基于网络处理器的IPv6组播技术研究
IPv6环境下组播技术与网络构建的研究
网 络 技 术
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Ｉｖ 环境 下 组播 技术 与 网络 构 建 的研 究 Ｐ６
王 锋 ，杨 志 军
（ 京 交通 大 学 信 息 中心 ，北 京 １ ０ ４ ） 北 ０ ０ ４
摘 要 ：由 于 组播 技 术 的 优 越 性 ，下 一 代 互 联 网很 好 地 继承 组 播 。 为 更好 地 使 用和 管 理 组播 应 用 ，Ｉｖ Ｐ６
应 用 。在 增 强 Ｉ ｖ 组 播 技 术后 ，利 用 Ｉ ｖ 组 播 技 Ｐ６ Ｐ６
术 和 流 媒 体 技 术 构 建 视 频 组 播 系 统 ，能 充 分 发 挥
Ｉｖ Ｐ ６组 播 技 术 特 点 和 优 势 ，在 下 一 代 互联 网上 更 好 地 传 输 图形 和 图像 等 流 媒 体 业 务 。
络 带 宽 不 需 要 随 之 成 倍 增 加 ，而 成 为热 点 网 络技 持 组 播 ，使 Ｉ ｖ Ｐ ６网络 中网络 设 备 将 普 遍 支持 组 播
术之一。
收 稿 日期 ：２ １ — ７ ２ ０ ００ ． １
基 金项 目：北 京 交通大 学教 改项 目 《 下一 代互联 网环境 中的 网上 教学视
Ｓｔ ｄ ｎ ｖ ｄｅ ｕ ｔｃ ｓ ｔ ｏ ｋ ｕｎ ｅ Ｇ ｉＩ ６ｅ ｖ ｒ ｎｍ ｅ ｕ ｙ ｏ ｉ ｏ ｍ ｌｉ ａ ｔ ｎｅｗ ｒ ｄ ｒＮ Ｐｖ ｎ ｉｏ ｎｔ
IPv6组播的研究与测试
IPv6组播的研究与测试
随着互联网技术的不断发展和网络规模的不断扩展,截止2011年全球的IPv4地址已经枯竭。
IPv6是针对IPv4的不足设计的新的网络层协议,有非常大的地址空间,是下一代互联网的核心技术。
组播技术可以极大的节约带宽,是IPv6网络运营的一个关键部分。
最新版本的IPv6组播组管理协议MLDv2中接收者可以指定只接收组播组G 中一些特定源S的数据,但是当使用应用最广泛的组播路由协议PIM-SM建立的共享树传递组播组G的数据时,组播组G中所有发送源的数据流被传送到接收者,其中包括一些接收者不需要的源,这些数据造成了网络大量的带宽浪费,并会造成网络拥塞。
本文分析了IPv6 PIM-SM共享树建立机制造成带宽浪费的原因,提出了改进思想并设计了两个改进方案,方案一通过新增加PIM-SM协议的本地成员关系状态,彻底解决了接收者不需要的源数据流被传送到接收者的问题。
方案二在方案一的基础之上在建立共享树前从RP上获取需要剪枝的源的信息,最大程度的消除了带宽浪费并进一步提高了安全性。
最后在实际环境中对组播的延迟性能进行测试和分析。
基于IPV6的IPTV流媒体播放器的研究与实现的开题报告
基于IPV6的IPTV流媒体播放器的研究与实现的开题报告1.研究背景：随着网络技术的飞速发展，网络带宽的增加，高清视频的传输变得越来越普遍，并且网络视频的用户数量也不断增长。
在此背景下，IPTV （Internet Protocol Television）应运而生，它是一种基于IP协议的数字电视传送方式，具有节目多样性、互动性强、覆盖面广等特点，已经成为数字电视的发展方向之一。
然而，目前IPTV流媒体播放器面临的问题包括：1）IPTV流媒体服务商之间的兼容性问题；2）目前IPTV流媒体服务商使用的协议和分发方式不同，导致播放器的适配性差；3）传输网络的延时、失真、丢包率等问题。
因此，在IPV6网络环境下，研究并实现一种基于IPV6的IPTV流媒体播放器，具有实用性和应用价值。
2.研究目标：本研究主要为了解决现有IPTV流媒体播放器的不足，基于IPV6网络环境，研究并实现一款具有以下特点的IPTV流媒体播放器：（1）支持IPV6网络，提供更加稳定、高效的传输服务；（2）支持多种协议和分发方式，提高播放器的适配性；（3）通过优化传输过程，降低因网络传输引起的延时和播放卡顿；（4）实现用户自定义节目订阅和收藏功能。
3.研究方法：本研究采用实证研究方法，通过对现有IPTV流媒体播放器的分析和对IPV6网络环境的研究，确定自己研究的方向和目标，并进行如下研究步骤：（1）设计基于IPV6的IPTV流媒体播放体系结构与通信协议；（2）开发基于IPV6的IPTV流媒体播放器原型系统，实现基础的功能；（3）通过测试和优化，进一步提高播放器的性能和用户体验；（4）针对用户需求，加入自定义节目订阅和收藏功能；（5）对系统进行测试和评估，验证技术和性能指标。
4.研究意义：本研究结果可为推动数字电视发展，提高IPTV服务质量，提供有力的支撑。
同时，实现一款基于IPV6的IPTV流媒体播放器，对于IPV6网络环境下数字媒体传输的研究具有重要的意义。
基于IPv6组播的高清视频应用研究
有 的操作灵活 和高度专业化 的指 令集 。该 处理器提供了独立的 程序 和数据空 间， 允许并行访 问程序指令和数据。 两个读操作和
写操作可 以在一个周期 内完成 。并行存储 和特定应用的指令可 以充分利用这种架构 的指令 。 此外 ， 数据可以传输数据和程序之 间的空 间。 这样的一个强大的并行性 ， 可以在一个机器周期执行 算术 、 逻辑 、 和位操作 。此外 ， ５ ４ ０ ２ 还利用控制机制来管理 中断 ， 重复操作 ． 和函数调用 。帧存储 器使用 的是 Ｃ Ｙ ７ Ｃ １ ０ ４ １ Ｖ ３ ３芯片。
２ ０ １ ４ ． Ｎ０ ０ ３
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
电子信 息与计算机科 学
基于 Ｄ Ｓ Ｐ图像数据采集与传输系统的设计
杨少沛 刘 建 中
（ 郑 州交通职业 学院 ， 河南 摘
３ Ｄ Ｓ Ｐ的 Ｊ Ｐ Ｅ Ｇ编 码 实 现
本节 主要论述 Ｊ Ｐ Ｅ Ｇ编码 的工作 原理 和使用 Ｃ语 言编写 Ｊ Ｐ Ｅ Ｇ程序 。 然后将 Ｊ Ｐ Ｅ Ｇ编码后移植 在 Ｄ Ｓ Ｐ芯片 内及其具体 实
和 数 据 通 信 的 实现 方 法 ． 并 提 出关 于 Ｔ ｍｓ ３ ２ ０ ｖ ｃ ５ ４ ０ ２芯 片 的 软 件 实现 的视 频 编码 方 法和 其 外 围硬 件 系统 的 设 计 和 应 用 。
关键词 ： Ｄ Ｓ Ｐ： 图像 采 集 ： 图像 传 输
中图 分 类 号 ： Ｔ Ｐ ２ ７ ４ 文 献 标 识码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ３ — ５ １ ６ ８ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ５ — ０ ０ ０ ８ — ０ ２
IPv6环境中组播技术的研究与应用
ＩＰｖ６环境中组播技术的研究与应用第二章介绍了组播的工作原理、组播地址分配、组播树算法、组管理协议，最后分析了常用的组播路由协议。
第三章介绍了常用的ＩＰｖ６组播编程技术。
并以ＢｅｒｋｅｌｅｙＳｏｃｋｅｔ、ＷｉｎｄｏｗｓＳｏｃｋｅｔ和．ＮＥＴＳｏｃｋｅｔ为例分别介绍了ＩＰｖ６组播应用开发的方法。
第四章以上一章介绍的技术为基础，在ｗｉｎｄｏｗｓ环境下开发了一套基于ＩＰｖ６组播技术的网上多人即时聊天软件。
基本实现了ＩＰｖ６组播技术，详细阐述了实现方法，并总结了一些有待于继续改进的不足。
图ＩＩＰｖ６组播聊天室第五章在基本实现ＩＰｖ６组播的基础上，作了进一步的研究。
提出将组播技术应用于文件传输，并针对现有可靠性组播协议的不足，结合ＸＭＬ技术和ＩＰｖ６组播增强技术，提出了一种改进可靠性组播传输协议的方法，并在ＩＰｖ６环境下具体实现，最后分析它的性能，ＩＰｖ６组播性能有较大提高。
图ＩＩＩＰｖ６组播图片文件传输系统服务器端（发送）ＩＰｖ６环境中组播技术的研究与应用图ＩＩｌＩＰｖ６组播图片文件传输系统客户端（接收）第六章根据ＩＰｖ６实际应用中反映出来的问题，从运营商、用户和设备制造商三个方面分析了ＩＰｖ６目前还没有大规模商用的原因。
第七章针对目前ＩＰｖ６发展的现状，提出ＩＰｖ６发展的一些建议。
最后对未来发展提出一些展望。
结束语中总结全文，分析实验结果，得出结论。
口ｖ６环境中组播技术的研究与应用第四章基于ＩＰｖ６组播技术的网上多人聊天系统的实现图４—１ＩＰｖ６聊天室４．１系统介绍在分析研究ＩＰｖ４环境中组播编程软件的基础上，我设计并实现了一个基于ＩＰｖ６网络环境中使用组播技术的网上多人在线即时聊天系统软件原型。
利用它，每个用户可以同时向所有其他聊天用户发送信息，并接受其他用户发出的信息。
在本系统中，每个用户既是发送端又是接收端，既是客户端又是服务器端。
系统中没有一个固定的主播服务器，每个节点本身既是服务器又是客户端。
IPv6组播及其安全技术研究
随着下一代互联网技术的发展,网络的视音频传播已经成为一个重要的应用。当用单播技术实现这种大数据量的应用时,随着用户数量的增加会急剧消耗网络带宽,降低了服务水准,因此难以实现大规模的群组应用。组播技术克服了单播技术传输大数据量时的缺陷,得到了更广泛的研究和应用。
组播技术采用群组发送的方式,用路由器来复制数据包,保证任何时候每条链路中只有一份数据包Байду номын сангаас因此节约了网络带宽。这种特性使组播技术在大规模群组通信方面有着不可比拟的优越性。IPv6协议具有128位的地址空间、地址自动配置机制、安全认证机制等众多优点,必将取代IPv4而成为下一代互联网的标准网络协议。
同时,对IPv6组播安全技术进行了研究,在分析现有的组播密钥管理方案的基础上,提出了一种高效的基于IPv6的安全组播密钥管理方案。并对新方案在执行效率、安全性方面进行了分析。最后,提出了当前IPv6组播技术及其安全性方面存在的问题,并提出了下一步的研究方向。
而IPv6的组播协议是IPv6协议栈的一个必须且重要的组成部分,所以研究实现基于IPv6的组播是非常必要的。IPv6组播技术实现和部署的关键问题在于其安全性,组播安全有多方面的需求,特别是在组播组成员动态变动的情况下,怎样保证通信的机密性以及怎样控制组播成员加入/离开至关重要,这需要研究和实现相应的组播密钥管理方案。本文首先介绍了IPv6组播技术的基础知识、IPv6下的组播编程技术,并搭建了IPv6组播实验平台,开发基于IPv6组播的视频会议系统,基本实现了IPv6组播的实际应用。
IPv6组播在有线网络上的研究综述
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优势 ，使得网络 仅在必要 时于分支处复制数据报 ，在 网络负载和
下 Ｉ ｅ ｅ 议 Ｉ ６ 网 地 扩 到１ 位， 支 一代 ｎ Ｉ ｔ 一 Ｐ 把 络 址 展 ２ 当 持 ｔｎ 协 Ｖ ８
新组播服务及应用的网络设备不断繁殖增长时 ， 增加的地址空闻 就显得 非常有 用。
表 ｌ Ｉ ｖ 与 Ｉｖ Ｐ ４ Ｐ ６组播功能的比较 功 能
因此有必要研究 Ｉ ｖ 下的组播及其相关技术 。随着下一代互联网 Ｐ６
路 由
议
协议无关
变体
协议无关
协议无关组播 （ ｉ ）变体 Ｐｇ
组播路 由协 协议无关组播 （ Ｉ ） ＰＭ
IPv6组播的研究与测试的开题报告
IPv6组播的研究与测试的开题报告一、选题背景随着互联网的不断发展和应用需求的增加，IPv6（Internet Protocol version 6）作为互联网的下一代协议逐渐被广泛应用。
IPv6协议相对于IPv4协议来说，在地址空间、路由、安全等方面都有很大的改进。
其中，IPv6组播是IPv6协议中的一个重要特性，可以实现在多个设备之间进行广播消息的分发。
在知识产权保护、音视频传输等领域的应用，IPv6组播都具有不可替代的作用。
然而，由于IPv6组播技术具有一定的复杂性，加之它的规范与具体实现之间存在一定的差异，因此，IPv6组播的研究与测试工作显得非常重要。
本研究的目的在于探究IPv6组播协议的原理，实现IPv6组播技术在网络中的应用，并建立一套较为完整的IPv6组播测试系统。
二、研究内容1、IPv6组播技术的原理与规范分析：本研究首先对IPv6组播技术进行了全面的规范解读，分析了IPv6组播协议的原理、路由、MAC地址等相关知识，使得开发者对IPv6组播技术有了全面、深入的认识。
2、IPv6组播通信的应用实现：本研究设计并实现一套应用于局域网的IPv6组播测试系统，通过在不同网络节点之间远程控制和收发数据，完整演示了IPv6组播技术的应用过程。
在该系统中，通过使用开源工具包和自行开发的程序实现了多个设备间的IPv6组播通信。
3、IPv6组播测试与分析：本研究进行了一系列IPv6组播测试，测试对象包括组播路由、数据包的正确性以及多点通信时的性能等。
通过对组播路由协议进一步优化，可以减少数据包的传输延迟，提升网络性能。
三、研究意义本研究旨在研究与测试IPv6组播技术的应用，并将其推广到实际的网络环境中。
研究结果可为相关领域甚至未来的协议开发提供参考，有助于改善现有的网络结构和通信方式。
同时，本研究在IPv6组播测试系统的设计与开发方面有一定的创新性和实用性。
四、研究方法本研究采用文献资料查阅法、实验法和试验研究法等研究方法，通过阅读各种相关的学术文献、协议规范和案例实践，了解IPv6组播技术的基本原理和应用方式，并在实验环境下验证和测试IPv6组播技术的性能和可靠性。
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上海交通大学硕士学位论文基于网络处理器的IPv6组播技术研究姓名：王岩申请学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：胡越明20070201基于网络处理器的IPv6组播技术研究摘要近年来随着网络技术的飞速发展，在Internet上产生了许多高带宽应用。
在各种解决网络带宽瓶颈方案中，IP组播技术是最有优势的方案之一。
如果使用了组播技术，即使网络中的用户数量成倍增长，主干网的带宽消耗也不会随之大规模增加。
众所周知，IPv6是下一代互联网协议的标准。
IPv6对组播技术有着直接的支持，在RFC1752中明确要求IPv6设备必须支持组播。
这样，在IPv6网络中网络设备将普遍支持组播应用。
网络设备的研制开发和因特网的发展是相互促进的。
随着对网络系统的性能要求的不断提高，一种全新的处理器——专门为网络处理而设计的网络处理器应运而生。
与传统的处理器不同，它既具有通用处理器的低费用和灵活性，同时又具有ASIC 的速度与可扩展性。
许多芯片厂商都推出了自己的网络处理器产品，其中英特尔公司的IXP系列网络处理器芯片在网络处理器领域处于领先的地位。
本文的研究目标是使用网络处理器IXP2400构建IPv6组播路由器，重点对组播路由器转发模块进行研究。
本项目受Intel IXA大学合作计划支持。
本文的创新工作主要有：（1）鉴于目前没有基于网络处理器的IPv6组播的成熟方案，提出基于IXP2400的IPv6组播路由器的设计方案。
（2）在网络处理器的微引擎上实现了组播数据包的转发，其中对组播数据包的复制问题，提出了数据包快速拷贝技术的解决方案，大大提高了系统的效率。
关键词：网络处理器，IPv6，组播，路由器，复制数据包THE STUDY OF IPV6 MULTICAST BASED ONNETWORK PROCESSORABSTRACTWith the development of the network technology these years, there are more and more applications needing high bandwidth in the Internet. Among the different solutions to solve the bottle neck of network bandwidth, multicast technology is one of the most advanced. If we use multicast technology, even when the number of users in the network increases dramatically, the consuming of bandwidth in back-bone will not increase too much. It is well known that IPv6 is the standard protocol of the next generation Internet. IPv6 supports the multicast technology directly. According to RFC 1752, IPv6 network device must support the multicast technology. So in IPv6 network, the network device will widely support multicast applications.The research of network device and the development of Internet always promote each other. As the enhancement of the network applications’ performance requirement, a new processor，network processor， which isspecially designed for network tasks comes. It is different from the legacy processor. It is not only cheap and flexible like the general CPU, but also effective and scalable like ASIC. Many chip factories have already had their own network processor products. In the network processor field, the IXP series from Intel has the leading position.The research object of this paper is to design and implement an IPv6 multicast router based on IXP2400. The emphasis is to research the forwarding module. This project is sponsored by Intel IXA University Program.This article includes following innovative works:(1) Now there is no a mature solution of the IPv6 multicast router based on network processor. This paper gives a design for the IPv6 multicast router based on IXP2400.(2) Implement how to forward the multicast packets in the microengine of the network processor. And a solution called fast copying is given to copy multicast packets. It obviously improves the copying efficiency.KEY WORDS：network processor, IPv6, multicast, router, fast copying上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
学位论文作者签名：王岩日期： 2007 年 2 月 2 日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
保密□，在_____年解密后适用本授权书。
本学位论文属于不保密□√。
（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：王岩指导教师签名：胡越明日期： 2007年 2 月 27 日日期：2007 年 2 月 27 日第一章绪论介绍了课题的提出背景，说明了研究的意义，阐述了课题完成的内容，最后说明了本论文的内容结构安排。
1.1 研究的背景和意义近年来在Internet上已经出现了越来越多的高带宽需求的多媒体应用，如可视化IP电话会议系统、网络音频视频点播和广播、多媒体远程教育、远程会诊等。
而传统网络最初是为数据传输而设计的，其点对点通信模式的特点使得当网络用户增加时，网络负载和网络延时也随之增加[1]，这就带来了带宽的急剧消耗和网络拥挤问题。
为了缓解网络瓶颈，人们提出各种方案，如增加互联带宽、改变网络流量结构、采用IP组播技术等。
其中，组播技术在一对多、多对多的应用中有其独特的优越性。
在组播网络中，即使用户数量成倍增长，主干带宽也不需要随之增加。
而在传统的单播方式中网络带宽随用户数目的增加而线形增长。
组播是一种允许一个或多个发送者（组播源）发送同一数据包到多个接收者（一次的，同时的）的网络技术。
组播组中的主机可以在同一个物理网络，也可以来自不同的物理网络（如果有组播路由器的支持）。
组播源把数据包发送到特定组播组，而只有属于该组播组的地址才能接收到数据包。
无论有多少个组播报文接收者，网络中任一链路只转发单一的报文。
因此在有多个接收者的应用中，组播技术可以大大节省网络带宽，减少数据冗余，降低对服务器性能的需求，减少主干网出现拥塞的可能性。
这些优势使IP组播技术有着广阔的应用前景和巨大的潜在市场。
组播技术虽然有独有的优势，但却一直未得到广泛应用。
究其原因一方面有其自身原因，如可靠性、组管理能力较弱、组播安全及网络拥塞等问题还未得到解决；但更重要的因素是，组播应用需要网络中绝大多数的设备都支持组播，而目前很多IPv4的网络设备不支持组播功能。
IPv6是“Internet Protocol Version 6”的缩写，也被称作下一代互联网协议，它是由IETF (The Internet Engineering Task Force)设计的用来替代现行的IPv4协议的一种新的IP协议。
IPv6作为下一代互联网协议已经得到了各方的公认。
IPv6继承了IPv4的优点，并根据10年来对IPv4运用的经验进行了大幅度的功能扩充。
IPv6对IPv4报头进行了简化，采用固定报头长度。
IPv6扩展了地址空间，将地址由32 位改为128位，且地址具有与网络结构相适应的层次结构，为Internet的发展提供了巨大的地址空间。
IPv6还可以支持网络的自动配置、更快的路由选择、更有效的路由聚合。
IPv6分组的传输方式分成三种：单播、组播和任意播。
其中单播指的是点到点的传输，这是目前最常见的方式。
组播是点到多点的传输。
任意播是从某点到一组节点中最近的节点的传输。
可见在IPv6中是对组播有着直接的支持，而且在RFC1752 [2]中明确要求IPv6设备必须支持组播。
这样，在IPv6网络中网络设备将普遍支持组播应用，IPv6的发展给组播技术的广泛应用带来了一个新的契机。