IP多播的原理IP多播的原理.doc

IP组播的原理 传统数据传输有两种方式：单播、广播。单播传输在发送者和每个接收者之间实现点对点网络连接。如果一个发送者同时给多个接收者传输相同的数据，必须相应的复制多份相同的数据包。如果有大量主机希望获得数据包的同一份拷贝时。将导致发送者负担沉重、延迟长、网络拥塞。广播传输是指在IP子网内广播数据包．所有在子网内部的主机都将收到这些数据包。不论这些主机是否乐于接收该数据包，这样做就会造成了带宽的浪费和主机的资源浪费，还可能由于路由回环引起严重的广播风暴。所以广播的使用范围非常小．只在本地子网内有效。 IP组播是利用一种协议将IP数据包从一个源传送到多个目的地．将信息的拷贝发送到一组地址．到达所有想要接收它的接收者处。IP组播是将IP数据包”尽最大努力”传输到一个构成组播群组的主机集合，群组的各个成员可以分布于各个独立的物理网络上。IP组播群组中成员的关系是动态的．主机可以随时加入和退出群组，群组的成员关系决定了主机是否接收送给该群组的组播数据包，不是某群组的成员主机也能向该群组发送组播数据包。同单播和广播相比，组播效率非常高。在组播方式中．无论一个组播组中有多少成员，在整个网络的任何一条线路中都只传送单一备份的数据包，这样，组播的方式就可以大大地节省带宽，提高数据的传送效率，减少了网络出现拥塞的可能性。 IP组播技术的特点 群地址：在组播网中，每个组播群组拥有唯一的组播地址(D类地址)，一部分IP组播地址是由Internet管理机构分配的，其它的组播地址作为暂时地址被用户使用；组播数据包可以送到标识目的组机的组地址 ，发送者不必知道有哪些组成员，它自己不必是组成员，对组成员中的主机的数目和位置也没有限制。主机不需和组成员以及发送者商量，可以任意加入和离开组播组；使用组地址，不必知道主机指定的位置，可以找到具有此组播地址的任何资源和服务器，在动态变化的信息提供者中搜寻到需要的信息，或者发布信息到任意大小的可选用户群。规模可扩展性：如果网络速率提高，广域组播网络的容量需要扩大，后来产生的组播路由算法和协议如PIM-DM、PIM-SM、CBT都支持网络规模的扩展，而上述的群地址和动态性也是适应规模可扩展性的另一方面。健壮性：IP组播网络使用的路由协议和算法能适应网络路由动态变化，它采用软件状态刷新机制，制作路由备份等方法，来维护群组成员之间的连接，加强网络的健壮性。路由算法的独立性：组播路由算法和协议独立于单播路由使用的协议，但又依靠现存的单播路由表，在域内适应网络拓扑的变化，动态生成组播树。组播生成树的灵活性：组播生成树的形成与发送者和接收者的分布、网络的流量状况及组成员的动态性有关，且组播生成树也反映了不同的组播路由算法和组播应用。灵活的组播生成树有利于数据包的传送，不容易造成网络的拥塞。IGMP(W_连网组管理协议)。组播路由协议分为域内组播路由协议及域间组播路由协议。域内组播路由协议包括PIM—SM、PIM—DM、DVMRP等协议，域间组播路由协议包括MBGP、MSDP等协议。同时为了有效抑制组播数据在链路层的扩散，引入了IGMP Snooping、CCMP等二层组播协议。 3.3 组播地址分配与MAC地址 在组播通信中，我们需要两种地址：一个IP组播地址和一个Ethemet组播地址。其中，IP组播地址标识一个组播组。由于所有IP数据包都封装在Ethemet帧中。所以还需要一个组播Ethemet地址。为使组播正常工作，主机应能同时接收单播和组播数据，这意味着主机需要多个IP和Ethemet地址。IP地址方案专门为组播划出一个地址范围。在IPv4中为D类地址，范围是224．0．0．0到239．255．255．255。并将D类地址划分为局部链接组播地址、预留组播地址、管理权限组播地址。 局部链接地址：224．0．0．0～224．0．0．255，用于局域网，路由器不转发属于此范围的IP包； 预留组播地址：224．0．1．0～238．255．255．255，用于全球范围或网络协议； 管理权限地址：239．0．0．0～239．255．255．255，组织内部使用，用于限制组播范围。将D类IP地址映射为Ethemet MAC地址是由数据链路层完成的。在映射过程中，组播地址中共有9位不参与替换。包括高位字节8位以及紧接在该字节后面的一个标志位。其中最开始的4位1110表示属于D类IP地址．剩下23位进行替换，将IP组播地址中的低23位取代Ethemet组播地址01：00：5E：00：00：00的低23位。因此，有5位真正不参与映射，无论这些位的值是什么，组播Ethemet地址都是相同的。由于5个位共可以有32种不同的组合，所以映射并不具有惟一性。 3.4 组成员关系协议(IGMP) IGMP协议运行于主机和与主机直接相连的组播路由器之间，