组播概述

技术介绍 IP组播 目 录

i 目 录 组播概述....................................................................................................................................1 组播简介......................................................................................................................................1 三种信息传输方式的比较.....................................................................................................1 组播中各部分的角色............................................................................................................3 组播的优点和应用................................................................................................................4 组播模型分类..............................................................................................................................4 组播框架结构..............................................................................................................................5 组播机制构成.......................................................................................................................5 组播地址..............................................................................................................................6 组播协议..............................................................................................................................9 组播报文的转发机制..................................................................................................................11 技术介绍 IP组播 组播概述

1 组播概述 组播简介 作为一种与单播和广播并列的通信方式，组播技术能够有效地解决单点发送、多点接收的问题，从而实现了网络中点到多点的高效数据传送，能够节约大量网络带宽、降低网络负载。

利用组播技术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、实时视频会议等对带宽和数据交互的实时性要求较高的信息服务。

三种信息传输方式的比较 1. 单播方式的信息传输过程 如图1所示，采用单播（Unicast）方式时，信息源（Source）为每个需要信息的主机都发送一份独立的信息拷贝。

图1 单播方式传输信息 假设Host B、Host D和Host E需要某信息，则Source分别与Host B、Host D和Host E建立一条独立的传输通道。 技术介绍 IP组播 组播概述

2 采用单播方式传输时，网络中的信息量与要求接收该信息的用户量成正比，因此当用户数量很庞大时，信息源需要将多份内容相同的信息发送给不同的用户，这将对信息源以及网络带宽造成巨大的压力。

从单播方式的信息传播过程可以看出，该传输方式不利于信息的批量发送。

2. 广播方式的信息传输过程 如图2所示，采用广播（Broadcast）方式时，信息源（Source）把信息传送给网络中的所有主机，而不管其是否需要。

SourceServer

Receiver

ReceiverReceiver

Host AHost BHost CHost DHost EPackets for all the network 图2 广播方式传输信息 假设只有Host B、Host D和Host E需要某信息，如果Source广播该信息，则Host A和Host C也可以接收到该信息，这样不仅信息的安全性得不到保障，而且会造成同一网络中信息的泛滥。

因此，广播不利于与特定对象进行数据交互，并且还占用了大量的带宽。

3. 组播方式的信息传输过程 综上所述，传统的单播和广播的通信方式不能以最小的网络开销实现单点发送、多点接收的问题。

IP组播（IP Multicast）技术的出现及时解决了这个问题。如图3所示，当网络中的某些主机需要信息时，组播源（即信息源Source）仅发送一份信息，借助组播路由协议为组播数据包建立树型路由，被传递的信息在尽可能远的分叉路口才开始复制和分发。 技术介绍 IP组播 组播概述

3 SourceServer

Receiver

ReceiverReceiver

Host AHost BHost CHost DHost EPackets for the multicast group 图3 组播方式传输信息 假设只有Host B、Host D和Host E需要某信息，为了将该信息顺利地传输给这些主机，可以将Host B、Host D和Host E组成一个接收者的集合——组播组（Multicast group），并由网络中各路由器根据该集合中接收者的分布情况进行信息的复制和转发，最后该信息会准确地发送给Host B、Host D和Host E。

综上所述，组播的优势如下：

z 相比单播来说，组播的优势在于：由于被传递的信息在距信息源尽可能远的网络节点才开始被复制和分发，所以用户的增加不会导致网络负载的显著增加。 z 相比广播来说，组播的优势在于：由于组播数据只会发送给需要该数据的接收者，所以可以合理利用带宽，不会造成网络资源的浪费，并能提高网络的安全性。

组播中各部分的角色 在组播方式的信息传输过程中，网络中各部分的角色如下： z 信息的发送者称为“组播源”，如3. 图3中的Source； z 所有的接收者都是“组播组成员”，如3. 图3中的Receiver； z 由所有接收者构成一个“组播组”，组播组不受地域的限制； z 支持三层组播功能的路由器称为“组播路由器”或“三层组播设备”，组播路由器不仅能够提供组播路由功能，也能够提供组播组成员的管理功能。 为了更好地理解，可以将组播方式的信息传输过程类比于电视节目的传送过程，如表1所示。 技术介绍 IP组播 组播概述

4 表1 组播信息传输与电视节目传输的类比 步骤 电视节目的传送过程 组播方式的信息传输过程 1 电视台S通过频道G传送电视节目 组播源S向组播组G发送组播数据

2 用户U将电视机的频道调至频道G 接收者U加入组播组G

3 用户U能够收看到由电视台S通过频道G传送的电视节目了 接收者U能够收到由组播源S发往组播组G的组播数据了

4 用户U关闭电视机 接收者U离开组播组G

注意： z 组播源不一定属于组播组，也就是说其本身不一定是组播数据的接收者； z 一个组播源可以同时向多个组播组发送数据，而多个组播源也可以同时向一个组播组发送数据。

组播的优点和应用 组播技术的优点主要在于： z CPU 提高效率：减轻信息源和网络设备的负荷；z 优化性能：减少冗余流量； 资源实现多点应用。

络电视、网络电台、实时视/音频会议；

应用。 组播模型分类 根据对组播源处理方式的不同，组播模型有下列三种： ）

简单地说，ASM模型就是任意源组播模型。

z 分布式应用：使用最少的网络组播技术主要应用于以下几个方面：

z 多媒体、流媒体的应用，如：网z 培训、联合作业场合的通信，如：远程教育、远程医疗； z 数据仓库、金融应用（股票）； z 其它任何“点到多点”的数据发布

z ASM（Any-Source Multicast，任意信源组播） z SFM（Source-Filtered Multicast，信源过滤组播z SSM（Source-Specific Multicast，指定信源组播）

1. ASM模型