第十二讲IP组播基础

1、北京理工大学珠海学院计计算机算机学学院院计计算机科算机科学学技技术教研术教研室室计算机学院 北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕IP IP 组播技术实现了组播技术实现了 IP IP 网络网络中点到多点的高效数据传中点到多点的高效数据传送，能够有效地节约网络送，能够有效地节约网络带宽、降低网络负载，在带宽、降低网络负载，在实时数据传送、多媒体会实时数据传送、多媒体会议、数据拷贝、游戏和仿议、数据拷贝、游戏和仿真等诸多方面都有广泛的真等诸多方面都有广泛的应用。应用。北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕第第2章章 组播地址结构组播地址结构第第3章章 组播分发树组播分发树第第4章章 组播数据转发组

2、播数据转发北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕什么是组播？源源接收者接收者接收者接收者接收者接收者北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕什么是组播？源源接收者接收者接收者接收者接收者接收者北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕什么是组播？源源接收者接收者接收者接收者北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕组播的优劣v提高效率：控制网络流量，减轻服务器和提高效率：控制网络流量，减轻服务器和CPU负荷负荷v优化性能：减少冗余流量优化性能：减少冗余流量v分布式应用：使多点应用成为可能分布式应用：使多点应用成为可能00.20.40.60.8流量流量Mbps120406080100客户端数量客户端数量组

3、播组播单播单播北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕组播的优劣v 组播是基于组播是基于UDP的的 尽力而为: “可靠组播”目前仍然处于研究阶段。 没有拥塞避免机制:缺少TCP窗口机制和慢启动机制 报文重复 报文失序:组播应用程序必须自己采用某种手段进行纠正（比如缓冲池机制等）北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕组播的应用v 多媒体多媒体 流媒体 培训、联合作业场合的通信 视频/音频会议v 数据仓库数据仓库v 金融应用（股票）金融应用（股票）v 任何的任何的“一到多一到多”数据发布应用数据发布应用北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕第第1章章 什么是组播什么是组播第第3章章 组播分发树组播分

4、发树第第4章章 组播数据转发组播数据转发北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕组播IP地址v 组播组播IP地址不会在网络上实际存在，它表示一系地址不会在网络上实际存在，它表示一系列接收者的集合，主机加入某个组播组列接收者的集合，主机加入某个组播组 即即 声明自声明自己接收目的己接收目的IP为这个组播地址的报文。为这个组播地址的报文。v IP组播组地址组播组地址 224.0.0.0239.255.255.255 “D”类地址空间 第一个字节的高四位 = “1110”北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕组播IP地址v 保留的链路本地地址（保留的链路本地地址（ Reserved Link Loca

5、l Address ） 保留地址 224.0.0.0 供路由协议及拓扑查找和维护协议使用的地址 224.0.0.1224.0.0.255v 全局范围地址（全局范围地址（Globally Scoped Address） 用户组播地址 224.0.1.0238.255.255.255(全球范围有效) GLOP地址 233.0.0.0233.255.255.255 （GLOP 是一种自治系统之间的组播地址分配机制，将 AS 号直接填入组播地址的中间两个字节中，每个自治系统都可以得到 255 个组播地址）v 管理权限地址（管理权限地址（Administratively Scope Address） 2

6、39.0.0.0239.255.255.255（作为企业内部作为企业内部私用，但只能在局域网范围内有效私用，但只能在局域网范围内有效）北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕组播MAC地址v 组播组播MAC地址与单播地址与单播MAC地址的区别地址的区别XXXX XXX1XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX XXXXXXXXXXXX XXXX组播MAC地址，第一个字节的最后一位为1单播MAC地址，第一个字节的最后一位为0XXXX XXX0XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX XXXX XXXXXXXXXXXX XXXXv就以太网而言，就以太网而言，IP组播帧都使用

7、以组播帧都使用以0 x0100.5Exx.xxxx的的24位前缀开始的位前缀开始的MAC层地址。层地址。北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕组播MAC地址映射原则v 组播组播MAC地址的高地址的高24bit为为0 x01005e，MAC地址地址的低的低23bit为组播为组播IP地址的低地址的低23bit。1110 XXXX.XXXX XXXX.XXXX XXXX.XXXX XXXX01-00-5E-0XXX XXXX.XXXX XXXX.XXXX XXXX23Bits23Bits5BitsLost北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕组播MAC地址映射v 存在当第存在当第3层层IP地址映射成

8、第地址映射成第2层层MAC地址时导致地址时导致32:1的地址重复问题。的地址重复问题。0 x0100.5E01.0101224.1.1.1224.129.1.1225.1.1.1225.129.1.1 . . .238.1.1.1238.129.1.1239.1.1.1239.129.1.1相同的组播相同的组播MAC地址地址32 - IP组播地址组播地址北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕第第1章章 什么是组播什么是组播第第2章章 组播地址结构组播地址结构第第4章章 组播数据转发组播数据转发北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕组播分发树v 什么是组播分发树？什么是组播分发树？ 用来描述IP

9、组播报文在网络中经过的路径。v 组播分发树的两个基本类型：组播分发树的两个基本类型： 源树 共享树北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕组播分发树v 源树（源树（最短路径树最短路径树SPT）的根是组播信息流的来源，由组播源到用户的根是组播信息流的来源，由组播源到用户间的最短路径构成。间的最短路径构成。接收者接收者R1BEADF源源 S1源树各组成项源树各组成项(S, G), iif, oiflistS 源地址G 组地址iif 入接口oiflist 出接口列表C接收者接收者 R2源源 S2北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕组播分发树v 共享树（共享树（RPT）以网络上某特定节点为公用根。在组

10、播以网络上某特定节点为公用根。在组播路由协议中，这个根被称为汇聚点（路由协议中，这个根被称为汇聚点（ Rendezvous Point ，RP），），因此，共享树也可以称为因此，共享树也可以称为RPT。(RP) PIM 汇聚点汇聚点RPT共享树各组成项共享树各组成项(*, G), iif, oiflist* 任何源地址G 组地址iif 入接口oiflist 出接口列表源源 S1 源源 S2SPT接收者接收者 R1BEAD FC接收者接收者R2(RP)北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕组播分发树v源路径树（源路径树（SPT） 占用内存较多O(S x G)，但路径最优，延迟最小。v 共享树（共

11、享树（RPT） 占用内存较少O(G)，路径不是最优的，引入额外的延迟。北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕第第1章章 什么是组播什么是组播第第2章章 组播地址结构组播地址结构第第3章章 组播分发树组播分发树北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕组播数据转发v 组播数据转发和单播数据转发是相反的组播数据转发和单播数据转发是相反的 单播数据转发关心数据报文要到哪里去。 组播数据转发关心数据报文从哪里来。v 组播组播数据转发引入了数据转发引入了 “逆向路逆向路径转发径转发”机制机制(RPF, Reverse Path Forwarding)来避免环路来避免环路,保保证只有通过了证只有通过了RPF检

12、查的数据检查的数据报文才能被转发报文才能被转发北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕RPFv 什么是什么是RPF？ 路由器收到组播数据报文后，只有确认这个数据报文是从自己到组播源的出接口上到来的，才进行转发，否则丢弃报文。依据：单播路由表。v RPF检查检查 在单播路由表中查找到组播报文源地址的路由信息 如果该路由信息中出接口就是组播报文的入接口，RPF成功，该接口被称为RPF接口 否则RPF失败，报文丢弃。 北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕RPF源源151.10.3.21组播报文组播报文北京理工大学珠海学院计算机学院 张海燕组播转发RPF检查失败检查失败!E0S1S0S2源源151.10.3.21发出的组播数据报文发出的组播数据报文X丢弃数据报文！丢弃数据报文！数据报文从非正确的接口数据报文从非正确的接口S0到达到达!北京理工大学珠海