一旦為零，即取消。224.0.0.0 到

8、 224.0.0.255 為 IANA 預(yù)留的永久組 地址，地址224.0.0.0保留不做分配，其它地址供路由 協(xié)議及拓撲查找和維護協(xié)議使用。該范圍內(nèi)的地址屬于局 部范疇，不論生存時間字段（TTL）值是多少，都不會被 路由器轉(zhuǎn)發(fā)；224.0.1.0 到 231.255.255.255 ， 233.0.0.0 到 238.255.255.255為用戶可用的ASM臨時組地址，在全網(wǎng) 范圍內(nèi)有效；232.0.0.0 到 232.255.255.255，為用戶可用的 SSM 臨 時組地址，全網(wǎng)范圍內(nèi)有效。239.0.0.0 到 239.255.255.255，用戶可用的 ASM 臨時 組地址，僅在特定

9、的本地管理域內(nèi)有效，稱為本地管理組 播地址。本地管理組播地址屬于私有地址，在不同的管理 域內(nèi)使用相同的本地管理組播地址不會導(dǎo)致沖突。以太網(wǎng)傳輸單播IP報文的時候，目的MAC地址使用的 是接收者的MAC地址。但是在傳輸組播報文時，傳輸目的 不再是一個具體的接收者，而是一個成員不確定的組，所 以使用的是組播MAC地址。組播MAC地址用于在鏈路層上標識屬于同一組播組的 接收者。IANA規(guī)定，組播MAC地址的高24bit為0 x01005e，第25bit固定為0,低23bit為組播IP地址的低23bit。組播協(xié)議包括用于主機注冊的組播組管理協(xié)議，和用于組播選路轉(zhuǎn)發(fā)的組播路由協(xié)議。IGMP ( Inte

10、rnet Group Management Protocol)在接 收者主機和組播路由器之間運行，該協(xié)議定義了主機與路 由器之間建立和維護組播成員關(guān)系的機制。組播路由器之間運行組播路由協(xié)議，組播路由協(xié)議用 于建立和維護組播路由，并正確、高效地轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)包。對于ASM模型，可以將組播路由分為域內(nèi)和域間兩大 類。組播路由形成了一個從數(shù)據(jù)源到多個接收端的單向無 環(huán)數(shù)據(jù)傳輸路徑，即組播分發(fā)樹。組播分發(fā)樹的兩個基本類型：源路徑樹和共享樹。源路徑樹：以組播源作為樹根，將組播源到每一個接 收者的最短路徑結(jié)合起來構(gòu)成的轉(zhuǎn)發(fā)樹。由于源路徑樹使 用的是從組播源到接收者的最短路徑，因此也稱為最短路 徑樹(Shor

11、test Path Tree，SPT)。對于某個組，網(wǎng)絡(luò)要 為任何一個向該組發(fā)送報文的組播源建立一棵樹。共享樹：以某個路由器作為路由樹的樹根，該路由器 稱為匯集點(Rendezvous Point， RP)，將RP到所有接 收者的最短路徑結(jié)合起來構(gòu)成轉(zhuǎn)發(fā)樹。使用共享樹時，對應(yīng)某個組，網(wǎng)絡(luò)中只有一棵樹。所 有的組播源和接收者都使用這棵樹來收發(fā)報文，組播源先 向樹根發(fā)送數(shù)據(jù)報文，之后報文又向下轉(zhuǎn)發(fā)到達所有的接 收者。源路徑樹以組播源作為樹根，將組播源到每一個接收 者的最短路徑結(jié)合起來構(gòu)成的轉(zhuǎn)發(fā)樹。源路徑樹使用的是從組播源到接收者的最短路徑，也 稱為最短路徑樹(shortest path tree，

12、 SPT)。對于某個 組，網(wǎng)絡(luò)要為任何一個向該組發(fā)送報文的組播源建立一棵 樹。共享樹以某個路由器作為路由樹的樹根，該路由器稱 為匯集點(Rendezvous Point，RP)，將RP到所有接收 者的最短路徑結(jié)合起來構(gòu)成轉(zhuǎn)發(fā)樹。使用共享樹時，對應(yīng) 某個組，網(wǎng)絡(luò)中只有一棵樹。所有的組播源和接收者都使 用這棵樹來收發(fā)報文，組播源先向樹根發(fā)送數(shù)據(jù)報文，之 后報文又向下轉(zhuǎn)發(fā)到達所有的接收者。源路徑樹的優(yōu)點是能構(gòu)造組播源和接收者之間的最短 路徑，使端到端的延遲達到最??；但是付出的代價是，在 路由器中必須為每個組播源保存路由信息，這樣會占用大 量的系統(tǒng)資源，路由表的規(guī)模也比較大。共享樹的最大優(yōu)點是路由器中

13、保留的狀態(tài)可以很少， 缺點是組播源發(fā)出的報文要先經(jīng)過RP，再到達接收者，經(jīng)由的路徑通常并非最短，而且對RP的可靠性和處理能力要求很高。單播報文的轉(zhuǎn)發(fā)過程中，路由器并不關(guān)心源地址，只 關(guān)心報文中的目的地址，通過目的地址決定向哪個接口轉(zhuǎn) 發(fā)。在組播中，報文是發(fā)送給一組接收者的，這些接收者 用一個邏輯地址標識。路由器在接收到報文后，必須根據(jù) 源和目的地址確定出上游（指向組播源）和下游方向，把 報文沿著遠離組播源的方向進行轉(zhuǎn)發(fā)。這個過程稱作RPF（Reverse Path Forwarding，逆向路徑轉(zhuǎn)發(fā)）。RPF執(zhí)行過程中會用到原有的單播路由表以確定上游 和下游的鄰接結(jié)點。只有當(dāng)報文是從上游鄰接結(jié)

14、點對應(yīng)的 接口（稱作RPF接口）到達時，才向下游轉(zhuǎn)發(fā)。RPF的作用除了可以正確地按照組播路由的配置轉(zhuǎn)發(fā) 報文外，還能避免由于各種原因造成的環(huán)路，環(huán)路避免在 組播路由中是一個非常重要的問題。RPF的主體是RPF檢查，路由器收到組播報文后，先 對報文進行RPF檢查，只有檢查通過才轉(zhuǎn)發(fā)，否則丟棄。RPF檢查過程如下：a）路由器在單播路由表中查找組播源或RP對應(yīng)的RPF 接口（當(dāng)使用信源樹時，查找組播源對應(yīng)的RPF接口， 使用共享樹時查找RP對應(yīng)的RPF接口），某個地址 對應(yīng)的RPF接口是指從路由器向該地址發(fā)送報文時的出接口;b）如果組播報文是從RPF接口接收下來的，則RPF檢 查通過，報文向下游接口

15、轉(zhuǎn)發(fā)；c）否則，丟棄該報文。RPF檢查的過程實際上是查找單播路由表的過程。路由器接收到組播報文后，后查找單播路由表，檢查 到達組播源的出接口是否與接收到組播報文接口一致。如 果一致則認為合法，如果不一致則認為從錯誤接口收到報 文，RFP檢查失敗，丟棄報文。什么是組播？組播組使用一個IP組播地址標識，接收者A和C兩個 信息接收者加入該組播組后從而可以接收發(fā)往該組播 組的數(shù)據(jù)。組播源僅發(fā)送一次信息，借助組播路由協(xié) 議為組播數(shù)據(jù)包建立樹型路由，被傳遞的信息在盡可 能遠的分叉路口才開始復(fù)制和分發(fā)。相同的組播數(shù)據(jù) 流在每一條鏈路上最多僅有一份。組播地址結(jié)構(gòu)是怎樣的？D 類組播地址范圍是從 224.0.0

16、.0 到 239.255.255.255。根據(jù)地址有效性分為：永久組地 址和臨時組地址。永久組地址IANA為路由協(xié)議預(yù)留的 組播地址，標識一組特定的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。永久組地址保 持不變，組成員的數(shù)量可以是任意的，甚至可以為零。臨時組地址是為用戶組播組臨時分配的IP地址，組成 員的數(shù)量一旦為零，即取消。組播相關(guān)協(xié)議有哪些？組播協(xié)議包括用于主機注冊的組播組管理協(xié)議（IGMP） 和用于組播選路轉(zhuǎn)發(fā)的組播路由協(xié)議。組播路由協(xié)議 分為域內(nèi)組播路由協(xié)議和域間組播路由協(xié)議。域內(nèi)組 播路由協(xié)議有PIM-SM、PIM-DM、DVMRP，域間組播路由 協(xié)議有 MSDP、MBGP。什么是組播分發(fā)樹？組播分發(fā)樹的類型有哪些？ 組播路由形成了一個從數(shù)據(jù)源到多個接收端的單向無 環(huán)數(shù)據(jù)傳輸路徑，即組播分發(fā)樹。組播分發(fā)樹有兩類： 源路徑樹以組播