IPTV基础培训

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版标题样式,内部资料 注意保密,1,IPTV,基础培训,2015-5,目 录,2,IPTV,业务基础培训,组播协议原理及应用,3,基本概念：什么是,IPTV,系统,IPTV,（,Internet Protocol Television,）：解决了在观看电视节目时播放时间对人们的限制问题，满足了人们收看自由度方面的需求，提供了强大的交互功能，真正实现了媒体提供者和消费者之间实质性互动的功能。,IPTV,基于,DVB,（,Digital Video Broadcasting,）,over IP,（,Internet Protocol,）的技术框架，囊括了网络技术和媒体技术的优势，为电信业和电视业带来新的业务增长点。,IPTV,在给用户带来交互式电视节目的同时，还可以非常容易地与,Internet,服务、通信服务结合在一起，提供远程教育、信息服务、电视短信等增值业务。,4,视频原理与基础,无论是传统电视还是,IPTV,，用户欣赏视频节目，都必须通过视频源的采集，视频传送和视频在终端的最终呈现。,IPTV,相对于传统电视，最主要的变化是视频的传送技术发生了根本的变化。,模拟电视,从卫星接收到模拟信号之后，把这些信号通过广播的方式全部推送到用户电视机终端，终端通过选择不同的频点来选择不同的节目。,数字电视,的方式是把卫星接收下来的信号，通过视频压缩和数字化处理，然后再经过,QAM,调制，再通过网络广播到用户终端。数字电视和模拟电视的区别是传送的内容变成了数字的方式。,IPTV,的,重大变化是把卫星接收下来的信号，经过视频压缩处理，然后把压缩后的报文经过,IP,流化，变成,IP,报文，通过,IP,网络传送到用户家里，因此可以充分利用,IP,网络的可达性以及,IP,网络传送效率的优越性。,5,IPTV,的业务种类,功能大类,功能项目,子功能项,音视频业务功能,音视频基础业务,BTV,直播业务,VOD,点播业务,TSTV,时移电视,TVOD,电视回看,NVOD,轮播电视,音视频增强业务,高清直播,/,高清点播,cPVR,VOD,下载业务,智能推荐,PRS,WEB Channel,PC Client,高清本地播放,背景音乐,IPTV,扩展类业务,支持多,CP,增值业务平台,终端,U,盘免配置,广告业务,电视公众广告,楼宇广告,电视消息系统,TVMS,6,IPTV,的业务介绍,VOD,，即点播。,用户可以根据自己的兴趣爱好，自由地选择播放,VOD,节目库中的电影。在播放,VOD,过程中，用户可以执行暂停、快进、快退、定位等操作。,VOD,的应用场景非常广泛，常见应用包括片花、普通,VOD,节目、连续剧等。,BTV,，即直播,直播也称为,Live TV,，类似于传统的有线广播电视或卫星广播电视。从用户体验来看，观看直播与观看传统电视是相同的。但与传统电视的信号传输方式不同，,IPTV,系统对音视频信号进行编码转码处理后，通过,IP,网络将节目发送到用户侧的接收终端。根据直播电视的展示实现技术，直播电视包括普通的直播频道和页面频道（,Web Channel,）。与普通的直播频道不同之处在于，页面频道是通过,Web,页面形式。,7,IPTV,的业务介绍,TSTV,即时移,时移是指用户在观看电视节目的过程中，可以对直播电视节目进行互动性的操作，如暂停、快退、快进（从时移状态快进到直播状态）等操作。,相对于传统的电视来说，,TSTV,给用户带来了一种全新的感受。用户不再是只能被动地收看节目，而是能够主动控制直播电视节目的播放。,TVOD,即回看,电视回看是指运营商对直播频道的电视节目进行录制，并以文件方式存储下来。用户可以随时选择回看最近几天内直播过的电视节目。在观看,TVOD,的过程中，用户可以执行暂停、快退、快进和定位等操作。目前河北联通,IPTV,提供标清,3,天回看，高清,7,天回看。,游戏娱乐业务,游戏娱乐业务主要包括卡拉,OK,、在线互动游戏、单人游戏、体感游戏等。,8,IPTV,的业务介绍,上面介绍的都是目前的基本业务，已经在现网中应用。下面几种业务暂未在现网应用，简单介绍如下：,轮播电视也称为,NVOD,（,Near Video on Demand,）或虚拟电视频道。是将一组,VOD,节目按照时间先后顺序组织起来，以组播方式向用户提供服务。用户观看,NVOD,节目与观看广播电视的效果相同。通过,NVOD,的组播方式，可以克服大量用户访问,VOD,节目所带来的网络带宽紧张的问题，从而更好地向用户提供高质量的流媒体服务。,cPVR,是直播电视的一种个性化业务。用户选择将喜爱的直播频道节目录制到,STB,的内置硬盘中。完成录制后，用户可以完全自由地播放已录制到,STB,中的节目。,9,IPTV,的业务介绍,Download,是点播的一种个性化业务。用户选择将喜爱的点播节目录制到,STB,的内置硬盘中。完成录制后，用户可以完全自由地播放已录制到,STB,中的点播节目。同时支持边下载边播放，用户可尽快的观看到节目内容。,TVMS,业务主要包括如下滚动消息和交互业务消息：,滚动消息,在电视屏幕的指定位置以滚动方式展示的消息。,交互业务消息,最终用户可以根据消息提示进行互动操作，如投票、竞猜。,广告业务，目前,IPTV,广告业务主要是面向楼宇广告。,楼宇广告是基于,IPTV,交互技术，通过在政府机关、企事业单位、商住楼宇等公众场所安置电视终端，向用户提供电视节目、信息、广告的综合资讯发布平台。楼宇广告类型包括视频广告，图片广告，滚动字幕。,10,IPTV,业务分类,IPTV,业务中，主要分为组播类业务和单播类业务。各种业务按单播,/,组播,/,其他分类如下表所示：,组播和单播：,单播：就是一对一的播送；,组播：对几个对象的播送：,11,视频编码及带宽需求,IPTV,的各种业务中的流媒体业务所需的带宽要求较高。不同的节目类型、编码方式的节目，对网络带宽的需求也不同。目前主流的节目类型包括标清和高清两种，标清节目的分辨率一般为,720480,，视觉体验与,DVD,相当，当前常用的标清节目编码方式为,MPGE-2,和,H.264,，对应带宽需求分别为,3.75M,和,2M,；高清节目标准分为,720P,和,1080i,两种，视觉体验高于,DVD,分别对应分辨率为,1280720,和,19201080,，,MPGE-2,编码高清节目所需带宽为,12M,，,H.264,编码高清节目所需带宽为,8M,。河北联通,IPTV,采用,H.264,编码（高清,8M,，标清,2.5M,）,节目类型,编码方式,所需带宽,标清,MPEG-2,3.75M,H.264,2M,高清,MPGE-2,12M,H.264,8M,12,IPTV,带宽测算,带宽测试模型：,目前设计模型为高峰时观看单播用户占总安装用户的,25%,（实际低于,20%,，可以按,20%,计算）,，观看高清和标清用户比为,1:9,高清码流为,8M,，标清为,2M,。直播占用带宽可以按,300M,计算。,举例：,OLT,走,IPTV,业务按照一条独立,GE,上行，链路带宽占用建议不超过,80%,，即,800M,，除去,300M,直播业务，剩余,500M,可以提供给单播使用。按照,10,个人观看，高清：标清,=1:9,，占用带宽为（,1*8+9*2,）,=26,（,M,）,单个用户家庭占用带宽为,2.6M 500/2.6=192,户,，再算上实装率、开机率，,192/0.2=960,户。,因此当该,OLT,所承载用户接近,960,时，请考虑扩容。,说明：目前高峰观看单播的用户占总安装用户的百分比实际小于,20%,，另外直播频道只有有用户观看才会有流量，直播流量应该也小于,300M,，因此实际能够承载用户可能会略高于,960.,13,H.264,视频编码介绍,H.264,是国际标准化组织（,ISO,）和国际电信联盟（,ITU,）共同提出的继,MPEG4,之后的新一代数字视频压缩格式，主要特点有：,1,低码率：和,MPEG2,和,MPEG4 ASP,等压缩技术相比，在同等图像质量下，采用,H.264,技术压缩后的数据量只有,MPEG2,的,1/8,，,MPEG4,的,1/3,。,2,高质量的图像：,H.264,能提供连续、流畅的高质量图像（,DVD,质量）。,3,容错能力强：,H.264,提供了解决在不稳定网络环境下容易发生的丢包等错误的必要工具。,4,网络适应性强：,H.264,提供了网络抽象层（,Network Abstraction Layer,），使得,H.264,的文件能容易地在不同网络上传输（例如互联网，,CDMA,，,GPRS,，,WCDMA,，,CDMA2000,等）。,14,H.264,视频编码介绍,H.264,最大的优势是具有很高的数据压缩比率，在同等图像质量的条件下，,H.264,的压缩比是,MPEG-2,的,2,倍以上，是,MPEG-4,的,1.5,2,倍。举个例子，原始文件的大小如果为,88GB,，采用,MPEG-2,压缩标准压缩后变成,3.5GB,，压缩比为,251,，而采用,H.264,压缩标准压缩后变为,879MB,，从,88GB,到,879MB,，,H.264,的压缩比达到惊人的,1021,。低码率（,Low Bit Rate,）对,H.264,的高的压缩比起到了重要的作用，和,MPEG-2,和,MPEG-4 ASP,等压缩技术相比，,H.264,压缩技术将大大节省用户的下载时间和数据流量收费。尤其值得一提的是，,H.264,在具有高压缩比的同时还拥有高质量流畅的图像，正因为如此，经过,H.264,压缩的视频数据，在网络传输过程中所需要的带宽更少，也更加经济。,15,4K,分辨率介绍,4K,分辨率并不特指某个特定数值，它指的是水平方向约有,4000,个像素点左右，根据不同的应用领域而存在细微差距。,4K,分辨率其,UHDTV,规格可以达到,40962160,的像素分辨率，它是,2K,投影机和高清电视分辨率的,4,倍，属于超高清分辨率。在此分辨率下，观众将可以看清画面中的每一个细节，每一个特写。,比如常说的,4K,电影，其影片分辨率,40962160,，是由,4K,摄像机的成像格式决定。而在人们讨论的电视领域，由于屏幕,16,：,9,已成主流，因此电视屏的,4K,指的是,38402160,的物理分辨率，相当于给,19201080,（,1080P,）在横向和竖向上各翻了一番。,4K,一般采用,H.265,编码技术。,16,流媒体传输和控制协议概念,流媒体基础网络协议,TCP,、,UDP,（传输层）,IP,协议（互联网层）。,流媒体传输协议：,RTP,、,RTCP,，,RTP,为实时传输协议，通过,UDP,协议传输，,RTCP,为实时传输控制协议，可以通过,TCP,协议传输，也可以通过,UDP,协议传输，但与,RTP,采用不同的端口号，加以分离。,RTSP,，,RTSP,为实时流协议，也可以说是话路控制协议，支持如像,VCR,那样的操作控制，如暂停、快进、快退等。,RTSP,也通过,UDP,来传输。,RSVP,，,RSVP,协议为资源预留协议，属传输层范围的协议，对沿路由的路由器提出控制带宽（预留）的要求，以保证某些信号带宽稳定的需求。,17,流媒体的网络传输特征,旧的互联网的特点：数据量小，实时性低，带宽低，可靠性差。而新的多媒体业务流需求必须适应多媒体业务流传输，有如下特点：,高带宽和高压缩率,多媒体数据流对带宽的需求还表现出单向的特性，这是因为多媒体应用多为非对称的结构，往往从发送方传送大量的数据流给接收方，而反向的传输量则很小。,低传输延迟,支持组播模式,可靠性高,通道同步，视频流、音频流及其他数据流从不同的传输通道经由不同的路由到达终端节点时，有必要采取一定的机制实现异种数据流之间的同步问题，这称为通道同步问题,18,RTSP,协议简介,RTSP,协议功能：,RTSP,的一个主要功能是支持类似,VCR,那样的操作控制，如暂停、快进、快退等,RTSP,还可以提供选择传输通道（例如，,UDP,、组播,UDP,或,TCP,）的方法以及基于,RTP,的传输机制建立和控制在媒体服务器和客户机之间的连续的音频,/,视频媒体流,RTSP,交互原理：,RTSP,为流音频和视频提供的服务与,HTTP,为文本和图形所提供的服务相同；,RTSP,中，每一个媒体流都被一个,RTSP URL,所识别；,RTSP,用于从媒体服务器启动和直接传送流媒体数据,目 录,19,IPTV,业务基础培训,组播协议原理及应用,组播综述,20,随着,Internet,网络的不断发展，网络中交互的各种数据、语音和视频信息越来越多，同时新兴的电子商务、网上会议、网上拍卖、视频点播、远程教学等服务也在逐渐兴起。这些服务大多符合点对多点的模式，对信息安全性、有偿性、网络带宽提出了较高的要求。,单播和广播明显不能很好的解决这些问题，那么,如何在,IP,网络中实现点对多点的数据传输？,这就是组播应用的意义。,IPTV,的视频直播业务，使用组播意义尤其重大。,为什么需要组播,组播综述,21,IP,数据传输,的,基础是,IP,地址，,Internet,使用,IP,地址标识并区分连接在网络上的各种设备,：,IP,报文使用,IP,地址标识发送对象，也就是报文目的地址。,用户主机根据接口逻辑能够识别的,IP,地址，来接收,IP,报文。,路由器根据,IP,报文的目的地址找出下一跳，执行转发。,IP,数据传输,组播综述,22,用户主机能够识别的,IP,地址分为三类：,单播,IP,地址,：,一个单播,IP,地址只能标识一台用户主机，一台用户主机只能识别一个单播,IP,地址，这种关系也称为,一一,对应。一份使用单播,IP,地址为目的地址的,IP,报文，只能被一台用户主机接收。,广播,IP,地址,：,一个广播,IP,地址能够标识一定网络围内的所有用户主机，一台用户主机可以同时识别多个广播,IP,地址。一份使用广播,IP,地址为目的地址的,IP,报文，能够被该范围内的所有用户主机接收。,组播,IP,地址,：,一个组播,IP,地址能够标识网络不同位置的多个用户主机，一台用户主机可以同时识别多个组播,IP,地址。一份使用组播,IP,地址为目的地址的,IP,报文，能够被网络不同位置的多个用户主机接收。,IP,地址,组播综述,23,网络中存在信息发送者,Source,，,UserA,和,UserC,提出信息需求，网络采用单播方式传输信息。,单播,从以上发送流程来看，可以简单的总结出单播转发的特点：,一份单播报文，使用一个单播地址作为目的地址。,Source,向每个,Receiver,地址发送一份独立的单播报文。,N,个,Receiver,需要发送,N,份单播报文。如图中所示：,packets for UserA,；,packets for UserC,。,网络为每份单播报文建立一条独立的数据传送通路。,N,份单播报文需要建立,N,条相互独立的传输路径。如图中所示：,Source,RouterB,RouterE,RouterD,UserA,；,Source,RouterB,RouterE,RouterF,UserC,。,组播综述,24,网络中存在信息发送者,Source,，,UserA,和,UserC,提出信息需求，网络采用,广,播方式传输信息。,广播,从以上发送流程来看，可以简单的总结出广播转发的特点：,一份广播报文，使用一个广播地址作为目的地址。,Source,向网络广播地址发送且仅发送一份报文。如图中所示：,packets for all the network,。,报文被拷贝并传送到每个网段，不管是否有需求，保证报文到达网络中所有的路由器和用户。如图中所示：不需要此报文的用户,UserB,也能够接收到一份拷贝。,组播综述,25,网络中存在信息发送者,Source,，,UserA,和,UserC,提出信息需求，网络采用,组,播方式传输信息。,组播,从以上发送流程来看，可以简单的总结出组播转发的特点：,一份组播报文，使用一个组播地址作为目的地址。,Source,（组播源）向一个组播地址发送且仅发送一份报文。如图中所示：,packets for all the multicast group,网络中部署的组播协议为此组播报文建立一棵树型路由，根连接,Source,，分支连接所有组播组成员。如图中所示：,Source,RouterB,RouterE ,RouterD,UserA |,RouterF,UserC ,。,组播综述,26,组播在点对多点的网络中优势很明显：单一的信息流沿树型路径被同时发送给一组用户，相同的组播数据流在每一条链路上最多仅有一份。相比单播来说，使用组播方式传递信息，用户的增加不会显著增加网络的负载，减轻了服务器和,CPU,的负荷。不需要此报文的用户不能收到此数据。相比广播来说，组播数据仅被传输到有接收者的地方，减少了冗余流量、节约了网络带宽、降低了网络负载。因此可以说组播技术有效地解决了单点发送多点接收的问题，实现了,IP,网络中点到多点的高效数据传送。,概括一下：,组播解决了单播方式在源主机上多次,”,打包,”,，在网络上重复,”,投递,”,这种极其消耗服务器资源和网络资源的缺陷，同时也解决了广播方式缺乏足够安全机制（只有加入到组才能接收），消耗传输链路带宽的缺陷。,组播的优势,组播基本概念,27,组播组使用一个,IP,组播地址标识。任何用户主机（或其他接收设备），加入一个组播组，就成为了该组成员，可以识别并接收以该,IP,组播地址为目的地址的,IP,报文。如：在你收听汽车收音机时，当收音机调频在,FM98.8,时，说明你加入了某个电台的组，那么你就接收到这个频道的信息。,组播组,组播基本概念,28,以组播组地址为目的地址，发送,IP,报文的信源称为组播源。,一个组播源可以同时向多个组播组发送数据。,多个组播源可以同时向一个组播组发送报文。,还是拿收听收音机为例，电台就是一个组播源，电台为组播频道提供服务。通常的理解是一个电台对应一个或多个频道。但是在网络中，有时候为了负载均衡和路径择优，在一个庞大的网络中部署多个,”,电台,”,，让它们同时为收音机服务，至于收音机如何选择哪个电台，那么有中间的,”,卫星,”,通过一定的算法进行选择，这个卫星就是,RP,，这在后面的内容中会被讲到。,组播源,组播基本概念,29,网络中支持组播功能的路由器称为“组播路由器”。和单播路由器一样，组播路由器的功能是寻址和转发。组播路由器通过组播路由协议发现和选择路由，最终形成组播路由表，对组播数据进行前转。组播路由器实质就是运行了组播路由协议的路由器，目前的网络设备大多数都把组播路由功能当做基本功能，所以只要你需要，可以将一台路由器同时运行单播和组播。当然，不排除有些设备因为性能或者产品的缺陷对组播支持存在,BUG,。,组播路由器,组播基本概念,30,使用组播就是,”,种植,”,和,”,维护,”,一棵或两棵树。学习组播最重要的是理清这些树是如何形成、如何收敛、如何变化、数据在,树,上是如何传递的。至于是一棵还是两棵树，关键取决于使用哪种组播路由协议。组播树在组播路由器上最好的体现是组播路由表项（,*,G,）和,(S,G),。组播中常见的就是以下两棵树：,源树：以组播源为树根，组播路径为树枝，组成员为树叶的一棵树。一般源树就是一个组播源对应一个组播组，或者一个组播源对应多个组播组。如：一个电台某一个或者多个频道提供服务。,共享树：以,RP,为树根，组播路径为树枝，组播源和组成员为树叶的一棵树。共享树实质维护了两棵树，首先是,RP,到多个负载均衡源的源树，然后就是,RP,到多个组的树，两棵树共享,RP,，所以简称为共享树。共享树模型中多个组播源对应到一个组播组，或者多个组播源对应到多个组播组，实现了组播源之间的负载和冗余。,组播树,组播基本概念,31,IGMP,协议是主机和路由器进行组播通信的语言，对应到,OSI,模型属于第三层协议，是我们所说的三层组播协议中关键组件。,IGMP,作为组管理协议，本身存在协议的版本、实现机制和消息类型。这里我们不讨论,IGMP,协议本身，有相当多的文档详细的讲解了,IGMP,协议，可以参考,TCP/IP,路由技术卷二。这里想强调的是,IGMP,作为主机和路由器交互的组管理协议，一旦主机和路由器之间运行了，那么它们之间的数据不再是像单播一样外部数据走网关。,IGMP,协议规定了组播的数据是不需要网关的，所以在配置组播应用时，,VRRP,对于组播的冗余性是没有帮助的。当存在多个出口路由器时，,IGMP,本身的机制就可以保障主机的冗余性，所有路由器通过侦听某个组信息，而这个组信息是可以达到多个出口路由器的，当然其中会有很多机制来节省查询带宽，如选举,DR,路由器等，而不是通过配置的冗余网关实现。,IGMP,组播基本概念,32,组播路由协议是组播路由器之间的组播通信语言。如同,OSPF,是单播路由协议一样。组播路由协议可以按照使用的范围大小划分为,IGP,和,EGP,，这也和单播路由协议一样。如我们常见的,OSPF,、,ISIS,、,RIP,等属于单播的,IGP,，,PIM SM,、,PIM DM,、,MOSPF,等属于组播的,IGP,，其中使用较为频繁的就是,PIM,的两种,IGP,协议。利用,BGP,丰富的路由属性和地址族，,BGP,不但作为单播的,EGP,协议，同时也使用在组播的环境当中，我们称之为,MBGP,。,组播路由协议,组播基本概念,33,PIM,是目前使用最广泛的组播路由协议，,PIM,（,Protocol Independent Multicast,）称为协议无关组播。什么是协议无关？简单理解,PIM,是,”,拿来主义者,”,PIM,不自己去发现路由，而是使用现成的单播路由表中的路由条目，不管这些单播路由条目是哪种单播路由协议发现和传递的，这就是与协议无关的含义。,PIM,利用现有的单播路由信息，对组播报文执行,RPF,（,Reverse Path Forwarding,）检查，从而创建组播路由表项，构建组播分发树。,PIM,不维护专门的单播路由，也不依赖某具体的单播路由协议，它直接利用单播路由的结果。,PIM,支持两类组播路由模型：,PIM-DM,称为协议独立组播密集模式。适合规模较小、组播组成员相对比较密集的局域网。,PIM-SM,称为协议独立组播稀疏模式。适合网络中的组成员相对比较稀疏，分布广泛的大型网络。,目前河北,IPTV,使用的就是,PIM-SM,。,PIM,组播基本概念,34,RP,（,Rendezvous Point,）是,PIM SM,中源树和共享树的汇聚点，是两棵树的总根。一般情况下全网设备对于,RP,地址的认识是一致的，否则两棵树无法汇聚，导致源发送的流量无法达到组。这里所说的,RP,地址仅仅是一个地址，并非同一台设备，有时候为了实现,RP,的路径择优和负载分担，会部署,Anycast,，这个时候多个路由器共享一个,RP,地址，通过单播路由的路径择优对,RP,进行负载。总之,RP,地址的配置对于,PIM,路由器来说是非常重要的。具体,RP,的选举和配置可以参见,TCP/IP,路由技术卷二。,RP,PIM-SM,组播模型介绍,35,IPTV,中,PIM SM,模型,组播源,A,组播源,B,组播路由器,组播路由器,组播路由器,组播路由器,组播路由器,组播路由器,（三层交换机）,二层交换机,IGMP,IGMP,二层组播,RP,Pim sm,Pim sm,Pim sm,Pim sm,Pim sm,Pim sm,Pim sm,Pim sm,Pim sm,组播组,（成员）,组播组,（成员）,组播组,（成员）,PIM-SM,组播模型介绍,36,组播路由收敛,PIM-SM,假设网络中的组成员分布非常稀疏，基于这一假设，,PIM-SM,的设计思路是：,在网络中维护一台重要的,PIM,路由器：汇聚点,RP,，网络中所有,PIM,路由器都知道,RP,的位置，而,RP,不需要知道,PIM,路由器的位置。,当网络中出现组成员（用户主机通过,IGMP,加入某组播组,G,）时，最后一,跳,路由器向,RP,发送,Join,消息，逐跳创建（,*,，,G,）表项，生成一棵以,RP,为根的,RPT,。,当网络中出现活跃的组播源（信源向某组播组,G,发送第一个组播数据）时，第一跳路由器将组播数据封装在,Register,消息中单播发往,RP,，在,RP,上创建（,S,，,G,）表项，注册源信息。,当网络中同时出现组成员和向该组发送数据的组播源时，以,RP,为中转站：组播数据先被封装在,Register,消息中发往,RP,，再沿,RPT,到达组成员。,PIM-SM,组播模型介绍,37,组播路由收敛,由,PIM-SM,的设计思路可见，,RP,是,PIM-SM,网络的转发核心，组成员和组播源都向,RP,汇聚。当组播流量增大时，,RP,和,RPT,上的负担同时增大。为缓解,RP,和,RPT,的负担，并优化组播路径，很多网络都支持,SPT,切换。,我们可以总结出以下几点，在,PIM SM,模型中，组播路由的收敛是这样完,成的,：,组成员通过,IGMP,信息，与直连的路由器进行通信。通过,IGMP,发送的,REPLAY,信息加入到某个组中，此时直连的组播路由器在本地的,IGMP,表中维护这个表项，如下：,dis igmp group,Interface group report information of VPN-Instance: public net,Vlanif201(202.100.69.68):,Total 50 IGMP Groups reported,Group Address Last Reporter Uptime Expires,233.19.204.112 202.100.69.72 1w:0d 00:01:27,233.19.204.115 202.100.69.72 1w:0d 00:01:19,该表项有一定的超期时间，在周期内没有收到,replay,回应路由器则认为没有组信息，则删除表向。注意激活,IGMP,，组加入是组播路由收敛的第一步。,PIM-SM,组播模型介绍,38,组播路由收敛,直连组播路由收到,IGMP,请求之后，触发本地的,PIM,协议,，,往上游接口沿,RP,方向发送,pim join,信息。这里说到的接口都是运行了,PIM SM,的接口，否则,pim,消息不会往这些接口上发送。所以，首先是接口运行,pim sm,，并和直连路由器建立了,PIM SM,邻居关系；其次是沿,RP,方向发送,PIM Join,信息。什么是沿,RP,方向？这里是理解,PIM SM,的关键。沿,RP,方向的依据就是单播路由表中对,RP,的路由方向，即单播路由表中必须有去往,RP,的路由，且路由的下一跳接口必须运行了,PIM SM,，那样这个组加入信息才会被传递。当加入信息被传递之后，该路由器会为组播路由表收敛做两件事情：形成一个（,*,，,G,）的路由表项，记录请求进入的端口，形成,OIL,出接口列表，这个就是组播数据转发时的出接口；往,RP,方向继续发送请求，并将成功发送请求的端口置为,IIL,入接口列表。这样组播路由表就形成了以,IIL,作,RPF,检查，,OIL,作数据出口的路由表。有人会问，假如单播路由表中去往,RP,方向是多条，那么组播路由表会负载均衡么？其实，组播路由表的负载均衡对于组播网络是没有好处的，试想同一份流量从不同的路径到达组，不仅组会收到重复流量，而且占用了带宽。组播路由机制也意识到了这一点，单播,RP,路由的负载均衡，组播路由器通过算法避免了两者同时加入到,IIL,，而是选择,IP,地址较高的上游路由器作为,IIL,，这样避免了组播路由的负载均衡。,PIM-SM,组播模型介绍,39,组播路由收敛,组播源到,RP,的路由收敛比较特殊。组播源一旦运行，往某一个特定组发送组播数据，此数据触发了源树（,S,G,）的建立。组播源的路由收敛在发送数据的前一阶段完成。与源直连的路由器接收到第一个数据包时，它发送的方向必然是,RP,方向。而源去往,RP,的数据方向是违反,RPF,原则的，为了解决这个矛盾，组播协议规定源到,RP,的组播数据使用单播方式进行注册，注册的内容包括某个源地址可以提供哪些组服务，其实质就是（,S,G,）。从上面收敛的过程看，,RP,和源之间是使用了单播进行通信的，那么,RP,和源之间的单播路由表必须是互通的。,PIM-SM,组播模型介绍,40,组播路由收敛,通过源树（,S,G,）和共享树,(*,G),在,RP,的汇聚，完成了组播路由表的收敛。那么组播路由表收敛的几个关键要点就是：,与组直连的路由器开启了,IGMP,功能，并且能够正常接收,IGMP,报文,PIM,路由器存在去往,RP,的路由,(,只需要路由，不一定是可达,),，且路由的下一跳接口运行了,PIM SM,上下游路由器的,RP,路由下一跳接口建立,PIM SM,邻居关系,所有组播路由器正确配置了基于组的,RP,，且对,RP,的认识是一致的,RP,所在路由器单播路由表存在源路由，且双向可达,源路由器单播路由表存在,RP,单播路由，且双向可达,PIM-SM,组播模型介绍,41,组播数据转发,前面的内容介绍过，组播的数据转发一直是从源到组进行发送。那么按照组播路由表中的,OIL,进行数据发送。按照,IIL,进行,RPF,检查。这里简单介绍一下,RPF,，因为,RPF,是一个非常实用的技术,。,在单播网络中数据发送存在环路的时候，往往通过,TTL,来进行防环。而组播数据没有类似的机制来防止环路。试想某组播路由器将组播数据从一接口发送出去，却从自己的另外一个接口接收，造成组播环路。组播环路不像单播环路那样，最坏经过,255,跳自动丢弃，而是一直不断的循环，造成网络利用率低。所以组播引入了,RPF,功能。其基本的思想就是某一个组播数据进入本路由器的时候，本路由器执行,RPF,检查算法，查看这个数据包是否从,IIL,接口进入，若是从,IIL,接口进入则转发，否则丢弃该数据包。由于组播路由表是唯一的，那么某个数据包进入本路由器的端口也是唯一的，所以防止了一个数据包从,A,口接收，从,B,口发送，又从其它接口接收的问题，防止了组播环路。,IGMP,协议,42,为什么需要,IGMP,组播服务器与需要接收组播信息的主机在同一个子网内,服务器,主机,只要主机开启了组播流接收程序,都可以收到组播数据,主机,IGMP,协议,43,为什么需要,IGMP,组播服务器与需要接收组播信息的主机不在同一个子网内,服务器,主机,主机,路由器收到服务器发送的组播报文,将其隔离在服务器所在的子网内,需要接收组播数据的主机无法接收到组播数据,IGMP,协议,44,IGMP,定义,IGMP,：,Internet,组管理协议,用于主机与路由器之间交互信息的一种协议,所有要加入组播组的主机和所有连接到有组播主机的子网中的路由器都必须使用,IGMP,IGMP,消息不能被路由器转发，只能限制在本地网段内部。,IGMP,的,TTL,参数永远是,1,，保证了,IGMP,的使用范围。,IGMP,的版本目前有,V1/V2/V3,三种。,IGMP,协议,45,IGMP,报文分类（以,IGMP V2,为例）,主机使用的,IGMP,报文：,Membership Report,Leave Group,路由器使用的,IGMP,报文：,General Query,Group-Specific Query,主动报告加入组,普遍查询,响应报告,离开组消息,指定组查询,IGMP,协议,46,Membership Report,Membership Report,用于指示一台主机希望加入一个组播组，当主机首次加入到一个组时，它会主动向组发送,Membership Report,Membership Report,还用来响应本地路由器发出的,General Query,和,Group-Specific Query,消息,Membership Report,组播数据,主机,主机,GeneralQuery,GengralQuery,GeneralQuery,Membership Report,IGMP,协议,47,Leave Group,主机退出一个组时，它用,Leave Group,消息通知本地的路由器,这,个消息包含有退出的组的地址，但与,Membership Report,消息不同的是，,Leave group,消息是发向“子网中的所有路由器”地址,224.0.0.2,的,而,Membership Report,是发向想要加入的组播组地址。,主机,主机,不再需要接收组播数据,Leave Group,停止向该子网转发组播数据,IGMP,协议,48,General Query,路,由器通过,General Query,消息向与其连接的所有子网进行轮询来发现是否有组员存在，并在子网中没有组员时检测到这一情况,General Query,消息被发向“子网中的所有主机”,224.0.0.1,这个地址，而且不涉及任何一个具体组播组,.,主机,主机,如果一台组播路由器在,3,次查询的时间间隔里没有收到一个特定子网的,Membership Report,消息，那么这个路由器将宣布这个子网中没有组员,不再向这个子网发送组播数据。,General Guery,没有响应,没有响应,一定时间内仍无人响应,则不再像该子网转发组播数据,IGMP,协议,49,Group-Specific Query,路,由器的,Group-Specific Query,消息是根据主机发出的,Leave Group,消息而发出的，当路由器收到,Leave Group,消息时，必须判断子网中是否仍有组员存在。目的地址为该发出,Leave Group,的主机所在组的组地址。,不需要接收组播数据,Leave Group,Group-Specific Query,还需要接收,Membership report,仍然向该子网发送组播数据,谢 谢！,