組播技術(shù)
組播技術(shù)是指一個發(fā)送者對應(yīng)多個接收者的一種網(wǎng)絡(luò)通信。在多播技術(shù)中,通過將單個信息流傳輸?shù)蕉鄠€接收器,當(dāng)多個接收器同時收聽或觀看相同的資源時,可以減少網(wǎng)絡(luò)通信流量。對于 n 視頻會議,可以減少 a的使用(n-1)倍的帶寬長度。組播”一個典型的例子是帶有多播地址的 IP多播。IPv6 支持單播(Unicast)組播(Multicast transmission)以及任意播(Anycast)三種類型,IPv6中沒有關(guān)于廣播的內(nèi)容(broadcast)而是作為典型的多播類型。此外,多播定義還包括一些其他協(xié)議,如使用“點(diǎn)對多點(diǎn)”或“多點(diǎn)對多點(diǎn)”連接的異步傳輸協(xié)議(ATM)組播技術(shù)基于“組”這樣的概念屬于接收機(jī)的專有組,主要接收相同的數(shù)據(jù)流。接收者組可以分布在互聯(lián)網(wǎng)上的任何地方。
基本原理
組播技術(shù)涵蓋的內(nèi)容非常廣泛,從地址分配、群組成員管理,轉(zhuǎn)發(fā)到組播消息、路由建立、可靠性等諸多方面。下面首先介紹組播協(xié)議系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu),然后從組播地址、組播成員管理、組播報文轉(zhuǎn)發(fā)、從域內(nèi)組播路由和域間組播路由兩個方面介紹了具有代表性的協(xié)議和機(jī)制。
產(chǎn)生原因
傳統(tǒng)的IP通信有兩種方式:第一種是源 IP主機(jī)和目的 IP主機(jī)之間的單播(unicast)第二個是在一個源 IP 3356主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)中所有其他 IP 3356主機(jī)之間,也就是廣播(broadcast)如果要將 信息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的多臺主機(jī),但不是所有主機(jī),則應(yīng)該廣播該信息,或者從源主機(jī)以單播方式將 IP 數(shù)據(jù)包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)中的多臺目標(biāo)主機(jī)。當(dāng)用廣播實(shí)現(xiàn)時,不僅會向不必要的主機(jī)發(fā)送信息而浪費(fèi)帶寬,還會因路由環(huán)路而造成嚴(yán)重的廣播風(fēng)暴;用單播實(shí)現(xiàn)時,由于 IP 包的重復(fù)傳輸,會浪費(fèi)大量帶寬,增加服務(wù)器的負(fù)載。因此,傳統(tǒng)的單播和廣播通信方式不能有效地解決單點(diǎn)傳輸和多點(diǎn)接收的問題。
IP 多播指的是網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的盡力傳輸(best-effort)到網(wǎng)絡(luò)中的某個節(jié)點(diǎn)子集,這被稱為多播組(Multicast group)IP 組播的基本思想是源主機(jī)只發(fā)送一份數(shù)據(jù),這個數(shù)據(jù)中的目的地址就是組播組地址;多播組中的所有接收器可以接收相同的數(shù)據(jù)副本,并且只有多播組中的主機(jī)可以接收相同的副本(目標(biāo)主機(jī))可以接收數(shù)據(jù),但網(wǎng)絡(luò)中的其它主機(jī)無法接收。多播組使用 D 類 IP 地址(224.0 ~ 239.255.255.255)來標(biāo)識。
協(xié)議體系
根據(jù)協(xié)議的范圍,組播協(xié)議分為主機(jī)-路由器之間的協(xié)議,即多播成員管理協(xié)議和路由器-路由器之間的協(xié)議,主要是各種路由協(xié)議。組成員協(xié)議包括 IGMP(互聯(lián)網(wǎng)群組管理協(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)多播路由協(xié)議包括 PIM-SM、PIM-DM、DVMRP 等協(xié)議,域間組播路由協(xié)議包括 MBGP、MSDP 和其他協(xié)議。同時,為了有效抑制二層網(wǎng)絡(luò)中組播數(shù)據(jù)的擴(kuò)散,引入了 IGMP 3356 Snooping 3356等二層組播協(xié)議。
通過 IGMP 和二層組播協(xié)議,在路由器和交換機(jī)中建立直連網(wǎng)段中的組成員信息,具體就是哪個接口有哪些組播組成員。域內(nèi)組播路由協(xié)議根據(jù) IGMP 維護(hù)的組播組成員信息,使用一定的組播路由算法構(gòu)建組播分發(fā)樹,在路由器中建立組播路由狀態(tài),路由器根據(jù)這些狀態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)包。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中配置的域間組播路由策略,在各個自治系統(tǒng)中使用域間組播路由協(xié)議(Automatic system components)發(fā)布具有組播能力的路由信息和組播源信息,使組播數(shù)據(jù)可以在域間轉(zhuǎn)發(fā)。
市場前景
IP 組播技術(shù)有效地解決了單點(diǎn)發(fā)送和多點(diǎn)接收的問題,實(shí)現(xiàn)了 IP 網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)到多點(diǎn)的高效數(shù)據(jù)傳輸,可以節(jié)省大量的網(wǎng)絡(luò)帶寬、降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。作為一種與單播廣播并列的通信方式,組播的意義不僅于此。更重要的是,利用網(wǎng)絡(luò)的組播特性,可以方便地提供一些新的增值服務(wù),包括在線直播、網(wǎng)絡(luò)電視、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、網(wǎng)絡(luò)電臺、實(shí)時視頻會議和其他互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)。
組播自 19883356提出以來,已經(jīng)發(fā)展了十幾年許多國際組織在組播技術(shù)研究和業(yè)務(wù)開發(fā)方面做了大量工作。隨著互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的快速發(fā)展和新業(yè)務(wù)的不斷推出,組播必將走向成熟。雖然端到端的全球組播業(yè)務(wù)還沒有大規(guī)模發(fā)展起來,但是具有組播能力的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量正在增加。一些主要的 ISP 已經(jīng)運(yùn)行域間多播路由協(xié)議來交換多播路由并形成多播對等體。隨著 IP 網(wǎng)絡(luò)中多媒體業(yè)務(wù)的日益增多,組播具有巨大的市場潛力,組播業(yè)務(wù)將逐步普及。
