信息技术 中继组播控制协议（RMCP）第1部分：框架 征求意见稿

1GB/T26243.1—xxxx/ISO/IEC16512-1:2016信息技术中继组播控制协议(RMCP)第1部分：框架本文件提出了规定中继组播的RMCP所需的基本概念。本部分定义了相关术语，并提出了未来开发后续协议的框架。该框架涵盖了包括网络实体及其之间关系的网络拓扑、服务场景、基本操作和消息格式。2规范性引用文件本文件没有规范性引用文件。3术语和定义下列术语和定义适用于本部分3.1子辈组播代理childmulticastagentCMA中继组播控制协议（RMCP）数据交付路径中，位于下游的下一跳组播代理（MA）。3.2IP组播IPmulticast在IP网络中通过支持组播功能的IP路由器实现组播方案。3.3组播multicast一种数据交付方案，在单次服务调用中，实现同一数据单元从单一源点发送到多个目的地。3.4组播代理multicastagentMA中继传输群组应用数据的中间节点。3.5任何一方均可以发送，如果某个发送者发送数据，所有其他方都可以接收该数据。3.62GB/T26243.1—xxxx/ISO/IEC16512-1:2016父辈组播代理parentmulticastagentPMA中继组播控制协议（RMCP）数据交付路径中，位于上游的上一跳组播代理（MA）3.7中继组播relayedmulticast支持单播环境的组播数据交付方案。3.8接收者组播代理receivermulticastagentRMA与发送者组播代理（SMA）不同的组播代理（MA）。3.9中继组播控制协议relayedmulticastcontrolprotocolRMCP利用端主机实现中继组播方案的协议。3.10中继组播控制协议会话relayedmulticastcontrolprotocolsession组播代理集合（MAs），均配置了使用RMCP的数据交付路径。3.11会话IDsessionIDSID与组名对应、且唯一标识中继组播控制协议（RMCP）会话。3.12会话管理者sessionmanagerSM负责RMCP整个操作的中继组播控制协议（RMCP）实体。3.13发送者组播代理sendermulticastagentSMA在同一系统或本地网络中连接到发送者的组播代理（MA）。3.14单工simplex只有一个发送者发送，而其他各方都只能处于接收模式。4缩略语GB/T26243.1—xxxx/ISO/IEC16512-1:20163下列缩略语适用于本文件。CMA子辈组播代理(ChildMulticastAgent)IPC进程间通信(Inter-ProcessCommunication)IPIPIP封装中的IP(IPinIPencapsulation)MA组播代理(MulticastAgent)PMA父辈组播代理(ParentMulticastAgent)RMA接收者组播代理(ReceiverMulticastAgent)RMCP中继组播控制协议(RelayedMulticastControlProtocol)RMT可靠组播传送(ReliableMulticastTransport)SID会话ID(SessionID)SM会话管理者(SessionManager)SMA发送者组播代理(SenderMulticastAgent)T/TCP对事务的TCP扩展(TCPextensionstoTransactions)TCP传输控制协议(TransmissionControlProtocol)TP传送协议(TransportProtocol)UDP用户数据报协议(UserDatagramProtocol)5约定本文件无约定内容。6RMCP的框架6.1概述中继组播协议（RMCP）是一种应用层组播协议。其构建和管理一个中继组播网络，以支持当前基于单播IP网络上的群组通信服务。在建立一系列RMCP控制连接后，通过使用多个组播代理（MA）构建组播数据传输路径。沿传输路径，实时或可靠数据传送信道在上、下游MA之间连接起来。只有当数据传输路径和数据信道建立后，群组通信应用才能像本地IP组播网络上一样工作。RMCP旨在支待各种基于群组的应用和服务。表1根据通信类型以及数据传输特征对群组通信服务进行了分类。表1典型群组通信服务互联网直播TV、因特网直播字幕证券报价机、文件分发、软件在线更新视频会议、域间组播代理服务器分布式虚拟环境、网络游戏、数据镜像和高速缓存6.2RMCP的基本概念GB/T26243.1—xxxx/ISO/IEC16512-1:20164每个RMCP会话都为下列实体配置中继组播数据传输模式，如图1所示：a)会话管理者（SM）；b)每个发送应用对应的发送多播代理（SMA）；c)一个或多个接收组播代理（RMA）；d)发送或接收群组数据的群组通信应用。图1RMCP实体SM(会话管理者）包括会话配置和维护。单个SM可同时处理一个或者多个会话。由于SM不参与数据传输，所以它只有RMCP控制模块。图2为SM协议栈。图2SM协议栈SM提供下列功能：a)会话初始化；b)会话中止；c)会话成员管理；d)会话状态监控和管理。MA（组播代理包括SMA和RMA，构建中继组播数据传输路径，并沿此路径将数据从SMA转发到RMA。MA由RMCP控制模块和数据模块组成。控制模块的主要功能是建立中继数据传输路径，数据模块则是沿着已构建的传送路径传送数据。图3为MA协议栈。GB/T26243.1—xxxx/ISO/IEC16512-1:20165图3MA协议栈RMCP控制模块与其他RMCP实体中的RMCP控制模块交换RMCP消息。它执行如下功能：a)会话加入；b)会话离开；c)会话维护；d)会话状态报告。RMCP控制模块之间的消息流参见图4。如图所示，MA能够与组播应用在同一系统中实现，或在同一个本地网络中实现，例如以太网LAN。为了发送RMCP消息，可以使用某种可靠类型的传送协议，例如TCP。RMCP控制模块也可以用组播传送协议在组播网络中传送RMCP消息。在这种情况下，可以采用用户数据报协议（UDP）作为传送协议。图4RMCP控制模型数据模块沿RMCP控制模块构建的中继组播数据传送路径来传送中继数据，如图5所示。中继组播数据传送路径包括一个或者多个发送者、每个发送者一个SMA、一个或多个RMA及接收者。数据传送可以选择任何类型的传送协议。GB/T26243.1—xxxx/ISO/IEC16512-1:20166图5RMCP数据传送模型根据中继数据的传送方向，MA可作为SMA或RMA。作为RMA时，MA将从其父组播代理（PMA）上接收数据并传递给其子组播代理（CMA）和数据接收者（例如接收端应用）。SMA从数据发送者（例如发送端应用）接收数据，然后将数据转发给CMA。SMA的数量取决于数据发送者的数量。6.3RMCP数据交付模型RMCP既可以支持每个会话中只有一个发送者的单工服务，也可以支持每个会话中有多个发送者的N工服务。6.3.1用于实时服务的单工交付模型单工实时广播服务，例如互联网直播TV和软件横幅，需要从一个发送者到多个接收者的实时数据交付路径。最佳数据交付路径是每个源的中继组播树，并据此建立单向的实时信道。图6显示了RMCP为单工实时应用所配置的一种可能的中继组播树。图6单工实时数据交付模型GB/T26243.1—xxxx/ISO/IEC16512-1:201676.3.2用于可靠服务的单工交付模型单工传播应用，诸如证券报价机、文件分发和软件更新器，需要从一个发送者到多个接收者的可靠数据交付路径。最佳交付路径也是每个源的中继组播树，其构建单向可靠信道实现可靠交付数据。为了可靠交付，RMCP可使用可靠的传送协议，如TCP，并可提供自主的可靠交付方案。图7给出了RMCP为单工可靠应用所配置的一种可能的中继组播树。图7单工可靠数据交付模型6.3.3用于实时服务的N工交付模型N工实时交互应用，诸如视频会议和域间组播代理服务器，要求从多个发送者到多个接收者的实时数据交付路径。图8显示了RMCP为N工实时群组通信应用所配置的一种可能的中继组播数据交付路径。GB/T26243.1—xxxx/ISO/IEC16512-1:20168图8N工实时数据交付模型6.3.4用于可靠服务的N工交付模型N工分布式应用，诸如分布式虚拟环境、网络游戏、数据镜像和缓存，需要从多个发送者到多个接收者的可靠数据交付路径。图9显示了RMCP为N工可靠群组通信应用所配置的一种可能的中继组播数据交付路径。图9N工可靠数据交付模型GB/T26243.1—xxxx/ISO/IEC16512-1:201696.4RMCP安全考虑对于在互联网上提供基于RMCP的服务，RMCP本身安全并非必选项。如果需要提供安全的基于RMCP的服务，建议为RMCP实体增补安全特性，以支持与预先部署的信任服务器进行交互，从而实现RMCP实体之间的安全通信。图10示意了安全RMCP和基础RMCP之间的关系。图10基础RMCP与安全RMCP关系图10表明，本标准其他部分的协议可能有自身的安全功能，安全RMCP也可以使用基本RMCP的部分功能。7RMCP功能7.1会话初始化SM从SMA收到会话发起请求后即启动新会话。SM为每个新会话分配SID。SID对应于会话的群组名称。SM拥有所构建会话的相关信息。这些信息可包括媒体、会话、认证等特征。7.2会话订阅和加入为了接收服务，RMA与SM通信用来订阅会话。订阅会话成功后，RMA通过与参与该RMCP会话的其他RMA交互来加入会话。会话订阅和加入的详细说明如下。每个MA通过发送订阅请求来联系SM。SM的位置已通知给每个MA。建议SM响应订阅请求，以指示该请求者是否有资格订阅会话。如果MA订阅请求成功，SM会发送PMA候选列表供该MA加入。SM不会为该MA指派特定的MA作为PMA。MA自愿选择最合适的PMA。PMA的选择标准可根据MA的要求而有所不同。然而，MA应根据性能和开销选择最好的PMA。如果SM不响应或拒绝会话订阅请求，则该MA将无法订阅此RMCP会话。订阅成功的RMA可以向其候选PMA发送中继请求。中继请求包括诸如数据信道对应MA的IP地址和端口号等信息，以及首选的数据信道类型。该候选PMA如果同意中继请求，则回复中继响应成功，并将此请求MA设置为其CMA。PMA根据请求的数据通道调用其数据模块，与请求者建立数据通道。候选PMA如果拒绝中继请求，则回复拒绝的原因。RMA需要找其他候选PMA，否则它必须放弃加入RMCP会话。在成功加入PMA之后，MA将通过数据模块从PMA接收组播数据。此会话加入流程仅适用于RMA。SMA不需要加入RMCP会话。7.3会话离开当MA想离开会话时，它需要通知其PMA、CMA和SM。GB/T26243.1—xxxx/ISO/IEC16512-1:20167.4会话终止RMCP会话可根据需要终止，也可以因SMA故障而意外终止。7.5会话维护数据通道成功建立后，两个MA之间将定期交换中继请求及响应。该过程用于MA故障检测和数据交付路径维护。PMA如果检测到其中某个CMA已发生故障，将停止向此CMA发送组播数据。CMA如果检测到其PMA故障，则寻找其他PMA加入。由于MA的加入和离开、MA故障或数据通道中的问题，中继组播数据交付路径的拓扑结构不断变化。这些变化可能会导致数据交付路径的割裂或环路。因此，每个MA都必须维护数据交付路径。MA如果发现了一个比当前PMA能提供更好服务质量的候选PMA，就更换其PMA。中继组播数据交付路径的维护功能由下列部分组成：a)环路检测和避免；b)网络割裂检测和恢复；c)父（PMA）切换。7.6会话监视会话监视用于SM监视会话状态，诸如成员动态以及MA感知的QoS。MA和SM之间交换状态报告。SM可以要求特定MA报告其状态，对应的MA应向SM报告结果。RMCP会话监视功能由下列部分组成：a)报告数据通道的状态：数据吞吐量等；b)收集RMCP成员信息；c)收集中继组播数据交付路径拓扑信息。8消息结构8.1基本消息结构RMCP消息用来初始化和管理RMCP会话及中继组播数据交付路径。它们被封装在传送片段中，如图11所示。图11RMCP消息报文图12示意了数据发送者的数据封装。所交付的组播数据不属于RMCP消息的一部分。组播数据在发给MA或从MA发出时被封装，因此，在传送过程中原始数据保持不变。GB/T26243.1—xxxx/ISO/IEC16512-1:2016图12原始数据封装8.2控制项格式RMCP消息在需要时可以包含控制项字段。该字段连接在RMCP消息的末尾。图13示意了RMCP控制项格式。每个字段的含义和值如下：图13RMCP控制项格式a)控制项类型——此字段表示控制项的类型；b)长度——此字段表示控制项字段以字节为单位的总长度，包括全部子控制项在内。该字段可预留，此时应根据控制项类型设置为零；c)值——此字段内容定义为本“控制项类型”字段指定的控制项。8.2.1控制项类型及值每个RMCP消息都可以包含预定义的控制项。8.3子控制项格式为了明确具体的控制信息，RMCP控制项可在其值字段中包含一个或多个子控制项。子控制项及其前序控制项的格式如图14所示。子控制项的各字段含义和值如下：图14使用子控制项时RMCP控制项的格式a)子控制项类型——此字段表示子控制项的类型；b)长度或数量——该字段根据子控制项类型表示子控制项的字节长度或数量；c