组播技术及应用系统的实现

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1、组播技术及应用系统的实现～教育资源库　　一、引言　　1.1、问题的引出　　近年来，随着网络技术的发展，使得各种单一媒体相继成为网络传输中的数据，进而各种媒体的融合使得网络多媒体运用层出不穷。目前，在Inter上产生了许多新的应用，其中不少是高带宽的多媒体应用，譬如网络视频会议(可视化IP会议系统)、网络音频/视频广播、多媒体远程教育、远程会诊，而传统网络最初是为数据传输而设计的，是典型的点点通信模式，是为保证数据可靠传输而设计的，所用的传输协议多为点到点的协议。其所具有的特点将增加网络发送负载，带来网络延时。这就带来了带宽的急剧消耗和网络拥挤问题。为了缓解

2、网络瓶颈，人们提出各种方案：增加互连带宽，改变网络流量结构，IP组播技术等等，其中，IP组播技术有其独特的优越性在组播网络中，即使用户数量成倍增长，主干带宽不需要随之增加。　　组播技术可形象的描述如下：　　假设一个企业分布于各地的子公司（两个以上）之间需要通过Inter进行实时的交换信息(数据，声音，图像)，他们的计算机可能不属于同一物理网络，甚至不属于同一自治系统，这种通信的特点是多点式的。子公司发出的数据希望其他子公司都能收到，而总部发出的指示全体子公司都应收到。这种多点通信方式为组内广播，即组播技术，也称多播技术，多目网关技术。　　1.2、TCP/I

3、P传送方式　　组播技术是TCP/IP传送方式的一种。在我们讨论组播技术之前先来看看　　TCP/IP传送方式。TCP/IP传送方式有三种：单播，广播，组播。　　单播（Unicast）传输：在发送者和每一接收者之间需要单独的数据信道。如果一台主机同时给很少量的接收者传输数据，一般没有什么问题。但如果有大量主机希望获得数据包的同一份拷贝时却很难实现。这将导致发送者负担沉重、延迟长、网络拥塞；为保证一定的服务质量需增加硬件和带宽。　　组播（Multicast）传输：它提高了数据传送效率。减少了主干网出现拥塞的可能性。组播组中的主机可以是在同一个物理网络，也可以来自

4、不同的物理网络（如果有组播路由器的支持）。　　广播（Broadcast）传输：是指在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。广播意味着网络向子网主机都投递一份数据包，不论这些主机是否乐于接收该数据包。然而广播的使用范围非常小，只在本地子网内有效，因为路由器会封锁广播通信。广播传输增加非接收者的开销。　　二、组播技术　　2.1、组播技术的原理　　组播是一种允许一个或多个发送者（组播源）发送单一的数据包到多个接收者（一次的，同时的）的网络技术。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。组播可以大大的节省网络

5、带宽，因为无论有多少个目标地址，在整个网络的任何一条链路上只传送单一的数据包。它提高了数据传送效率。减少了主干网出现拥塞的可能性。组播组中的主机可以是在同一个物理网络，也可以来自不同的物理网络（如果有组播路由器的支持）。　　其网络模型如下图所示：　　　　2.2、实现组播技术的前提条件　　实现IP组播传输，则组播源和接收者以及两者之间的下层网络都必须支持组播。这包括以下几方面：　　*主机的TCP/IP实现支持发送和接收IP组播；　　*主机的网络接口支持组播；　　*有一套用于加入、离开、查询的组管理协议，即IGMP（v1,v2）；　　*有一套IP地址分配策略，

6、并能将第三层IP组播地址映射到第二层MAC地址；　　*支持IP组播的应用软件；　　*所有介于组播源和接收者之间的路由器、集线器、交换机、TCP/IP栈、防火墙均需支持组播；　　2.3、组播地址　　在组播通信中，我们需要两种一个IP组播地址和一个Ether组播地址。其中，IP组播地址标识一个组播组。由于所有IP数据包都封装在Ether帧中，所以还需要一个组播Ether地址。为使组播正常工作，主机应能同时接收单播和组播数据，这意味着主机需要多个IP和Ether地址。IP地址方案专门为组播划出一个地址范围，在IPv4中为D类地址，范围是224.0.0.0到239

7、.255.255.255，并将D类地址划分为局部链接组播地址、预留组播地址、管理权限组播地址。　　局部链接224.0.0.0～224.0.0.255，用于局域网，路由器不转发属于此范围的IP包；　　预留组播224.0.1.0～238.255.255.255，用于全球范围或网络协议；　　管理权限239.0.0.0～239.255.255.255，组织内部使用，用于限制组播范围；　　D类地址的最后28比特没有结构化，即没有网络ID和主机ID之分。响应某一个IP多播地址的主机构成一个主机组，主机组可跨越多个网络。主机组的成员数是动态的，主机可以通过IGMP协议加

8、入或离开某个主机组。IP多播地址影射到以太网地址的方法见下图。因为