Internet拓朴结构与IP多播.ppt

1、互联网拓扑与IP组播，程远，2002.9，概述，互联网拓扑的构成，网络结构的隐藏规则示例：幂律IP组播定义，组播协议的概念和应用组播可扩展性，互联网拓扑？互联网是研究对象。“你不用看街道布局就能解决城市的交通堵塞问题。”网络的感性认识回答了一些基本问题：互联网的规模？中国网络的基本情况是什么？Cernet的基本信息？互联网拓扑图中节点的度概率分布：幂律，互联网： ASES BGP，互联网由大约13000个自治系统组成；由一个组织管理的几个网络和路由器构成了自治系统。每个自治系统都有一个16位的自治系统号，这在世界上是独一无二的。其中，1-32767可用于分配，32768 64511是临时保留的

2、，64512 65534用于私有AS(类似于IP地址中的内部网地址)边界网关协议(BGP):自治系统之间的路由协议。该协议的基本功能是与其他自治系统交换网络可达性信息。该可达性信息包含将要穿越到目标的自治系统的记录。利用这些信息，系统可以建立一个非循环自治系统连接图，并将形成的外部路由信息重新发布到内部网关协议(IGP)。AS的内部结构(以OSPF AS为例)，一个带有OSPF路由协议的AS在域中被划分为几个区域。每个区域是一组按照相同的OSPF路由协议组合的路由器，该区域的路由器只需要备份该区域的拓扑数据库。每个区域由一个数字标识，0号区域是主干区域。主干区域的主要工作是在其他区域之间传输路

3、由信息。当非主干区域的路由信息被广播到外部世界时，其路由信息首先被传输到主干区域，然后主干区域将其信息广播到其他区域。互联网，自治系统AS (ISP网络)，自治系统主干网，区域网络，区域网络主干网，校园网，互联网交换中心IX(互联网交换点)，2002年4月1日至16日，共有999个AS系统(约占目前互联网上所有AS系统总数的84%)和34，209个对等会话。截至2002年6月，中国共有2618万个知识产权网络端口。从亚太网络信息中心获得了103个自动识别号码，正在使用的自动识别号码是多少？答：中国九大互联网(CSTNET)、中国公用计算机网(CHINANET)、中国教育与研究计算机网(Cern

4、et)、中国联通互联网(UNINET)、中国网通公用互联网(CNCNCNET)、中国国际经济贸易互联网(CIETNET)、中国移动通信网(CMNET)、中国长城互联网(CGWNET)、中国卫星集团互联网(CSNET)中国三大交换中心(IX)、北京、上海、广州、CERNET、CERNET的IP地址多达57个B类.欧洲核子研究中心网络由一个主干网和八个区域网组成。主干网是一个自治系统，其自动化系统编号为4538。域内路由协议是OSPF协议。OSPF 0区(中继线):202.112.1.0/24 DDN发送者向rp注册。只有树中的路由器需要存储状态；更高效的CBT、核心/快速原型、双向树，支持制造商

5、较少的PIM-SM、快速原型(汇聚点)、单向树，每组一个。组播转发树，源树，又称最短路径树(SPT)，以发送者为根，到每个接收者的最短路径构成一个转发树。源树可以用二进制(s，g)标记。从发送者到接收者的路径是最好的，但是需要维护更多的状态信息。共享树ST是一种以路由器为所有接收器的根(根或核心)的树。您可以用(*，g)标记共享树。一棵树由多个发送者共享，这保持了较少的状态信息，但是转发路径可能不是最佳的。树根的位置非常重要。RPF，在构建组播树的过程中，路由器收到一个数据包，需要RPF(反向路径转发)进行检查。具体过程如下：路由器R在进入路由器时获取组播数据包的源地址S和接口I，然后路由器R

6、执行“反向转发检查”:如果您想通过单播将数据包从路由器R发送到接口S，请查看路由表，看是否会从接口I发送出去，如果会，RPF检查通过，接收并转发数据包；否则，RPF检查失败，数据包将被丢弃。通过这种方式，路由器可以确保在组播树中只有一条“事件”路径，并且这是发送方的最佳路径。总的来说，它确保了构建的结果是一个没有循环的树。在DVMRP，最早提出的距离矢量组播路由协议首次部署在MBone上，称为“密集模式”。发送方的第一跳路由器开始向所有下行端口发送多播数据包。网络中间的路由器对接收到的数据执行RPF检查。最后一跳路由器根据IGMP信息返回修剪或移植分支。DVMRP-示例拓扑、g、g、DVMRP

7、-阶段1:截断广播、g、g、DVMRP-阶段2:修剪、g、修剪(s、g)、修剪(s、g)、g、DVMRP-稳态、g、s、g、移植(s、g)、移植(s)在不交换多播路由信息的情况下，单播路由表的接收者被用来向RP发送“加入”消息。在发送之前，发送方首先向RP注册“当前最好的”域内协议，就效率和复杂性而言，RP得到了最广泛的支持和部署。在R1、R2、R3加入后，向RP、共享树加入消息，阶段1:建立共享树、加入G、阶段2:源发送到RP、RP、R1、R2、R4、S1、单播封装数据包到RP、RP解封装、转发到下共享树、S2、阶段3:停止封装、RP、R1、R2、R3、R4、阶段4:切换到最短路径树，阶段5

8、:修剪(S2关闭)共享树，S1，S2分布树，共享树，修剪S2共享树，其中S2和S3条目的IIF不同，DVMRP:有必要向整个网络发送信息。每台路由器都需要保存每对(发送方、组)的状态信息，并构建自己的路由。与DVMRP类似，它使用单播路由表。MOSPF:分为区域，只需要将团队成员的信息淹没到整个区域。使用单播路由表。每个(组)需要一个共享树。需要RP，并且需要显式的加入和退出消息。只有组播树中的路由器需要保存每个组的状态信息，并使用单播路由表。类似于个人信息管理系统，核心是必需的。构建双向共享树。关于可伸缩性的讨论(3)经验表明，单层网络结构是不可伸缩的，每台路由器都需要知道所有其他路由器/子

9、网(需要保存大量的状态信息)。当单层网络的规模增大时，往往是不稳定的，错误的操作可能会影响整个网络。分层网络中的组播问题需要解决：域内组播路由协议、域间组播路由交换协议、不同域的组播树连接机制、域间组播协议、域间协议MBGP/PIM-SM/MSDP(近期)MBGP用于域间组播路由交换，PIM-SM用于连接不同域中同一组播组的成员，MSDP用于交换不同域间活动的组播发送者信息。MASC/BGMP(长期)MASC为每个as域分配分层多播地址。BGMP构建了一个以根域为根的双向域间组播树，可以被多个组播组共享。、主机、路由器、建议使用MSDP。在域内协议的情况下，每个多播组只有一个RP。当扩展到多个

10、域时，每个域中的每个活动多播组至少有一个路由，因此从全局角度来看，一个多播组有多个同时存在于不同域中且彼此不认识的路由！对于域中的情况：接收方可以向RP发送“加入”消息以加入组播树，发送方可以向同一个RP注册以向同一个域中的接收方发送组播数据；但是，在其他领域，对于同一组收件人却无能为力。MSDP，多播源发现协议.每个域向其他域通告其自己域中的活动发件人信息。MSDP在路由器RP中运行。相邻域的MSDP对等体配置MSDP会话(TCP连接)通信。当一个新的发送者出现在这个域中时，该发送者向RP注册。得知此信息后，该域中的MSDP对等体向所有邻居中的msdp对等体发送源活动(SA)消息，包括(发送

11、者、组)信息。在接收到服务协议消息后，MSDP对等方进行RPF检查以避免环路。如果检查成功，所有其他邻居都会发送消息。接收服务协议的MSDP对等体将检查在其自己的域中是否有多播组的成员(即，多播组的转发树是否已经被构建)。如果是，则向发送方发送PIM加入消息，以完成转发树的构建，或者通过转发树将数据转发给域中的接收方。BGP 4/多播BGP/bgp4的多协议扩展，运行在自治系统的边界路由器上。MBGP用于提供域间“下一跳”信息，类似于BGP为单播提供域间“下一跳”信息。通知邻近的自治系统“我可以联系到发送者”。当快速原型或组播组的接收方试图向位于其他自治系统中的组播发送方发送“加入”消息时，该

12、消息需要沿着“反向路径”到达组播发送方，这可以通过MBGP提供的路由来实现。MBGP不负责域间组播树的构建，但可以使用PIM-SM。mbgp/PIM-sm/msdp、RP、RP、RP、msdp对等体、物理链路、a、b、c、d、接收方、源、PIM消息、msdp消息、可扩展性讨论(4)、mbgp的SA/PIM-SM/MSDP MSDP部署在亚太高级网络(apan)和第二代互联网骨干网Abilene和CERNET需要定期分发(每60秒一次)，模式类似于DVMRP。尽管在域级别，当多播被广泛部署时，如果一个域中同时有数千个活动的发送者，该域将向其他邻居发送多个SAs并进一步分发它们。关于可扩展性的讨论(5)，PIM-SM需要为每个多播组构建一个共享树并保存其状态。在互联网中，可能会有大量的组播树通过骨干网，这些树的状态维护需要大量的资源。人们认识到这只是一个短期的解决方案，有必要进一步研究具有更好可扩展性的组播体系结构。mASc/bgmp，masc/bgmp(长期)mASc(多播地址集声明)为每个as域分配分层多播地址。因此，多播组地址也可以像单播地址一样聚合。BGMP(Border Gateway Multiprocal Protocol