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多层交换组播技术概论

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一、组播技术的前景和应用
在宽带网络的建设和运营中，业务是先导，是核心已经是不争的事实 。其中，组播业务作为未来最具潜力的业务之一，得到了前所未有的重视 。随着宽带技术的不断发展，FTP、HTTP、SMTP等传统数据业务已经难以满足人们对信息业务的需求，视频点播、远程教学、新闻发布、网络电视等业务将成为新一轮运营竞争的焦点 。这类新型业务的特点是，由一个服务器（媒体流服务器）发布信息，接收端数量很大，可能成千上万个，而且具体数目不固定 。
对于此类业务，可采用传统的客户服务器（C/S）模型解决：
在媒体流服务器上启动媒体流播放进程，作为服务器；
当客户端想接受某媒体流服务器数据时，通过给出该媒体流服务器的IP地址，与媒体流服务器建立连接（如TCP 连接等）；
媒体流服务器维护一个客户列表，采用轮循方式向每个客户发送媒体流 。
不难看出，这一解决方案存在以下两个缺陷：
当客户数目很大时，媒体流服务器可能无法胜任，这是由于这种 媒体流与传统的窄带业务（如HTTP等）不同，它需要很高的传输带宽，服务器必须维护每个客户信息；
严重浪费网络资源，相同的数据可能在网上传播很多次，在一些带宽较低的链路上，极可能引起严重的通信瓶径 。
组播技术非常适合这一新型业务，并具有下列优点：
媒体流服务器不必知道某个客户端的存在，它只负责按组播地址将媒体流播放出去即可，而且仅仅播放一份；
媒体流数据在网上仅仅传送一份即可，即使有成千上万个客户端；
客户端不必向媒体流服务器注册，假如希望接收某媒体流服务器的数据时，只需加入该媒体流服务器所播放的数据所在的多播组即可 。
二、组播的体系结构
如图1所示，组播协议分为主机与路由器之间的组成员关系协议和路由器与路由器之间的组播路由协议 。组成员关系协议包括IGMP（互连网组治理协议） 。组播路由协议分为域内组播路由协议和域间组播路由协议，域内组播路由协议包括PIM-SM、PIM-DM、DVMRP等，域间组播路由协议包括MBGP、MSDP等 。同时，为了有效抑制组播数据在链路层的扩散，还引入了IGMP Snooping、HGMP等二层组播协议 。
　
图1 组播的体系结构
其中，IGMP负责建立并维护路由器直联网段的组成员关系信息；域内组播路由协议根据IGMP维护的这些组播组成员关系信息，运用一定的组播路由算法构造组播分发树进行组播数据包转发；域间组播路由协议在各自治域间发布具有组播能力的路由信息以及组播源信息，使组播数据在域间进行转发 。
三、组播IP地址
IP组播地址用于标识一个IP组播组 。IANA把D类地址空间分配给IP组播，范围从224.0.0.0到239.255.255.255，如表1所示（二进制表示），IP组播地址前四位均为1110 。
　
表1 D类组播地址
在所有的D类IP地址中又进行了如图2所示的划分 。
　
图2 组播地址划分
不难看出，从224.0.0.0至224.0.0.255被IANA保留为网络协议使用 。
例如：
244.0.0.1 全主机组
244.0.0.2 全多播路由器组
244.0.0.3 全DVMRP路由器组
244.0.0.5 全OSPF路由器组
在这一范围的多播包不会被转发出本地网络，也不会考虑多播包的TTL值 。地址从239.0.0.0至239.255.255.255作为治理范围地址，保留为私有内部域使用 。
如图3所示，以太网和FDDI的MAC地址01:00:5E:00:00:00到01:00:5E:7F:FF:FF用于将三层IP组播地址映射为二层地址，即IP组播地址中的低23位放入IEEE MAC地址的低23位 。IP组播地址有28位地址空间，但只有23位被映射到IEEE MAC地址，这样会有32个IP组播地址映射到同一MAC地址上 。

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