關(guān)鍵詞：組播，IGMP，IGMP Snooping，PIM，MBGP，MSDP，SSM Mapping
摘 要：組播技術(shù)實(shí)現(xiàn)了IP網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)到多點(diǎn)的高效數(shù)據(jù)傳送，由于組播能夠有效地節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬、降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，因此在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送、多媒體會議、數(shù)據(jù)拷貝、游戲和仿真等諸多方面都有廣泛的應(yīng)用。本文介紹了組播的基本概念和目前通用的組播協(xié)議，以及組播組網(wǎng)的基本方案。
縮略語：
| 縮略語 | 英文全名 | 中文解釋 |
| AS | Autonomous System | 自治系統(tǒng) |
| ASM | Any-Source Multicast | 任意信源組播 |
| BSR | BootStrap Router | 自舉路由器 |
| C-BSR | Candidate-BSR | 候選BSR |
| C-RP | Candidate-RP | 候選RP |
| DR | Designated Router | 指定路由器 |
| IANA | Internet Assigned Numbers Authority | 互聯(lián)網(wǎng)編號分配委員會 |
| IGMP | Internet Group Management Protocol | 互聯(lián)網(wǎng)組管理協(xié)議 |
| MBGP | Multicast Border Gateway Protocol | 組播邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議 |
| MP-BGP | MultiProtocol Border Gateway Protocol | 多協(xié)議邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議 |
| MSDP | Multicast Source Discovery Protocol | 組播源發(fā)現(xiàn)協(xié)議 |
| PIM-DM | Protocol Independent Multicast-Dense Mode | 協(xié)議無關(guān)組播—密集模式 |
| PIM-SM | Protocol Independent Multicast-Sparse Mode | 協(xié)議無關(guān)組播—稀疏模式 |
| RP | Rendezvous Point | 匯集點(diǎn) |
| RPF | Reverse Path Forwarding | 逆向路徑轉(zhuǎn)發(fā) |
| RPT | Rendezvous Point Tree | 共享樹 |
| SPT | Shortest Path Tree | 最短路徑樹 |
| SSM | Source-Specific Multicast | 指定信源組播 |
目 錄
2.3 組播報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)... 7
2.3.2 組播報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制... 8
3.1 單域組播組網(wǎng)應(yīng)用... 12
3.2 跨域組播組網(wǎng)應(yīng)用... 13
3.2.1 PIM-SM/MBGP/MSDP方案... 13
3.2.2 PIM-SM/隧道（MBGP&MSDP）方案... 14
3.2.3 PIM-SM/隧道（PIM-DM）方案... 14
3.3 組播穿越防火墻組網(wǎng)應(yīng)用... 15
傳統(tǒng)的IP通信有兩種方式：一種是在源主機(jī)與目的主機(jī)之間點(diǎn)對點(diǎn)的通信，即單播；另一種是在源主機(jī)與同一網(wǎng)段中所有其它主機(jī)之間點(diǎn)對多點(diǎn)的通信，即廣播。如果要將信息發(fā)送給多個(gè)主機(jī)而非所有主機(jī)，若采用廣播方式實(shí)現(xiàn)，不僅會將信息發(fā)送給不需要的主機(jī)而浪費(fèi)帶寬，也不能實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)段發(fā)送；若采用單播方式實(shí)現(xiàn)，重復(fù)的IP包不僅會占用大量帶寬，也會增加源主機(jī)的負(fù)載。所以，傳統(tǒng)的單播和廣播通信方式不能有效地解決單點(diǎn)發(fā)送、多點(diǎn)接收的問題。
組播是指在IP網(wǎng)絡(luò)中將數(shù)據(jù)包以盡力傳送的形式發(fā)送到某個(gè)確定的節(jié)點(diǎn)集合（即組播組），其基本思想是：源主機(jī)（即組播源）只發(fā)送一份數(shù)據(jù)，其目的地址為組播組地址；組播組中的所有接收者都可收到同樣的數(shù)據(jù)拷貝，并且只有組播組內(nèi)的主機(jī)可以接收該數(shù)據(jù)，而其它主機(jī)則不能收到。
組播技術(shù)有效地解決了單點(diǎn)發(fā)送、多點(diǎn)接收的問題，實(shí)現(xiàn)了IP網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)到多點(diǎn)的高效數(shù)據(jù)傳送，能夠大量節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬、降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。作為一種與單播和廣播并列的通信方式，組播的意義不僅在于此。更重要的是，可以利用網(wǎng)絡(luò)的組播特性方便地提供一些新的增值業(yè)務(wù)，包括在線直播、網(wǎng)絡(luò)電視、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、網(wǎng)絡(luò)電臺、實(shí)時(shí)視頻會議等互聯(lián)網(wǎng)的信息服務(wù)領(lǐng)域。
組播技術(shù)的實(shí)現(xiàn)需要解決以下幾方面問題：
l 組播源向一組確定的接收者發(fā)送信息，而如何來標(biāo)識這組確定的接收者？——這需要用到組播地址機(jī)制；
l 接收者通過加入組播組來實(shí)現(xiàn)對組播信息的接收，而接收者是如何動態(tài)地加入或離開組播組的？——即如何進(jìn)行組成員關(guān)系管理；
l 組播報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中是如何被轉(zhuǎn)發(fā)并最終到達(dá)接收者的？——即組播報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)的過程；
l 組播報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)路徑（即組播轉(zhuǎn)發(fā)樹）是如何構(gòu)建的？——這是由各組播路由協(xié)議來完成的。
IP組播地址用于標(biāo)識一個(gè)IP組播組。IANA把D類地址空間分配給組播使用，范圍從224.0.0.0到239.255.255.255。
圖1 IP組播地址格式
如圖1所示，IP組播地址前四位均為“1110”，而整個(gè)IP組播地址空間的劃分則如圖2所示。
圖2 IP組播地址劃分
l 224.0.0.0到224.0.0.255被IANA預(yù)留，地址224.0.0.0保留不做分配，其它地址供路由協(xié)議及拓?fù)洳檎液途S護(hù)協(xié)議使用。該范圍內(nèi)的地址屬于局部范疇，不論TTL為多少，都不會被路由器轉(zhuǎn)發(fā)；
l 224.0.1.0到238.255.255.255為用戶可用的組播地址，在全網(wǎng)范圍內(nèi)有效。其中232.0.0.0/8為SSM組地址，而其余則屬于ASM組地址。有關(guān)ASM和SSM的詳細(xì)介紹，請參見“2.5 組播模型分類”一節(jié)；
l 239.0.0.0到239.255.255.255為本地管理組播地址，僅在特定的本地范圍內(nèi)有效，也屬于ASM組地址。使用本地管理組地址可以靈活定義組播域的范圍，以實(shí)現(xiàn)不同組播域之間的地址隔離，從而有助于在不同組播域內(nèi)重復(fù)使用相同組播地址而不會引起沖突。
& 說明：
224.0.1.0/24網(wǎng)段內(nèi)的一些組播地址也被IANA預(yù)留給了某些組播應(yīng)用。譬如，224.0.1.1被預(yù)留給NTP（Network Time Protocol，網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議）所使用。
& 說明：
本文只討論以太網(wǎng)鏈路層協(xié)議的組播實(shí)現(xiàn)，其它鏈路層協(xié)議的組播實(shí)現(xiàn)并不作為本文討論的重點(diǎn)。
IANA將MAC地址范圍01:00:5E:00:00:00～01:00:5E:7F:FF:FF分配給組播使用，這就要求將28位的IP組播地址空間映射到23位的組播MAC地址空間中，具體的映射方法是將組播地址中的低23位放入MAC地址的低23位，如圖3所示。
圖3 IP組播地址到組播MAC地址的映射
由于IP組播地址的后28位中只有23位被映射到組播MAC地址，這樣會有32個(gè)IP組播地址映射到同一組播MAC地址上。
組成員關(guān)系管理是指在路由器/交換機(jī)上建立直聯(lián)網(wǎng)段內(nèi)的組成員關(guān)系信息，具體說，就是各接口/端口下有哪些組播組的成員。
IGMP運(yùn)行于主機(jī)和與主機(jī)直連的路由器之間，其實(shí)現(xiàn)的功能是雙向的：一方面，主機(jī)通過IGMP通知路由器希望接收某個(gè)特定組播組的信息；另一方面，路由器通過IGMP周期性地查詢局域網(wǎng)內(nèi)的組播組成員是否處于活動狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)所連網(wǎng)段組成員關(guān)系的收集與維護(hù)。通過IGMP，在路由器中記錄的信息是某個(gè)組播組是否在本地有組成員，而不是組播組與主機(jī)之間的對應(yīng)關(guān)系。
目前IGMP有以下三個(gè)版本：
l IGMPv1（RFC 1112）中定義了基本的組成員查詢和報(bào)告過程；
l IGMPv2（RFC 2236）在IGMPv1的基礎(chǔ)上添加了組成員快速離開的機(jī)制等；
l IGMPv3（RFC 3376）中增加的主要功能是成員可以指定接收或拒絕來自某些組播源的報(bào)文，以實(shí)現(xiàn)對SSM模型的支持。
以下著重介紹IGMPv2的原理。
圖4 IGMPv2的工作原理
如圖4所示，當(dāng)同一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)有多個(gè)IGMP路由器時(shí)，IGMPv2通過查詢器選舉機(jī)制從中選舉出唯一的查詢器。查詢器周期性地發(fā)送普遍組查詢消息進(jìn)行成員關(guān)系查詢，主機(jī)通過發(fā)送報(bào)告消息來響應(yīng)查詢。而作為組成員的路由器，其行為也與普通主機(jī)一樣，響應(yīng)其它路由器的查詢。
當(dāng)主機(jī)要加入組播組時(shí)，不必等待查詢消息，而是主動發(fā)送報(bào)告消息；當(dāng)主機(jī)要離開組播組時(shí)，也會主動發(fā)送離開組消息，查詢器收到離開組消息后，會發(fā)送特定組查詢消息來確定該組的所有組成員是否都已離開。
通過上述機(jī)制，在路由器里建立起一張表，其中記錄了路由器各接口所對應(yīng)子網(wǎng)上都有哪些組的成員。當(dāng)路由器收到發(fā)往組G的組播數(shù)據(jù)后，只向那些有G的成員的接口轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)。至于組播數(shù)據(jù)在路由器之間如何轉(zhuǎn)發(fā)則由組播路由協(xié)議決定，而不是IGMP的功能。
IGMP是針對IP層設(shè)計(jì)的，只能記錄路由器上的三層接口與IP組播地址的對應(yīng)關(guān)系。但在很多情況下，組播報(bào)文不可避免地要經(jīng)過一些交換機(jī)，如果沒有一種機(jī)制將二層端口與組播MAC地址對應(yīng)起來，組播報(bào)文就會轉(zhuǎn)發(fā)給交換機(jī)的所有端口，這顯然會浪費(fèi)大量的系統(tǒng)資源。
IGMP Snooping的出現(xiàn)就可以解決這個(gè)問題，其工作原理為：主機(jī)發(fā)往IGMP查詢器的報(bào)告消息經(jīng)過交換機(jī)時(shí)，交換機(jī)對這個(gè)消息進(jìn)行監(jiān)聽并記錄下來，為端口和組播MAC地址建立起映射關(guān)系；當(dāng)交換機(jī)收到組播數(shù)據(jù)時(shí)，根據(jù)這樣的映射關(guān)系，只向連有組成員的端口轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)。
組播報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中沿著樹型轉(zhuǎn)發(fā)路徑進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，該路徑稱為組播轉(zhuǎn)發(fā)樹。它可分為源樹（Source Tree）和共享樹（RPT）兩大類：
源樹是指以組播源作為樹根，將組播源到每一個(gè)接收者的最短路徑結(jié)合起來構(gòu)成的轉(zhuǎn)發(fā)樹。由于源樹使用的是從組播源到接收者的最短路徑，因此也稱為最短路徑樹（SPT）。對于某個(gè)組，網(wǎng)絡(luò)要為任何一個(gè)向該組發(fā)送報(bào)文的組播源建立一棵樹。
源樹的優(yōu)點(diǎn)是能構(gòu)造組播源和接收者之間的最短路徑，使端到端的延遲達(dá)到最小。但付出的代價(jià)是，在路由器中必須為每個(gè)組播源保存路由信息，這樣會占用大量的系統(tǒng)資源，路由表的規(guī)模也比較大。
以某個(gè)路由器作為路由樹的樹根，該路由器稱為匯集點(diǎn)（RP），共享樹就是由RP到所有接收者的最短路路徑所共同構(gòu)成的轉(zhuǎn)發(fā)樹。使用共享樹時(shí)，對應(yīng)某個(gè)組網(wǎng)絡(luò)中只有一棵樹。所有的組播源和接收者都使用這棵樹來收發(fā)報(bào)文，組播源先向樹根發(fā)送數(shù)據(jù)報(bào)文，之后報(bào)文又向下轉(zhuǎn)發(fā)到達(dá)所有的接收者。
共享樹的最大優(yōu)點(diǎn)是路由器中保留的路由信息可以很少，缺點(diǎn)是組播源發(fā)出的報(bào)文要先經(jīng)過RP，再到達(dá)接收者，經(jīng)由的路徑通常并非最短，而且對RP的可靠性和處理能力要求很高。
當(dāng)路由器收到組播數(shù)據(jù)報(bào)文時(shí)，根據(jù)組播目的地址查找組播轉(zhuǎn)發(fā)表，對報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。與單播報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)相比，組播報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)相對復(fù)雜：在單播報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)過程中，路由器并不關(guān)心報(bào)文的源地址，只關(guān)心報(bào)文的目的地址，通過其目的地址決定向哪個(gè)接口轉(zhuǎn)發(fā)；而組播報(bào)文是發(fā)送給一組接收者的，這些接收者用一個(gè)邏輯地址（即組播地址）標(biāo)識，路由器在收到組播報(bào)文后，必須根據(jù)報(bào)文的源地址確定其正確的入接口（指向組播源方向）和下游方向，然后將其沿著遠(yuǎn)離組播源的下游方向轉(zhuǎn)發(fā)——這個(gè)過程稱為逆向路徑轉(zhuǎn)發(fā)（RPF）。
在RPF執(zhí)行過程中會利用原有的單播路由表確定上、下游的鄰接節(jié)點(diǎn)，只有報(bào)文從上游節(jié)點(diǎn)所對應(yīng)的接口（稱為RPF接口，即路由器上通過單播方式向該地址發(fā)送報(bào)文的出接口）到達(dá)時(shí)，才向下游轉(zhuǎn)發(fā)。RPF的主體是RPF檢查，通過RPF檢查除了可以正確地按照組播路由的配置轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文外，還可以避免可能出現(xiàn)的環(huán)路。路由器收到組播報(bào)文后先對其進(jìn)行RPF檢查，只有檢查通過才執(zhí)行轉(zhuǎn)發(fā)。
RPF檢查的過程為：路由器在單播路由表中查找組播源或RP對應(yīng)的RPF接口（使用SPT時(shí)查找組播源對應(yīng)的RPF接口，使用RPT時(shí)查找RP對應(yīng)的RPF接口），如果組播報(bào)文是從RPF接口接收下來的，則RPF檢查通過，報(bào)文向下游接口轉(zhuǎn)發(fā)；否則，丟棄該報(bào)文。
與單播路由一樣，組播路由協(xié)議也分為域內(nèi)和域間兩大類：
l 域內(nèi)組播路由協(xié)議：根據(jù)IGMP協(xié)議維護(hù)的組成員關(guān)系信息，運(yùn)用一定的組播路由算法構(gòu)造組播分發(fā)樹，在路由器中建立組播路由狀態(tài)，路由器根據(jù)這些狀態(tài)進(jìn)行組播數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)；
l 域間組播路由協(xié)議：根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中配置的域間組播路由策略，在各自治系統(tǒng)間發(fā)布具有組播能力的路由信息以及組播源信息，使組播數(shù)據(jù)能在域間進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。
在眾多域內(nèi)組播路由協(xié)議中，PIM是目前較為典型的一個(gè)。按照轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的不同，PIM可以分為DM（Dense Mode，密集模式）和SM（Sparse Mode，稀疏模式）兩種模式。
在PIM-DM域中，運(yùn)行PIM-DM的路由器周期性地發(fā)送PIM Hello消息，以發(fā)現(xiàn)鄰接的PIM路由器，進(jìn)行葉子網(wǎng)絡(luò)、葉子路由器的判斷，并負(fù)責(zé)在多路訪問網(wǎng)絡(luò)中選舉DR——盡管PIM-DM本身并不需要DR，但如果PIM-DM域中的共享網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行了IGMPv1，則需要選舉出DR來充當(dāng)共享網(wǎng)絡(luò)上的IGMPv1查詢器。
PIM-DM屬于密集模式的組播路由協(xié)議，使用“推”模式傳送組播數(shù)據(jù)，通常適用于組播組成員相對比較密集的小型網(wǎng)絡(luò)，其基本原理如下：
l PIM-DM假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)子網(wǎng)都存在至少一個(gè)組播組成員，因此組播數(shù)據(jù)將被擴(kuò)散到網(wǎng)絡(luò)中的所有節(jié)點(diǎn)。然后，PIM-DM對沒有組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的分支進(jìn)行剪枝，只保留包含接收者的分支。這種“擴(kuò)散—剪枝”現(xiàn)象周期性地發(fā)生，被剪枝的分支也可以周期性地恢復(fù)成轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)。
l 當(dāng)被剪枝分支的節(jié)點(diǎn)上出現(xiàn)了組播組的成員時(shí)，該節(jié)點(diǎn)通過主動向其上游發(fā)送嫁接報(bào)文，從而由剪枝狀態(tài)恢復(fù)成轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)，以恢復(fù)對組播數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。
在PIM-SM域中，運(yùn)行PIM-SM的路由器周期性地發(fā)送PIM Hello消息，以發(fā)現(xiàn)鄰接的PIM路由器，并負(fù)責(zé)在多路訪問網(wǎng)絡(luò)中選舉DR。這里，DR負(fù)責(zé)為與其直連的組成員向組播樹根節(jié)點(diǎn)的方向發(fā)送加入/剪枝消息，或是將直連組播源的數(shù)據(jù)發(fā)向組播分發(fā)樹。
PIM-SM屬于稀疏模式的組播路由協(xié)議，使用“拉”模式傳送組播數(shù)據(jù)，通常適用于組播組成員分布相對分散、范圍較廣的大中型網(wǎng)絡(luò)，其基本原理如下：
l PIM-SM假設(shè)所有主機(jī)都不需要接收組播數(shù)據(jù)，只向明確提出需要組播數(shù)據(jù)的主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)。PIM-SM實(shí)現(xiàn)組播轉(zhuǎn)發(fā)的核心任務(wù)就是構(gòu)造并維護(hù)RPT，RPT選擇PIM域中某臺路由器作為公用的根節(jié)點(diǎn)RP，組播數(shù)據(jù)通過RP沿著RPT轉(zhuǎn)發(fā)給接收者；
l 連接接收者的路由器向某組播組對應(yīng)的RP發(fā)送加入報(bào)文，該報(bào)文被逐跳送達(dá)RP，所經(jīng)過的路徑就形成了RPT的分支；
l 組播源如果要向某組播組發(fā)送組播數(shù)據(jù)，首先由與組播源側(cè)DR負(fù)責(zé)向RP進(jìn)行注冊，把注冊報(bào)文通過單播方式發(fā)送給RP，該報(bào)文到達(dá)RP后觸發(fā)建立SPT。之后組播源把組播數(shù)據(jù)沿著SPT發(fā)向RP，當(dāng)組播數(shù)據(jù)到達(dá)RP后，被復(fù)制并沿著RPT發(fā)送給接收者。
域間組播路由用來實(shí)現(xiàn)組播信息在AS之間的傳遞，目前比較成型的解決方案有：
l MBGP：用于在自治域之間交換組播路由信息；
l MSDP：用于在ISP之間交換組播源信息。
域間路由的首要問題是路由信息（或者說可達(dá)信息）如何在自治系統(tǒng)之間傳遞，由于不同的AS可能屬于不同的運(yùn)營商，因此除了距離信息外，域間路由信息必須包含運(yùn)營商的策略，這是與域內(nèi)路由信息的不同之處。
組播的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蛦尾ネ負(fù)溆锌赡懿煌?，這里既有物理方面的原因，也有策略方面的原因。網(wǎng)絡(luò)中的一些路由器可能只支持單播不支持組播，也可能按照策略配置不轉(zhuǎn)發(fā)組播報(bào)文。為了構(gòu)造域間組播路由樹，除了要知道單播路由信息外，還要知道網(wǎng)絡(luò)中哪些部分是支持組播的，即組播的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淝闆r。簡而言之，域間的組播路由信息交換協(xié)議應(yīng)該滿足下面的要求：
l 能對單播和組播拓?fù)溥M(jìn)行區(qū)分；
l 有一套穩(wěn)定的對等和策略控制方法。
目前使用最多的域間單播路由協(xié)議是BGP-4，由于BGP-4已滿足后一個(gè)條件，而且已被證明是一個(gè)有效的、穩(wěn)定的單播域間路由協(xié)議，因此為了實(shí)現(xiàn)域間組播路由信息的傳遞，合理的解決方案就是對BGP-4協(xié)議進(jìn)行增強(qiáng)和擴(kuò)展，而不是構(gòu)建一套全新的協(xié)議。在RFC 2858中規(guī)定了對BGP進(jìn)行多協(xié)議擴(kuò)展的方法，擴(kuò)展后的BGP協(xié)議（即MP-BGP，也寫作BGP-4+）不僅能攜帶IPv4單播路由信息，也能攜帶其它網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議（如組播、IPv6等）的路由信息，攜帶組播路由信息只是其中一個(gè)擴(kuò)展功能，稱為組播BGP（MBGP）。
有了MBGP之后，單播和組播路由信息可以通過同一個(gè)進(jìn)程交換，但是存放在不同的路由表里。由于MBGP是BGP-4協(xié)議的一個(gè)增強(qiáng)版，因此BGP-4所支持的常見的策略和配置方法都可以用到組播里。
在基本的PIM-SM模式下，組播源只向本PIM-SM域內(nèi)的RP注冊，且各域的組播源信息是相互隔離的，因此RP僅知道本域內(nèi)的組播源信息，只能在本域內(nèi)建立組播分發(fā)樹，將本域內(nèi)組播源發(fā)出的組播數(shù)據(jù)分發(fā)給本地用戶。而對于ISP來說，不希望依靠其它ISP的RP轉(zhuǎn)發(fā)組播流量，但同時(shí)又要求無論組播源的RP在哪里，都能從組播源獲取信息發(fā)給自己內(nèi)部的成員。
MSDP就是為了解決多個(gè)PIM-SM域之間的互連而開發(fā)的一種域間組播解決方案，用來發(fā)現(xiàn)其它PIM-SM域內(nèi)的組播源信息。MSDP通過將某個(gè)域內(nèi)的RP與其它域內(nèi)的RP建立MSDP對等體關(guān)系，以連通各PIM-SM域的RP，并利用這些對等體關(guān)系交換組播源信息。
盡管MSDP是為域間組播開發(fā)的，但它在PIM-SM域內(nèi)還有著一項(xiàng)特殊的應(yīng)用——Anycast RP（任播RP）。Anycast RP是指在同一PIM-SM域內(nèi)通過設(shè)置兩個(gè)或多個(gè)具有相同地址的RP，并在這些RP之間建立MSDP對等體關(guān)系，以實(shí)現(xiàn)域內(nèi)各RP之間的負(fù)載分擔(dān)和冗余備份。
根據(jù)接收者對組播源處理方式的不同，組播模型分為以下兩大類：
l ASM模型：即任意源組播模型。在ASM模型中，任一發(fā)送者都可作為組播源向某組播組地址發(fā)送組播信息，接收者通過加入由該組播組地址標(biāo)識的組播組以獲得發(fā)往該組播組的組播信息。在ASM模型中，接收者無法預(yù)先知道組播源的位置，但可以在任意時(shí)間加入或離開組播組。
l SSM模型：即指定信源組播模型。在現(xiàn)實(shí)生活中，用戶可能只對某些組播源發(fā)送的組播信息感興趣，而不愿接收其它源發(fā)送的信息。SSM模型為用戶提供了一種能夠在客戶端指定組播源的傳輸服務(wù)。
上一節(jié)所描述的組播路由協(xié)議構(gòu)架主要針對ASM模型。在ASM模型下，接收者無法選擇組播源，只能被動地接收所有組播源的信息，而SSM模型的提出則為指定源組播提供了解決方案。
SSM模型要求使用與ASM模型不同的組地址，通過PIM-SM直接在接收者與組播源之間建立專用的組播轉(zhuǎn)發(fā)路徑。由于接收者可通過其它渠道（如廣告咨詢等）事先了解組播源的地址，因此SSM模型無需RP，無需構(gòu)建RPT，無需組播源注冊過程，也無需通過MSDP來發(fā)現(xiàn)其它PIM-SM域內(nèi)的組播源。同時(shí)，SSM模型還要求在接收者主機(jī)所在的網(wǎng)段，路由器能夠了解主機(jī)加入組播組時(shí)所指定的組播源：
l 如果接收者主機(jī)運(yùn)行的是IGMPv3，可以在IGMPv3的報(bào)告報(bào)文中直接指定組播源的地址；
l 如果某些接收者主機(jī)只能運(yùn)行IGMPv1/v2，由于IGMPv1/v2的報(bào)告報(bào)文中無法指定組播源的地址，因此可以通過在路由器上配置SSM Mapping靜態(tài)映射規(guī)則，將IGMPv1/v2報(bào)告報(bào)文中所包含的（*，G）信息映射為（G，INCLUDE，（S1，S2...））信息。
目前，PIM-SM是域內(nèi)組播的公認(rèn)標(biāo)準(zhǔn)。對于由一個(gè)自治域組成的網(wǎng)絡(luò)，或者組播僅在域內(nèi)進(jìn)行時(shí)，僅需在網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行PIM-SM即可。為了增強(qiáng)PIM-SM中RP的可靠性，以及對網(wǎng)絡(luò)中的組播流量進(jìn)行分擔(dān)，可在網(wǎng)絡(luò)中選取若干RP，運(yùn)行Anycast RP，達(dá)到冗余備份及負(fù)載分擔(dān)的目的。
使用PIM-SM協(xié)議的單域組播組網(wǎng)如圖5所示。
圖5 PIM-SM單域組播組網(wǎng)
域間組播目前比較成型的解決方案是PIM-SM/MBGP/MSDP組合方案，它要求所有的自治域都支持PIM-SM、MBGP和MSDP。如圖6所示，在全網(wǎng)各自治域都運(yùn)行PIM-SM，域間運(yùn)行MBGP和MSDP。
該方案實(shí)際上是PIM-SM在域間環(huán)境下的擴(kuò)展，如果把整個(gè)PIM-SM/MBGP/MSDP組合方案機(jī)制看作PIM-SM，則所有域的RP的集合就是PIM-SM協(xié)議中的“RP”，而該方案無非是增加了以下兩個(gè)過程：
(1) 組播源信息在RP集合中的泛濫，以實(shí)現(xiàn)組播源和成員在“RP”點(diǎn)的會合；
(2) 域間組播路由信息的傳遞，目的是保證組播報(bào)文在域間的順利轉(zhuǎn)發(fā)。在上述過程中，一個(gè)AS中的RP和接收端向另一個(gè)AS中的遠(yuǎn)端建立逆向路徑的過程中都需要用到MBGP傳遞的組播拓?fù)湫畔ⅰ?/span>
在該方案中，自治域邊界路由器之間配置外部MBGP對等體，RP之間配置外部MSDP對等體；自治域內(nèi)部路由器之間根據(jù)需要配置內(nèi)部MBGP對等體，內(nèi)部RP之間配置內(nèi)部MSDP對等體，運(yùn)行Anycast RP；所有的自治域都運(yùn)行PIM-SM。域內(nèi)的組播路由和組播源信息收集工作由PIM-SM完成，域間則由MBGP傳播組播拓?fù)湫畔ⅰ?/span>MSDP傳播組播源信息。
如圖7所示，在骨干網(wǎng)不支持或不運(yùn)行組播的情況下，在城域網(wǎng)內(nèi)部運(yùn)行PIM-SM，各個(gè)城域網(wǎng)的RP與其它城域網(wǎng)RP之間通過隧道構(gòu)成虛擬網(wǎng)絡(luò)，在此虛擬網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行PIM-SM、MBGP和MSDP。這種方案的優(yōu)勢是不要求骨干支持PIM-SM、MBGP和MSDP，組播流量對骨干網(wǎng)絡(luò)來說是透明的，可以避免組播報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)對設(shè)備性能造成的影響。缺點(diǎn)是要求RP之間既要支持PIM-SM，還要支持MBGP和MSDP隧道，配置和管理繁瑣、對設(shè)備要求較高。
圖7 PIM-SM/隧道（MBGP&MSDP）方案
如圖8所示，在骨干網(wǎng)不支持或不運(yùn)行組播的情況下，城域網(wǎng)內(nèi)部運(yùn)行PIM-SM，各個(gè)城域網(wǎng)的RP與其它城域網(wǎng)的RP之間通過隧道構(gòu)成虛擬網(wǎng)絡(luò)，在此虛擬網(wǎng)絡(luò)中運(yùn)行PIM-DM。這種方案的優(yōu)勢是不要求骨干支持PIM-SM、MBGP和MSDP，組播流量對骨干網(wǎng)絡(luò)透明，因此也不需要在骨干上保存大量的組播路由狀態(tài)；缺點(diǎn)是RP之間運(yùn)行PIM-DM，組播流量定期擴(kuò)散可能會造成骨干網(wǎng)的帶寬浪費(fèi)。
圖8 PIM-SM/隧道（PIM-DM）方案
如圖9所示，當(dāng)多個(gè)組播網(wǎng)段之間跨越一個(gè)不支持組播的網(wǎng)絡(luò)（如Internet），或者防火墻上配置了NAT或IPSec VPN時(shí)，防火墻不能與對端設(shè)備建立PIM鄰居關(guān)系并生成組播路由。在這種情況下，通過配置GRE隧道可以將各分離的組播網(wǎng)段連接成起來，實(shí)現(xiàn)組播的應(yīng)用。
組播技術(shù)從1988年提出至今已經(jīng)歷了20年的發(fā)展，許多國際組織對組播的技術(shù)研究和業(yè)務(wù)開展進(jìn)行了大量的工作。在IP網(wǎng)絡(luò)中多媒體業(yè)務(wù)日漸增多的情況下，組播技術(shù)為多媒體業(yè)務(wù)的開展提供了傳輸基礎(chǔ)。
組播技術(shù)涵蓋了從地址方案、成員管理和路由建立等各個(gè)方面，其中組播地址的分配方式、域間組播路由以及組播安全等仍是研究的熱點(diǎn)。從目前的情況看，組成員管理技術(shù)普遍采用IGMPv2；PIM-SM因其良好的擴(kuò)展性以及從RPT向SPT切換的能力而成為域內(nèi)組播路由技術(shù)的首選；域間組播路由協(xié)議現(xiàn)階段普遍采用PIM-SM/MBGP/MSDP的組合方案。
組播技術(shù)可以提供包括流媒體、視頻會議、IPTV等在內(nèi)的各種寬帶增值業(yè)務(wù)，但這些業(yè)務(wù)的順利開展還依賴于有效的業(yè)務(wù)管理、監(jiān)控及安全控制。結(jié)合在業(yè)務(wù)運(yùn)營管理方面的理解和經(jīng)驗(yàn)積累，H3C公司提供不斷完善的可運(yùn)營、可管理的組播解決方案，我們將繼續(xù)致力于推動組播技術(shù)的發(fā)展、組播業(yè)務(wù)的普及和功能的完善。
