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IntroductiontoMulticast(组播简介）-lwt,2,一对多的通信,传统的单播,组播,3,为什么要建立组播,当我们向不同的接收者发送同样的数据包更好地利用带宽资源更少的路由过程更快的加入应用视频广播(单发送者)视频会议(多发送者)即时新闻互动游戏,4,组播服务模型,SteveDeering(PhD.1991)发明不同于路由数据报RFC1112-1989发送者向主机组发送组播组通过D类地址来区分组播组的成员可以在internet中随意出现组播组成员可以加入并退出组播组接受者和发送者必须区分:i.e.,发送者不能成为组成员路由器侦听所有组播地址并通过组播路有些以来管理组播组,5,组播组地址,由于接收者无处不在，组播有其微妙之处D类地址区间224.0.0.0239.255.255.255随机分配几乎任意d类地址可以被使用一些特定的地址被指定RFC1700224.0.0.0224.0.0.25标准仍在发展中,6,一些特定地址（1）,224.0.0.1所有主机224.0.0.2所有组播路由器224.0.0.4DVMRP路由器224.0.0.5OSPF路由器224.0.0.6OSPF指定路由器,7,一些特定地址（2）,224.0.0.7ST路由器224.0.0.8ST主机224.0.0.9RIP2路由器224.0.0.10IGRP路由器224.0.0.11活动代理224.0.0.12DHCP服务器/中继代理,8,一些特定地址（3）,224.0.0.13所有PIM路由器224.0.0.14RSVP封装224.0.0.15所有CBT路由器224.0.0.16指定SBM224.0.0.17所有SBMS224.0.0.18VRRP,9,向主机发送数据包,我们同时要实现单播和组播从远处传来的数据包将被路由器传向那些至少有一个组成员的组播组InternetGroupManagementProtocol(IGMP,RFC2236)被主机用来信号它意图加入某个特定的组播组被路由器用来发现组播组在IP层实现,10,IGMP加入组的过程,Example:RjoinstoGroup224.2.0.1RsendsIGMPMembership-Reportto224.2.0.1DRreceivesit.DRwillstartforwardingpacketsfor224.2.0.1toNetworkADRperiodicallysendsIGMPMembership-Queryto224.0.0.1(ALL-SYSTEMS.MCAST.NET)RanswersIGMPMembership-Reportto224.2.0.1,R,R:ReceiverDR:DesignatedRouter,Datato224.2.0.1,IGMPMembership-Report,NetworkA,NetworkB,DR,11,IGMP离开组的过程,Example:RleavesfromaGroup224.2.0.1RsendsIGMPLeave-Groupto224.0.0.2(ALL-ROUTERS.MCAST.NET)DRreceivesit.DRstopsforwardingpacketsfor224.2.0.1toNetworkAifnomore224.2.0.1groupmembersonNetworkA.,Datato224.2.0.1,R,DR,R:ReceiverDR:DesignatedRouter,IGMPLeave-Group,NetworkA,NetworkB,12,组播模型的挑战,发送者怎么限制谁能收到数据包需要验证和授权数据加密密钥分配仍是很值得研究的一个领域,13,IP组播路由,目标：在路由期间共享信息，实现比数据分配更好的路由组播分布树结构有源树和共享数数据分配策略Optin(ACK)typevsoptout(NACK)type路由协议和IGMP协议结合使用,14,有源树,Receiver1,E,Source,Notation:(S,G)S=SourceG=Group,C,Receiver2,S,R,R,15,共享树,Receiver1,E,Source,Notation:(*,G)*=allsourcesG=Group,C,Receiver2,S1,R,R,SharedRoot,S2,16,有源树的特征,有源树(S,G)路由表O(GxS)条记录从数据源到数据接收者最优路径，最小延时用于发送者少，接收者多，比如“广播”,17,共享树特征,共享树(*,G)路由器器中较少的O(G)路径并非最优，会产生延时会产生重复数据传送用于那些大多数共享树类似于有源树的环境众多发送者，并且拥有较少的带宽,18,数据分配策略,Optout(NACK)type由广播开始，通过剪枝没有接收者的分支，来生成分布树导致浪费如果接收者很少Optin(ACK)type只向清楚加入组播组的主机发送造成加入的延时,19,协议种类,密集模式下假设成员分布密集有源树和NACKtypeDVMRP(DistanceVectorMulticastRoutingProtocol)PIM-DM(ProtocolIndependentMulticast,DenseMode)稀疏模式下假设成员分布稀疏共享树和ACKtypePIM-SM(ProtocolIndependentMulticast,SparseMode),20,DVMRP,每个路由器互相间交换距离矢量信息来获得组播路由表最先在Internet配置的组播路由协议类似于RIP（路由信息协议）为每一个组播组通过逆向路径转发建立有源树在数据源和每个接收者之间提供最短路径每个子网中有一个特定的转发者一旦树被建立，它将被用来转发数据从数据源到接收者如果路由器不支持DVMRP，单播隧道将被用来联结组播网络,21,DVMRP,组播报通过RPF(Reversepathforwarding)传向路由器如果在他们的子属网络没有成员，叶子节点的路由器检查并发送消息到上级路由器上级路由器进行剪枝通过发送嫁接消息位后来的参与者建立新的分支剪枝后重新传发的时间(standard:720minutes)draft-ietf-idmr-dvmrp-v3-09.txt(September1999),22,RPF(reversepathforwarding),防止重复数据的简单算法RPF算法利用IP路由表为每个数据源计算出组播树RPF检查当一个组播报被接收，记录它的source(S)andinterface(I)如果是来自于从S的最短路径,转发到除了I以外的所有interface如果第二步失败，丢弃该报永远不回发,23,DVMRP(1)formasourcetreebyexchangingmetric,Source,Receiver1,S,R1,DF,sourcetree,24,DVMRP(2)broadcast,Source,Receiver1,S,R1,DF,sourcetree,datagram,25,DVMRP(3)prune,Source,Receiver1,S,R1,DF,sourcetree,datagram,IGMPDVMRP-Prune,26,DVMRP(4)XandYpruned,Source,Receiver1,S,R1,DF,X,Y,sourcetree,datagram,27,DVMRP(4)Newmember,Source,Receiver1,S,R1,DF,X,Y,sourcetree,datagram,R2,Receiver2,IGMPDVMRP-Graft,28,DVMRP(4)Newbranch,Source,Receiver1,S,R1,DF,X,Y,sourcetree,datagram,R2,Receiver2,IGMPDVMRP-Graft,29,协议无关组播,PIM:ProtocolIndependentMulticast独立于协议优点：简单无需特定路由表缺点:会产生更多的广播-剪枝(密集模式下)最流行的组播路由协议和DVMRP的最大区别不必保持自己的路由表PIM支持(DM)和(SM)可以同时使用任意或两种模式,30,PIMDM概述(1),假设由很多成员要加入组以广播和剪枝为基础最适合密集模式依据RPF来建立有源树如果数据源不活动，树将被剪去简单的“plug-and-play”配置不愿获得数据包的分支将被剪除,31,PIMDM概述(2),通过嫁接来加入已有的有源树通过断言来决定转发者Non-RPFpoint-2-point联结将被剪枝,32,PIMDM转发,PIMDM接口的设置:PIM邻居在接口被发现此接口的主机刚加入组播组接口被人为配置数据包被传向下一流的所有接口如果PIM邻居出现，DM假设每个都想要获得组信息。,33,PIM声明机制,路由器从接口获得数据包为了防止重复数据发送，只有一个路由器可以用来继续发送.路由器发送“PIMassert”消息比较尺度值拥有最好的尺度的路由器返回组播源如果在尺度上由障碍，具有最高IP地址的路由器当选失败者退出(接口剪枝),34,PIMDM状态刷新,通过“floodandprune”在密集模式下的特征来刷新接收组播信息reset(S,G)来进入中止计时当(S,G)进入中止计时，数到0时被删除终止剪枝接口超时，让(S,G)信息在网络中重新扩散,35,PIM-DM(1)Initialfloodofdata,Source,Receiver2,Receiver1,S,R1,A,R2,B,C,D,F,G,H,I,E,36,PIM-DM(2)prunenon-RPFp2plink,Source,Receiver2,Receiver1,S,R1,A,R2,B,C,D,F,G,H,I,E,IGMPPIM-Prune,37,PIM-DM(3)CandDAsserttoDetermineForwarderfortheLAN,CWins,Source,Receiver2,Receiver1,S,R1,A,R2,B,C,D,F,G,H,I,E,IGMPPIM-AssertwithitsownIPaddress,38,PIM-DM(4)I,E,GsendPruneHsendJointooverrideGsPrune,Source,Receiver2,Receiver1,S,R1,A,R2,B,C,D,F,G,H,I,E,IGMPPIM-Prune,IGMPPIM-Join,39,PIM-DM(5)IGetsPrunedEsPruneisIgnored(sinceR1isareceiver)GsPruneisOverridden(duetonewreceiverR2),Source,Receiver2,Receiver1,S,R1,A,R2,B,C,D,F,G,H,I,E,40,PIM-DM(6)NewReceiver,IsendGraft,Source,Receiver2,Receiver1,S,R1,A,R2,B,C,D,F,G,H,I,E,IGMPPIM-Graft,Receiver3,R3,41,PIM-DM(6)newbranch,Source,Receiver2,Receiver1,S,R1,A,R2,B,C,D,F,G,H,I,E,IGMPPIM-Graft,Receiver3,R3,
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