组播入门(转)

Internet现在已经深入了全世界各地的人们的生活中，目前用户主要是用Internet获取资料，用Email交流，但这些远远满足不了用户日益增长的使用需求。同时Internet网络带宽的急剧增大、设备的不断升级、技术的进步使得在Internet上实现视频、音频的传送成为可能。人们可以通过Internet打IP电话，也可以通过Internet看电视直播，真正在Internet上实现三网合一已经为时不远了。



在多媒体应用中，有这样一类的典型应用，它有如下性质：



1. 数据量大



2. 同一个数据流将发送到多个目的地，但不是网络上所有的



3. 这多个目的地可能是事先规定的，也可以是中途加入的






比如说，电视直播、网络游戏、电视会议应用，都可以算做这一类的应用。（MPEG1为1.5M，MPEG2为5-8M，也有的大压缩比的如Realplay格式的*.rm格式220k）






对于这一类应用，是如何在Internet上做转发的呢？我们类比生活中的送报纸，让您了解Internet上的组播转发。



模型的建立：
假设某报社总部（源）要向所有订户（多个目的地）发送报纸（数据包），他该如何操作呢？



最简单最原始的办法，从总部派人逐个向每个用户发送报纸。显然，这种办法只能在业务刚开展的时候，小范围内，少用户量的时奏效。如果订户人数增多，那么总部派出的人数将会很多，必须寻找新的办法！



用户人数增加以后，可以设立分支机构（邮局），模型的邮局有个特殊属性，它只需要接收一份报纸，就能够自己复制报纸。这里的邮局就是Internet上的路由器，它能够复制和转发报文。






转发流程：
有了邮局，我们来看看报纸的发送流程：总部发送报纸给各邻近邮局，邻近邮局逐跳发给较远的邮局，各接用户的邮局复制转发给下面带的用户，。这种方式能够节省很多资源，简化核心层次的操作。可以看到，这种方式正是现行的报社——邮局——用户模型。



现在基本模型确定了，邮局能够连接到每一个用户，但现在需要确定两个方面的因素：1、终端邮局需要什么用户需要接收报纸；2、邮局间该如何转发，因为邮局网络拓扑不是树形，而是网状拓扑，一个邮局可能从多个邮局收到报纸，就容易造成一些工作困难，甚至造成循环发送。比如上海邮局收到北京来的报纸，发给南京，南京发给武汉，武汉由于转发表错误，又发给上海，造成循环。（对应Internet，这就是广播风暴）。






如何确定用户是否需要该业务——IGMP协议（Internet Group Manegement Protoco）
首先邮局向它所在的居民去定时发部消息：我这可以定报纸，谁要的快来定啊！（IGMP组员查询）。



想定报纸的人就向邮局通报：我要定报纸！



于是邮局就知道了定报纸的用户，建立自己的一个用户列表，通过查询列表向这些用户发送报纸。



还没完，如果用户不订报了怎么处理？用户不订报有两种可能，一种是用户不定报纸了，主动向邮局报告了；另一种则可能用户忽然搬走，没有向邮局报告，则需要邮局设定报告周期，如果该用户在周期内没有报告要订报纸，则停止他的订报业务。



如果分支邮局没有用户，他就会通知上面的邮局：可以不用给我送报纸，我的辖区没有用户。






邮局间的转发控制——多播路由协议
可以想象，全局的报纸传送网络应该是以源为根，末端邮局（接用户）为叶子的一棵树，如何生成维护这棵树呢？



一种方法是主动型的，每个邮局都把自己的报纸需求、连接情况等参数告诉相邻的邮局，如此扩展，所有邮局都能维护一个相同的网络拓扑，可以通过网络拓扑进行分析，通过同样算法计算出自己在树上所处的位置。因为网络拓扑一致，算法一致，所以这个转发树是全局统一的。报纸沿转发树在各邮局间发送，保证能正确、唯一地传送到目的地。Internet上，基于单播路由协议扩展的一些协议就是这种方法：如DVMRP、MOSPF等。



另一种方法是被动型的，邮局间不传送连接情况，而根据出现的错误，主要是收到重复的报纸，修正可能出现的错误。这种协议由于不传播连接情况，无法确定整个网络的拓扑，但他们可以通过自己“认为正确”的路径（反向路径搜索），在接收一两次“试发送”后，拒绝非正确路径上来的报纸，并通知“上游”邮局修改发送列表，以此来保证整网传送的唯一性。



这种方法的对报纸需求情况的处理也很有意思，一种假设是每个邮局都需要报纸（密集模式），邮局收到报纸后，向所有相连的邮局都发一份，除非“下游”邮局出现重复接收，报告拒绝接收自己发的报纸，这样逐步修改自己的转发表，达到全网发送的唯一性。另一种稀疏模式，假