IP多播在线视频

现在多播已成为因特网的一个热门课题

这是由于许多的应用

需要由一个源点发送到许多个终点

即一对多的通信

比如 实时信息的交付

软件更新 交互式会议等

随着因特网的用户数目的急剧增加

以及多媒体通信的开展

更多的业务需要多播来支持

与单播相比 多播可大大节约网络资源

如图 视频服务器用单播方式

向90个主机传送同样的视频节目

为此 需要发送90个单播

即同一个视频分组要发送90个副本

造成大量的重复通信量

收看视频节目的主机数更多时

情况则更加严重

我们再来看看采用多播方式的情形

如图 视频服务器采用多播方式向

属于同一个多播组的90个成员传送节目

这时 视频服务器只需要

把视频分组当作多播数据报来发送

并且只需发送一次

路由器R1在转发分组时

需要把收到的分组复制成3个副本

分别向R2 R3和R4各转发一个副本

当分组到达目的局域网时

由于局域网具有硬件多播功能

因此不需要复制分组

在局域网上的多播组成员

都能收到这个视频分组

当加入多播组的主机数很大时

采用多播方式

可明显减轻网络中各种资源的消耗

因特网网络层进行的多播

就叫做IP多播

IP多播所传送的分组

需要使用多播 IP地址

多播数据报的目的地址

写入的是多播组的标识符

然后设法让加入到多播组的主机的IP地址

与多播组的标识符关联起来

多播组的标识符

就是IP地址中的D类地址

多播地址只适用于目的地址

而不能用于源地址

永久组地址由

因特网号码指派管理局 IANA 负责指派

224.0.1.0至238.255.255.255

是全球范围都可使用的多播地址

多播组的成员是动态变化的

可以动态的加入和离开

现在大部分主机都是

通过局域网接入到因特网的

在因特网上进行多播的最后阶段

要把多播数据报在局域网上

利用硬件多播交付到多播组的所有成员

由于局域网支持硬件多播

只要把IP多播的地址

映射成局域网的硬件多播地址

将 IP多播数据报

封装在局域网的硬件MAC帧中

则可以很方便地利用硬件多播

来实现局域网中的IP多播

因特网号码指派管理局 IANA

将地址块 01-00-5E-00-00-00

到 01-00-5E-7F-FF-FF

分配作为多播地址

不难看出 该地址块只有23位是可变的

D 类 IP 地址前4位为类别位1110

可供分配的有 28 位

在这 28 位中的前 5 位

不能用来构成以太网硬件地址

我们只需将IP多播地址的低23位

映射到以太网地址的低23位

即可实现IP多播地址

到局域网的硬件多播地址的转换

D类地址映射为

以太网多播地址的过程很简单

如图 D类地址的0到3位是类别位1110，

接着的第4到8位共5位不使用

后面的23位对应填入到

多播地址中后23位

就构成了48位的以太网多播地址

多播IP地址与

以太网硬件地址的映射关系不是唯一的

请看例1

将224.128.64.32转换为硬件多播地址

首先将IP地址

224.128.64.32转换成二进制数

然后将后23位填入

以太网多播地址的后23位中

则得到了48位的以太网地址

即01-00-5E-00-40-20

再看例2

将224.0.64.32转换为硬件多播地址

首先将 IP地址

224.0.64.32转换成二进制数

可以看到转换后的后23位

跟上例完全一样

所以转换后的硬件多播地址

也跟上例完全一样

也是 01-00-5E-00-40-20

多播IP地址与

以太网硬件地址的映射关系不是唯一的

收到多播数据报的主机

要在IP层利用软件过滤

IP多播比IP单播复杂

IP多播需要两种协议

第一种是网际组管理协议IGMP

使路由器知道多播组成员的信息

第二种是多播路由选择协议

其作用是使连接在局域网上的多播路由器

和因特网上的其他多播路由器协同工作

以便把多播数据用最小的代价

传送给所有的组成员

网际组管理协议IGMP

使多播路由器知道多播组成员信息

如图是因特网上传送多播数据报的例子

图中有4台主机参与了多播组

226.15.37.123

显然多播数据报应该传送到

路由器R1 R2和R3

而不应当传送到路由器R4

但这些路由器又如何知道多播组成员信息呢

这就需要IGMP协议

IGMP有3种类型的报文

成员报告报文

离开组报文和成员查询报文

与ICMP类似

IGMP报文也是封装在

一个IP数据报中传输的

其IP协议字段为2

多播路由器会维护一个多播组列表

当一个主机要加入某个多播组时

会向本网络中的路由器

发送一个IGMP成员报告报文

其中包含要加入的多播组地址

这样多播路由器的多播组列表中

就会维护其所在局域网中

有主机加入的所有多播组的地址

当主机要退出一个多播组时

可主动发送一个离开组报文

多播路由器收到离开组报文后

立即向该组发送一个

特殊的 IGMP成员查询报文

若仍然没有收到该组的成员报告

才将该组从多播组列表中删除

还可采用成员查询报文监视成员的变化

多播路由器会周期性地发送一个成员查询报文

在本网络上的所有参加多播的主机

和路由器都会接收该报文

收到该报文的任意多播组的成员

将会发送一个成员报告报文作为应答

为了减少不必要的重复应答

采用一种延迟响应策略

收到成员查询的主机

并不是立即响应

而是等待一段随机时间

发现没有其他成员响应时才响应

如果多播路由器长时间

没有收到某个多播组的成员报告报文

则认为本网络中没有该多播组成员

将该组从维护的多播组列表中删除

请注意

IGMP 并非在因特网范围内

对所有多播组成员进行管理的协议

IGMP 不知道 IP 多播组包含的成员数

也不知道这些成员都分布在哪些网络上

IGMP 协议是让连接在本地局域网上的

多播路由器知道本局域网上

是否有主机（严格讲 是主机上的某个进程）

参加或退出了某个多播组

多播路由选择协议

比单播路由选择协议复杂得多

它需要针对不同的多播组

动态的适应多播组成员的变化

这时网络拓扑并未发生变化

多播路由协议的基本任务是

在多播路由器之间

为每个多播组建立一个连接源

和所有拥有该组成员的路由器的多播转发树

不仅仅根据多播数据报中的目的地址

还要考虑这个多播数据报

从什么地方来和要到什么地方去

还有一种情形是

某个主机并没有参加任何多播组

但它却可向任何多播组发送多播数据报

另外 多播数据报会经过许多网络

但经过的这些网络中

也不一定非要有多播组成员