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IPTV -网络部分-单播组播 谢卫华 IPTV网络部分单播组播 数据通信的分类 数据单播 数据广播 数据组播 IPTV网络部分单播组播 数据单播 单播通信需要在发送者和每一接收者之间建立 单独的数据通道 如果同时给多个接收者传输相同的数据，必须 相应地复制多份相同的数据包，一旦有大量 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、延迟大、网络拥塞 IPTV网络部分单播组播 广播通信 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，而不论这些主机是否 愿意接收该数据包 广播的使用范围非常小，只在本地子网内有效 ，路由器一般不会转发广播包，广播传输会增 加非接收者的开销，并可能导致广播风暴 IPTV网络部分单播组播 组播通信 发送服务器仅仅向1个 组地址发送信息，接收 者只需加入到这个组就可以接收信息，所有的 接收主机接收的是同一个数据流 单台服务器能够对几十万台客户机同时发送连 续数据流，所有 发出请求的客户端共享同一信 息包，减少了网络传输的信息包的总量 IPTV网络部分单播组播 单播和组播的不同 IPTV网络部分单播组播 组播通信的要求 1)主机的TCPIP支持发送和接收IP组播； (2)TCPIP协议栈中支持IP组播； (3)具有IP地址分配策略，并能将第三层IP组播地址映 射到第二层MAC组播地址； (4)软件支持IGMP； (5)需要IP组播应用软件，例如电视会议软件等； (6)发送端、接收端之间的所有路由器、交换机、 集线器都具备组播的功能； (7)能够识别防火墙，使组播通信畅通。 IPTV网络部分单播组播 组播的优点 效率增强：控制网络流量，降低服务器和CPU的负担 性能更优化：消除流量冗余 分布式应用：使多点应用成为可能 组播的缺点 尽力而为传递会产生丢包 不能避免拥塞 数据包的复制 无序发生 IPTV网络部分单播组播 组播端到端体系结构 IPTV网络部分单播组播 组播中发送者和接受者的关系 发送者不一定要是组的“成员” 只有是接收组的“成员”，才能接收到发给该组 的数据 如果发送数据到组地址，则所有该组“成员”都 能接收到数据 IPTV网络部分单播组播 组播地址 需两种地址，一个IP组播地址和一个MAC组播 地址，其中IP组播地址标识一个组播组 发送主机需要多个IP地址和MAC地址，其中单 播IP和MAC地址用于单播通信，而IP和MAC组 播地址用于组播通信 IPTV网络部分单播组播 组播地址的指定 IP组播地址亦称主机组地址，用于标识一个IP组播组， 由D类地址标记。D类IP地址(IPv4)的最高4位为“1110” ，地址范围从224.0.0.0到239.255.255.255 ANA规定，224.0.0.0到224.0.0.255地址范围为保留地 址，224.0.1.0到238.255.255.255地址范围作为用户组 播地址，在全网范围内有效，239.0.0.0到 239.255.255.255地址范围为本地管理组播地址，仅在 特定的本地范围内有效 以太网的第二层组播地址(MAC组播地址)可以从IP组播 地址中衍生。MAC组播地址共有48位，其中前24位必 须为0xO1-0o-5E(十六进制)，分配给组播使用的MAC 地址范围为0xO1-00-5E-00-00-00至0xO1-00-5E-7F- FF-FF IPTV网络部分单播组播 组播地址如何分配 动态地址分配：会话目录工具(SDR)，组播地 址动态客户机分配协议(MADCAP)-RFC 2730 ，组播地址Set-Claim(MASC)-RFC2909 静态全球组地址分配：RFC2770 管理员进行人工地址分配：企业最常用的办法 IPTV网络部分单播组播 组播的分布树(Distribution Tree) 组播模型中，组播源向某一组地址传递数据包 。为了向所有接收者传递数据，一般采用组播 分布树描述IP组播在网络里经过的路径，指定 路由器根据组播分布树可以得出转发数据包的 唯一路径，由于成员动态地加入和退出，分布 树也必须动态地更新 IPTV网络部分单播组播 组播的分布树(Distribution Tree) 源分布树 源分布树是指以组播源作为分布树的根节点、将组 播源到每一个接收者的最短路径结合起来构成的转 发树 源分布树使用的是从组播源到接收者的最短路径， 通常也称为最短路径树(Shortest Path Tree，SPT) 如果组中有多个组播源，则必须为每个组播源构造 一棵组播树 IPTV网络部分单播组播 组播的分布树(Distribution Tree) 最短源分布树 IPTV网络部分单播组播 组播的分布树(Distribution Tree) 共享分布树 共享分布树以某个指定路由器作为分布树的根节点 ，该路由器称为汇聚点(Rendezvous Point，RP)， 将RP到所有接收者的最短路径结合起来构成分布树 组播源首先把组播数据信息发送给RP，再由RP转 发给组播组的所有成员，因而共享分布树也被称为 RP共享树(RFF：RP Path Tree) IPTV网络部分单播组播 组播的分布树(Distribution Tree) 共享分布树 IPTV网络部分单播组播 组播路由协议分类 组播路由的目的 构造组播的分布树，使组播数据包能够传送到相应的组播组成 员 采用使用方式分类 DM(Dense Mode，密集模式)路由协议，采用定期广播组播报 文的方法维护组播分布树，而且只使用源分布树，组播流量被 广播到网络中所有的组播路由器。 SM(Sparse Mode，稀疏模式)路由协议，采用选择性地建立和 维护分布树的方式，由空树开始，仅当组成员请求加入分布树 时才做出分布树修改 IPTV网络部分单播组播 组播路由协议分类 DM路由协议 DVMRP是一种基于距离向量算法的组播路由协议， 通过RIP协议来发现到源的最短路径，采用“扩散-剪 枝(Broadcast and Prune)”的方式来建立生成树 MOSPF是通过OSPF协议来发现到源的最短路径， 使用链路状态数据库建立生成树 IPTV网络部分单播组播 组播路由协议分类 SM路由协议 CBT协议独立于单播路由协议，但依赖于单播路由 表，以一个中心路由器为根构造一个共享分布树， 所有的组播流量都经由这个中心路由器转发 PIMSM，PIM可以利用任意单播路由协议构建数 据分布树，开销大大降低，而且PIM是唯一不受带 宽限制和隧道拓扑约束的组播路由协议，适合于不 同的网络环境也可用于DM模式 IPTV网络部分单播组播 PIM-DM协议 PIMDM利用单播路由表，从源端PIM路由器 构建一棵到所有端节点的组播转发树 PIMDM在“扩散一剪枝”过程中采用了逆向路 径转发(RPF)技术 IPTV网络部分单播组播 PIM-DM协议选路 IPTV网络部分单播组播 PIM-DM协议选路 IPTV网络部分单播组播 PIM-DM协议选路 IPTV网络部分单播组播 PIM-SM协议 PIM-SM采用“拉(Pull)”模式分发组播数据，它 假设所有路由器除非存在传送的显式请求，否 则就不向组播组发送组播包 PIMSM设置汇聚点RP向所有PIMSM路由 器通告组播信息，并通过让路由器显式地加入 和退出组播组来减少数据报文和控制报文占用 的网络带宽 IPTV网络部分单播组播 PIM-SM协议选路方式 IPTV网络部分单播组播 PIM-SM协议选路方式 IPTV网络部分单播组播 PIM-