IP组播技术
IPTV组播技术及在河南新乡联通的具体实现
IPTV组播技术及在河南新乡联通的具体实现IPTV是一种利用宽带网络为用户提供交互式多媒体服务的业务。
IPTV不仅能够满足运营商业务创新的需求,而且可以为运营商转变经营思路,实现战略转
型提供切实可行的切入点,IPIV意味着新的用户增长方式、新的业务增长方式和更高的ARPU值。
对IPTV业务而言,组播技术是IPTV的关键技术之一,IP组播技术的实现决定着IPTV的使用效果,与电信运营商的业务收入息息相关。
本文从IPTV实际业务运营角度出发,结合组播技术,分析了IPTV业务在带宽、组播、认证等方面对IP宽带城域网提出的技术要求,从各角度分析总结了各种实现方式的优缺点,制定了改造实验方案并付诸实施,实现了网络对IPTV业务的承载,系统试运行取得成功,对今后电信运营商大规模商用具有一定的参考和指导
意义。
本文第一章首先回顾了近年来国内外IPTV业务发展的主要情况,分析了IPTV发展目前存在的问题。
第二章对IPTV及相关知识进行了介绍。
第三章对IPTV组播的技术进行了研究,包括组播协议的讨论、组播路由方式的选择、组播复制点和认证方式的对比分析,建议在初期采用全网组播的方式,
选用DHCP认证+DSLAM复制的方式。
第四章提出新乡本地IPTV的业务需求,介绍了新乡联通IPTV目标网络的总体架构,对现有的IP城域网结构进行了调整,提出了承载IPTV网络的建设方案,实现了组播方式的IPTV全网建设。
最后对IPTV
承载网的系统进行了端到端性能测试。
IP单播广播组播介绍
IP单播广播组播介绍IP（Internet Protocol）是一种网络协议，用于在因特网中传输数据。
在IP协议中，数据被分割成小的数据包，并通过网络节点进行路由传递。
在数据传输过程中，IP协议支持不同类型的数据传输方式，包括单播、广播和组播。
本文将详细介绍这三种 IP 数据传输方式的概念、特点和应用场景。
一、单播（Unicast）单播是IP协议中最基本的数据传输方式，它用于将数据从一个发送方传递到一个接收方。
在这种模式下，数据包从源IP地址发送到目的IP地址，经过网络中的路由器逐跳传递，直到到达目的地。
特点：1.点对点传输：单播传输模式是一对一的通信方式，只有一个发送方和一个接收方之间进行数据传递。
2.可靠性：单播传输模式使用TCP（传输控制协议）或UDP（用户数据报协议）进行传输，确保数据的可靠性和完整性。
3.定向传输：单播传输模式中，数据包根据目的IP地址进行路由，只有目标接收方能够接收和处理该数据包。
应用场景：1.网页浏览：当用户在浏览器中输入网址时，浏览器通过单播方式发送HTTP请求到服务器，服务器将相应的数据通过单播方式回复给浏览器。
2.电子邮件：当发送邮件时，邮件端通过单播方式将邮件从发送方传递到接收方的邮件服务器。
二、广播（Broadcast）广播是一种将数据包传递到网络中的所有主机的传输方式。
在广播模式下，数据包从源IP地址发送到目的IP地址为广播地址的所有主机上，以确保所有主机都能够接收到数据包。
特点：1.一对多传输：广播传输模式是一对多的通信方式，将数据包发送到网络上的所有主机，而不仅仅只有一个目标接收方。
2.无需目标IP地址：在广播模式下，源IP地址可以设置为广播地址，以便将数据包发送到整个网络。
3.简单快捷：广播模式通过使用广播地址，简化了发送方设置目标主机IP地址的过程。
应用场景：1.网络发现：在局域网中，主机可以发送广播消息以寻找其他主机，并建立网络连接。
2.ARP（地址解析协议）查询：当主机要发送数据包时，需要通过广播方式查询目标主机的MAC地址，以便将数据包正确发送到目标主机。
IP组播技术在广播电视监测系统中的应用
路输 出的 Ｔ ｓ流 指 定 一 个 唯 一 的 Ｊ 播 目的地 址 。 Ｐ组 Ｉ组 播 数 据 报 文 的 目的地 址是 一 种 特 殊 的 Ｉ地 址 ， Ｐ Ｐ 称
之 为 组地 址 ，其 代 表 一 组 ｌ Ｐ主机 ，每 一 个 加 入 到 该 组 的 主机 都希 望 接 收 以该 组 地 址 为 目 的地 址 的 Ｉ 文 。众 所 Ｐ报
２ １ 监 测 系统 的组 播 形 式 ．
２０ ０ ６年 五 七 三 台 电视 机 房 利用 全 数 字 信 号 的传 输 流 （ ｒｎ ｐ ｒ Ｓｒａ Ｔａ ｓｏｔ ｔ ｍ）代 替 原 有 的模 拟 音视 频信 号作 为采 集 ｅ 和 集 中 显 示 的信 号 源 ， 原 有 的 节 目内容 采 集 、 储 及 对 存 集 中显 示 子 系统 的业 务 模 式 进 行 了一 些 新 的 尝试 ， 务 业
维普资讯
Ｉ 组播 技术在 Ｐ
广播电视监测系统 中的应用
◎ 张 继 王长美 广电总局五七三台
１引言
随 着广 播 电视 监 测 工作 的不 断 开展 ， 七 三 台 电视 机 五
房 开 始 承担 越 来 越 多 的监 测 任 务 且 在项 目实 施 过程 中 并 也 在 不 断 地 引入 各 种 先 进 的监 测 技 术 和 手 段 。Ｐ ｌ组播 是 ｌ Ｐ 的扩 展 。ｌ Ｐ组播 在 局 域 网或 广 域 网上 将 ｌ 据包 从 一 个 Ｐ数 发 送 者传 送 到 一组 接 收 者 而不 是 一 个 接收 者 ， 且依 靠 网 并 络 将 数 据 包 只 传 送 给 需要 接收 它 的 网络 ，交 互 式 ｌ 播 Ｐ组 技 术应 用 范 围很 广 ， 别 是 Ｉ ｅｎ ｔ 多媒 体 的传 输 业 务 。 特 ｎ ｒｅ 上 ｔ 比如 视 频会 议 ， 程 教 育 ， ｔｒｅ上 的视 频 点 播 （ Ｏ 等 。 远 Ｉ ｅｎｔ ｎ Ｖ Ｄ） 如 前 所 述 ，新 的业 务 模 式 （Ｓ ｏ ｅ Ｐ Ｔ ｖｒ Ｉ）将 在 网络 中
IP组播技术在流媒体传输中的应用
一
以前 人 们 在 网络 上 观 看 电影 或 收 听 音 乐 时 ．必 须 先 将 整个
个 单 播 环 境 里 ． 务 器 依 次 送 出 Ｎ个 信 息 流 ． 网 络 中 服 由
影 音 文 件 下 载并 存 储 在 本 地 计 算机 上 ， 后 才 能 收 看 。 然 与传 统 的 的用 户接 收 ．共 需 要 １ Ｍ＊ ｂ ｌ 的带 宽 ：如 果 服 务 器 处 于 Ｉ Ｍ ． Ｎ ｒ ５ ｓ Ｏ 播 放 方 式 不 同 ． 媒 体在 播 放 前 并 不下 载整 个 文 件 ． 流 只将 部 分 内 的 以 太 网 内 ． 个 信 息 流 就 占满 了 带 宽 ： 在一 个 高 速 的 以 太 ６ 若 最 ５ —０ ． ｐ 的 ５ 所 容 缓 存 ． 流 媒 体 数 据边 传 送 边 播 放 ． 样 就 节 省 了下 载 等 待 时 网 里 ， 多 只 能 容 纳 ２ ０ ３ ０个 １ Ｍｂ ｓ 视 频 流 ， 以服 务 器 使 这
种 传 输 是 最 常 见 的 Ｉ 输 ， 用 的非 常广 泛 。 Ｐ传 使
路 由 到 目的 地 址 ， 用 ” 跳 ”ｈｐ ｂ － ｏ ） 原理 在 Ｉ 利 逐 （ｏ － ｙ ｈ ｐ 的 Ｐ网 络 中 Ｐ组 数 而 广播传输 ： 指在 Ｉ 是 Ｐ子 网 内广 播 数 据 包 ， 有 在 子 网 内部 传 输 。然而 在 Ｉ 播 环 中 ， 据 包 的 目的地 址 不 是 一 个 ， 是 一 所 的 主机 都 将 收 到这 些 数 据 包 ． 管 它 们 是 否 乐 于 接 收 。 不 广播 的使 组 ， 成 组 地 址 。所 有 的信 息 接 收者 都加 入 到一 个 组 内 ， 形 并且 一 用 范围 非 常 小 ． 在 本 地 子 网 内有 效 ． 为 路 由器 通 常 会 封 锁广 旦 加入 之后 ． 向组 地 址 的数 据 立 即 开始 向接 收者 传 输 。 中 的 只 因 流 组 组 主 播 通 信 播 传 输会 增 加 非 接 收 者 的 开 销 。 广 由于 使 用 的 场 合受 到 所 有成 员都 能 接 收 到 数 据 包 。 播组 中 的成 员 是 动 态 的 。 机 可 以 在任 何 时 刻 加 入 和 离 开 组 播 组 ：每 一 台主 机 都 可 以 同 时加 入 组 播 传 输 ：在 发送 者 和每 一 接 收 者 之 间 实 现 一 点 对 多 点 的 到 多 个 组 中 ．每 一 个 组 播 地 址 可 以在 不 同 的 端 口或 者 不 同 的 网络 连 接 。 果 一 个 发 送 者 同 时 给 多个 接 收者 传 输 相 同的 数 据 ， Ｓ ｃｅ 上 有 多 个 数 据 流 ． 同 时许 多 实 际应 用 可 以共 享 一 个 组 地 如 ｏｋｔ
交换机组播功能的设置
交换机组播功能的设置1. 什么是组播？组播协议允许将一台主机发送的数据通过网络路由器和交换机复制到多个加入此组播的主机，是一种一对多的通讯方式。
IP 组播的好处、优势？组播协议的优势在于当需要将大量相同的数据传输到不通主机时，1能节省发送数据的主机的系统资源和带宽；2组播是有选择地复制给又要求的主机；3 3. 组播可以穿越公网广泛传播，而广播则只能在局域网或专门的广播网内部传播；4 4. 组播能节省网络主干的带宽单播：主机之间“一对一”的通讯模式，网络中的交换机和路由器对数据只进行转发不进行复制。
如果10个客户机需要相同的数据，则服务器需要逐一传送，重复10次相同的工作。
但由于其能够针对每个客户的及时响应，所以现在的网页浏览全部都是采用I P单播协议。
网络中的路由器和交换机根据其目标地址选择传输路径，将IP单播数据传送到其指定的目的地。
广播：主机之间“一对所有”的通讯模式，网络对其中每一台主机发出的信号都进行无条件复制并转发，所有主机都可以接收到所有信息（不管你是否需要），由于其不用路径选择，所以其网络成本可以很低廉。
有线电视网就是典型的广播型网络，我们的电视机实际上是接受到所有频道的信号，但只将一个频道的信号还原成画面。
在数据网络中也允许广播的存在，但其被限制在二层交换机的局域网范围内，禁止广播数据穿过路由器，防止广播数据影响大面积的主机。
组播：主机之间“一对一组”的通讯模式，也就是加入了同一个组的主机可以接受到此组内的所有数据，网络中的交换机和路由器只向有需求者复制并转发其所需数据。
主机可以向路由器请求加入或退出某个组，网络中的路由器和交换机有选择的复制并传输数据，即只将组内数据传输给那些加入组的主机。
IP组播技术在视频监控系统中的应用
于网络维护。组播是 “ 一对多”的通信方式 ，是让
数据从一个成员送 出，然后复制给其他多个成员的 技术 ．即在一个网络内的工作站中，只有符合条件 的成员才能获得组播数据。采用组播技术可以减少 不必要的重叠发送 ．与单播或广播相 比，减轻 了系 统和网络 的负担 ，提高了 Ｃ Ｕ资源和 网络带宽的 Ｐ 利用率，避免了资源的无谓浪费。
一
样地 复制 一份 发送 给组 内的每个 成员 ．甚 至 包括
始发数据的那个节点 （ 如果允许 内部回送 ） 。 目前 ． Ｐ Ｉ 几乎成为数据通信和网络互联 的最低
一
致 协议 ．Ｉ Ｐ协议 中 的 Ｉ Ｐ组播 对 互 联 网络 中 的不
同硬件 组播地 址进 行 了抽 象 ，形成 了一 个可 跨越 局
证在一条物理链路上始终只有一个数据拷贝 ，从而 大大节约了带宽 。Ｉ Ｐ组播通信方式符合多点 、多网 络平台和可扩展性的视频监控要求 ，从而实现跨越 网段的远程视频监控。同单播和广播相 比，组播效
组播源也缺少有效的手段控制组播信息在 网络上 的
传送方向和范围。另外 ，组播协议在安全上也没有 提供可靠的保证 。在组播系列协议 中缺少对组播源
作者简 介： 牛文峰 （ ９ ５ ， ， １７ 一） 女 山西交城人。１９ ９ ６年 ７月毕
业 于 山 西 大 学， 师 。 讲
・
３ ３・
究 与 探 讨
太原科技 ２ ０ ０ ８年 第 １ １期 。 国 岛０ ＠ ＠ 匡
播流量扩散等问题ｌ ２ Ｊ
要 想在 一个 视频 监控 系统 中解决 上述 问题 ，必
小 ．且网络中的服务器不需要知道每个客户机的地 址 。所有的接收者使用一个网络组播地址 ，可实现 匿名服务 ，并且 Ｉ Ｐ组播具有可升级性 ，与新的 Ｉ Ｐ 和业务能兼容。
IP组播基础53个知识点
1.随着Internet网络的不断发展，网络中交互的各种数据、语音和视频信息越来越多，同时新兴的电子商务、网上会议、网上拍卖、视频点播、远程教学等服务也在逐渐兴起。
这些服务对信息安全性、有偿性、网络带宽提出了要求。
2.现代网络传输技术对以下两项目标给予更高的关注：a)资源发现b)点对多点的IP传输3.实现这两项目标有三种解决方案：单播（Unicast）、广播（Broadcast）、组播（Multicast）4.组播方式更适合点对多点的IP传输。
5.网络中存在信息发送者“源”，接收者A和C提出信息需求，网络采用单播方式传输信息。
6.采用单播（Unicast）方式时，系统为每个需求该信息的用户单独建立一条数据传送通路，并为该用户发送一份独立的拷贝信息。
由于网络中传输的信息量和需求该信息的用户量成正比，因此当需求该信息的用户量庞大时，网络中将出现多份相同信息流。
此时，带宽将成为重要瓶颈，单播方式较适合用户稀少的网络，不利于信息规模化发送。
7.网络中存在信息发送者“源”，接收者A和C提出信息需求，网络采用单播方式传输信息。
8.采用单播（Unicast）方式时，系统为每个需求该信息的用户单独建立一条数据传送通路，并为该用户发送一份独立的拷贝信息。
由于网络中传输的信息量和需求该信息的用户量成正比，因此当需求该信息的用户量庞大时，网络中将出现多份相同信息流。
此时，带宽将成为重要瓶颈，单播方式较适合用户稀少的网络，不利于信息规模化发送。
9.组播的优势主要在于：a)提高效率：降低网络流量、减轻服务器和CPU负荷。
b)优化性能：减少冗余流量、节约网络带宽、降低网络负载。
c)分布式应用：使多点应用成为可能。
10.组播技术有效地解决了单点发送多点接收的问题，实现了IP网络中点到多点的高效数据传送。
利用网络的组播特性可以方便地提供一些新的增值业务，包括在线直播、网络电视、远程教育、远程医疗、网络电台、实时视/音频会议等互联网的信息服务领域。
MSDP介绍
IP组播目录目录MSDP (1)MSDP对等体 (1)借助MSDP对等体实现域间组播 (3)SA消息的RPF检查规则 (4)借助MSDP对等体实现域内Anycast RP (6)MSDPMSDP是Multicast Source Discovery Protocol（组播源发现协议）的简称，是基于多个PIM-SM（Protocol Independent Multicast Sparse Mode，协议无关组播—稀疏模式）域的互连而开发的一种域间组播解决方案，用来发现其它PIM-SM域内的组播源信息。
在基本的PIM-SM模式下，组播源只向本PIM-SM域内的RP注册，且各域的组播源信息是相互隔离的，因此RP知道且仅知道处于本域内的组播源信息。
如果能够有一种机制，使处于不同PIM-SM域的RP之间能共享其组播源信息，那么就能够将其它域内活动的组播源信息传递给本域内的接收者，从而实现组播数据的跨域传输。
MSDP成功地实现了这一构想，通过在各PIM-SM域的RP之间建立MSDP对等体关系，使它们能够在域间相互转发SA（Source Active，信源有效）消息，共享组播源信息。
注意：z MSDP的适用前提：域内组播路由协议必须是PIM-SM。
z MSDP仅对ASM（Any-Source Multicast，任意信源组播）模型有意义。
z如果没有特别说明，本文中的MSDP对等体均指RP间的MSDP对等体。
MSDP对等体MSDP对等体之间使用TCP进行连接（端口号为639），既可以建立在不同PIM-SM域的RP之间，也可以建立在同一PIM-SM域的多个RP之间，还可以建立在RP与普通路由器之间，或普通路由器彼此之间。
通过在网络中配置一对或多对MSDP对等体，形成彼此首尾相连的一张“MSDP连通图”，以连通各个PIM-SM域的RP。
通过这些MSDP对等体之间的接力，可以把某RP发出的SA消息传递给其它所有的RP。
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IP组播（IP multicasting）是对硬件组播的抽象，是对标准IP网络层协议的扩展。
它通过使用特定的IP组播地址，按照最大投递的原则，将IP数据报传输到一个组播群组（multicast group）的主机集合。
它的基本方法是：当某一个人向一组人发送数据时，它不必将数据向每一个人都发送数据，只需将数据发送到一个特定的预约的组地址，所有加入该组的人均可以收到这份数据。
这样对发送者而言，数据只需发送一次就可以发送到所有接收者，大大减轻了网络的负载和发送者的负担。
概念：多播是对需要接收该流量的客户端发送的一组数据，是一种无害的广播。
优点：不影响不接收该多播数据的主机，能够节约网络带宽，降低主机处理负担。
多播地址：
224.0.0.0--239.255.255.255，没有像单播ip段那样有广播地址和网络地址之分了。
具体：224.0.0.0--224.0.0.255 本地保留，给知名协议使用，ttl=1。
其中224.0.0.1是本网所有主机接收，224.0.0.2是本网所有路由器接收。
239.0.0.0--239.255.255.255 私有组播地址。
232.0.0.0--232.255.255.255 特定源多播。
多播的MAC地址结构：
01005E，固定的16进制位，后接一固定的比特位0，再其后就任意了。
ip与mac 的映射，例：ip地址229.147.109.235 划成bit 11100101.1 / 0010011.01101101.11101011 多播mac结构 01005E "0" / ..........（斜杠后23位与上面对应）得出： 01005E136DEB 为ip229.147.109.235对应的组播mac地址。
从例子可知，32个多播地址映射成一个mac地址，所以在部署一个网络时要措开使用ip多播地址（变尾部）
多播源分发树和共享分发树
源分发树，保证目的到达源的路径最短，但要为每一个多播源保持一棵树，CPU使用率高。
共享分发树，要选RP，能保证目的到RP最近，不用为每一个源保持一棵树，而共同保持一棵以RP为根的树即可，这样节约了设备资源，但是不能再保证到源的路径最近了。
（源发向rp的多播以单播ip in ip的形式）
RPF（反向路径转发）
RPF检查的原理：路由器在单播路由表中查找源地址以确定数据包到达的接口是否位于返回信源的的反向路径上，如果是则RPF检查成功，如果不是则标记“RPF失败丢弃”并丢弃数据包。
简单来说就是根据去的数据路由表项来检查回来的包，确定去回在一线上。
作用：对于多播，能防止环路（多播RPF检查是默认开启且不能关闭的）；对于单播，能防止IP欺骗攻击（需要手工配置RPF检查）
[编辑本段]7.多播在设备中的交互
（1）多播路由协议（路由器之间的交互）：主要有mospf，dvmrp，pim这三个。
前面两种协议需要建立自己的多播路由表。
大多数路由器只支持pim。
PIM，协议无关性，它不需要建立自己的路由表，关心的只是路由器中有没有单播路由表，无论这个单播表项是怎样建立的，通过怎样的路由协议。
PIM MODE：PIM DM（密集模式，使用源分发树），PIM SM（稀疏模式，使用共享分发树），PIM SDM（稀疏密集模式，先尝试使用共享树，找不到RP再切向源分发树）PIM DM，用于用户密集的情况，如果存在着没有要求多播的路由器则将其“裁剪”，如果存在着后来接入又需要多播的路由器则将其“嫁接”！PIM SM，用于用户分散的情况，只有一棵树，初始为空，只有路由器发起要求才建立分支。
这种模式存在着第一个到目的的数据包会触发目的向源发送一个单播形式的该数据，如果到源的路径好过走rp的路径则自动向最佳路径切换。
PIM SDM，使用最多的模式,效率最高。
rp的选举问题，三种方式：手工指定，auto rp（cisco only），BSR自举路由器（只有pim v2支持）配置：(config)#ip mutilcast-routing (config-if)#ip pim 模式
密集模式的配置：(config-if)#ip pim dense 稀疏模式的配置：静态：(config)#ip mutilcast-routing (config-if)#ip pim sparse (config)#ip pim rp-add x.x.x.x (config)#ip pim spt-thresheld infin / 具体值指定向源切换的界限auto：定义候选者，(config)#ip pim send-rp-amounce 接口 scope ttl值（定义边界） group-list 访问列表定义映射代理，(config)#ip pim send-rp-discovery scope ttl值指定模式，(config-if)#ip pim sp-de mode 注意，要224.0.1.39和224.0.1.40一对组播地址支持rp选举：rp映射代理发往rp候选者用224.0.1.40 反过来，用224.0.1.39 BSR：(config-if)#ip pim 1 / 2 更改pim版本号，bsr只支持2 (config-if)#ip pim bsr border 定义多播边界(config)#ip pim rp-candidate 接口定义rp候选者(config)#ip pim bsr-candidate 接口定义bsr 这里，bsr 用224.0.1.13向候选者通告，候选者用单播回应bsr。
sh ip mroute; sh ip pim int; sh ip pim nei; sh ip pim rp; sh ip pim bsr; sh ip pim map. （2）IGMP（Internet 组管理协议）处理pc和router的交互。
三个版本：igmpv1：report（pc发出，地址255.1.1.1，ttl=1）,query（router发出，发项0.0.0.0，60秒一次，120s没收到report 回应则停止向该pc发组播）。
igmpv2：在v1基础上增加了一个leave消息，query消息的作用就变成了防止pc意外离开（没有leave消息，不被router所知）。
igmpv3：可以对信源地址做控制了，选择pc需要的特定多播。
另外还有一个igmpv3lite，是cisco 私有的过渡方案，目的是让程序员能立刻编写ssm。
（3）switch的多播处理：cgmp和switch snooping CGMP：思科私有协议，运行于思科交换机与思科路由器之间，让交换机能够通过路由器给出的消息间接支持组管理。
流程大致是：pc发igmp告知路由器我需要什么多播，如果路由器就直接把多播传入则经过交换机的时候会被交换机发向与该pc 一个vlan的所有主机，router需要将该多播的mac通告交换机，让其明白多播具体该发向哪，并建立一个多播的转发表。
IGMP snooping：公有协议，只要交换机单独运行即可。
它是靠帧听igmpreport来建立多播转发表的。
所以对于2层交换机，因为看不到3层信息，所以要监听每一个组播帧，从中发现igmp成员报告，这样加大了cpu等资源的使用，比较不利；而对于3层交换机，能够看到3层信息，可以识别igmp成员报告，只要处理igmp流即可，所以负担轻。