一、組播技術(shù)的前景和應(yīng)用

　　在寬帶網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)中，業(yè)務(wù)是先導(dǎo)，是核心已經(jīng)是不爭(zhēng)的事實(shí)。其中，組播業(yè)務(wù)作為未來(lái)最具潛力的業(yè)務(wù)之一，得到了前所未有的重視。隨著寬帶技術(shù)的不斷發(fā)展，F(xiàn)TP、HTTP、SMTP等傳統(tǒng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)已經(jīng)難以滿足人們對(duì)信息業(yè)務(wù)的需求，視頻點(diǎn)播、遠(yuǎn)程教學(xué)、新聞發(fā)布、網(wǎng)絡(luò)電視等業(yè)務(wù)將成為新一輪運(yùn)營(yíng)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。這類(lèi)新型業(yè)務(wù)的特點(diǎn)是，由一個(gè)服務(wù)器（媒體流服務(wù)器）發(fā)布信息，接收端數(shù)量很大，可能成千上萬(wàn)個(gè)，而且具體數(shù)目不固定。

　　對(duì)于此類(lèi)業(yè)務(wù)，可采用傳統(tǒng)的客戶服務(wù)器（C/S）模型解決：

　　在媒體流服務(wù)器上啟動(dòng)媒體流播放進(jìn)程，作為服務(wù)器；

　　當(dāng)客戶端想接受某媒體流服務(wù)器數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)給出該媒體流服務(wù)器的IP地址，與媒體流服務(wù)器建立連接（如TCP 連接等）；

　　媒體流服務(wù)器維護(hù)一個(gè)客戶列表，采用輪循方式向每個(gè)客戶發(fā)送媒體流。

　　不難看出，這一解決方案存在以下兩個(gè)缺陷：

　　當(dāng)客戶數(shù)目很大時(shí)，媒體流服務(wù)器可能無(wú)法勝任，這是由于這種 媒體流與傳統(tǒng)的窄帶業(yè)務(wù)（如HTTP等）不同，它需要很高的傳輸帶寬，服務(wù)器必須維護(hù)每個(gè)客戶信息；

　　嚴(yán)重浪費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源，相同的數(shù)據(jù)可能在網(wǎng)上傳播很多次，在一些帶寬較低的鏈路上，極可能引起嚴(yán)重的通信瓶徑。

　　組播技術(shù)非常適合這一新型業(yè)務(wù)，并具有下列優(yōu)點(diǎn)：

　　媒體流服務(wù)器不必知道某個(gè)客戶端的存在，它只負(fù)責(zé)按組播地址將媒體流播放出去即可，而且僅僅播放一份；

　　媒體流數(shù)據(jù)在網(wǎng)上僅僅傳送一份即可，即使有成千上萬(wàn)個(gè)客戶端；

　　客戶端不必向媒體流服務(wù)器注冊(cè)，如果希望接收某媒體流服務(wù)器的數(shù)據(jù)時(shí)，只需加入該媒體流服務(wù)器所播放的數(shù)據(jù)所在的多播組即可。

　　二、組播的體系結(jié)構(gòu)

　　如圖1所示，組播協(xié)議分為主機(jī)與路由器之間的組成員關(guān)系協(xié)議和路由器與路由器之間的組播路由協(xié)議。組成員關(guān)系協(xié)議包括IGMP（互連網(wǎng)組管理協(xié)議）。組播路由協(xié)議分為域內(nèi)組播路由協(xié)議和域間組播路由協(xié)議，域內(nèi)組播路由協(xié)議包括PIM-SM、PIM-DM、DVMRP等，域間組播路由協(xié)議包括MBGP、MSDP等。同時(shí)，為了有效抑制組播數(shù)據(jù)在鏈路層的擴(kuò)散，還引入了IGMP Snooping、HGMP等二層組播協(xié)議。

圖1 組播的體系結(jié)構(gòu)

　　其中，IGMP負(fù)責(zé)建立并維護(hù)路由器直聯(lián)網(wǎng)段的組成員關(guān)系信息；域內(nèi)組播路由協(xié)議根據(jù)IGMP維護(hù)的這些組播組成員關(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(shù)進(jìn)行組播數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)；域間組播路由協(xié)議在各自治域間發(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)在域間進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

　　三、組播IP地址

　　IP組播地址用于標(biāo)識(shí)一個(gè)IP組播組。IANA把D類(lèi)地址空間分配給IP組播，范圍從224.0.0.0到239.255.255.255，如表1所示（二進(jìn)制表示），IP組播地址前四位均為1110。

表1 D類(lèi)組播地址

　　在所有的D類(lèi)IP地址中又進(jìn)行了如圖2所示的劃分。

圖2 組播地址劃分

　　不難看出，從224.0.0.0至224.0.0.255被IANA保留為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議使用。

　　例如：

　　244.0.0.1 全主機(jī)組

　　244.0.0.2 全多播路由器組

　　244.0.0.3 全DVMRP路由器組

　　244.0.0.5 全OSPF路由器組

　　在這一范圍的多播包不會(huì)被轉(zhuǎn)發(fā)出本地網(wǎng)絡(luò)，也不會(huì)考慮多播包的TTL值。地址從239.0.0.0至239.255.255.255作為管理范圍地址，保留為私有內(nèi)部域使用。

　　如圖3所示，以太網(wǎng)和FDDI的MAC地址01:00:5E:00:00:00到01:00:5E:7F:FF:FF用于將三層IP組播地址映射為二層地址，即IP組播地址中的低23位放入IEEE MAC地址的低23位。IP組播地址有28位地址空間，但只有23位被映射到IEEE MAC地址，這樣會(huì)有32個(gè)IP組播地址映射到同一MAC地址上。

圖3 組播地址映射

　　四、組播運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀

　　隨著寬帶網(wǎng)絡(luò)的普及，寬帶上網(wǎng)的人數(shù)也迅速膨脹，通過(guò)專(zhuān)線、DSL技術(shù)和光纖以太網(wǎng)等接入方式提供2M、百兆甚至千兆的寬帶業(yè)務(wù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，但傳統(tǒng)的瀏覽方式根本無(wú)法充分享用如此大的帶寬資源，致使骨干網(wǎng)流量只有20%-30%。面對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬和用戶數(shù)量都已初具規(guī)模的現(xiàn)狀，如何發(fā)展能夠產(chǎn)生利潤(rùn)的“Killer Application”，尤其是組播業(yè)務(wù)成為當(dāng)務(wù)之急?？上驳氖?，China Net已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行組播測(cè)試，不久將推出相應(yīng)業(yè)務(wù)。但是，我們必須看到，組播運(yùn)營(yíng)在目前還存在著一定的困難，主要是缺乏有效的用戶管理功能，具體表現(xiàn)為：

　　認(rèn)證難：組播協(xié)議不提供用戶認(rèn)證功能，用戶可隨意地加入或離開(kāi)；

　　計(jì)費(fèi)難：組播協(xié)議不涉及計(jì)費(fèi)，加上組播源無(wú)法得知用戶何時(shí)加入或離開(kāi)，也無(wú)法統(tǒng)計(jì)某時(shí)間段到底有多少用戶在收看組播節(jié)目，因此無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確的計(jì)費(fèi)；

　　管理難：組播源缺乏有效的管理手段去控制組播信息在網(wǎng)上傳遞的范圍和方向。

　　為了解決這些困難，迫切需要對(duì)組播功能進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，以適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀，組播業(yè)務(wù)管理（可控組播）技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。可控組播技術(shù)主要包含信源控制、用戶控制和安全控制三個(gè)方面。

　　1、信源控制

　　信源管理是指在組播流進(jìn)入骨干網(wǎng)絡(luò)之前，組播業(yè)務(wù)控制設(shè)備區(qū)分合法和非法的媒體服務(wù)器，轉(zhuǎn)發(fā)合法的組播信息流，阻斷非法的組播信息流。同時(shí)，對(duì)于信源發(fā)出的組播流量進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的速度（CAR）和優(yōu)先級(jí)（MARK）進(jìn)行控制，從而控制組播業(yè)務(wù)的開(kāi)通、類(lèi)型、帶寬和對(duì)非法信源的過(guò)濾。

　　在網(wǎng)絡(luò)規(guī)模比較大的情況下，手工配置組播信源管理信息是一項(xiàng)非常復(fù)雜的工作，為此華為公司采用iTellin/Quidway業(yè)務(wù)管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)組播信源管理，可以非常容易地完成信源管理配置，增加和刪除信源控制表項(xiàng)，保證整個(gè)網(wǎng)絡(luò)表項(xiàng)的一致性，如圖4所示。

圖4 iTellin/Quidway業(yè)務(wù)管理平臺(tái)實(shí)現(xiàn)組播信源管理的原理圖

　　2、用戶控制

　　用戶控制是指二層設(shè)備首先根據(jù)Web、802.1X、PPPoE等認(rèn)證方式對(duì)用戶的組播權(quán)限進(jìn)行驗(yàn)證：如果驗(yàn)證通過(guò)，則由二層設(shè)備接收用戶的IGMP加入/離開(kāi)信息，并建立相應(yīng)的轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)，允許用戶接收組播流量；否則，丟棄用戶的IGMP報(bào)文，禁止用戶接收組播流量。

　　認(rèn)證通過(guò)后，iTellin/Quidway業(yè)務(wù)管理平臺(tái)可為該用戶建立一個(gè)組播訪問(wèn)規(guī)則表項(xiàng)，用戶只能訪問(wèn)授權(quán)的組播服務(wù)。當(dāng)用戶加入某個(gè)組播組，二層設(shè)備首先在Quidway業(yè)務(wù)管理平臺(tái)進(jìn)行業(yè)務(wù)認(rèn)證：如果認(rèn)證通過(guò)，則由二層設(shè)備生成到用戶的組播通道；否則禁止用戶加入。認(rèn)證計(jì)費(fèi)流程如圖5所示。

圖5 用戶認(rèn)證計(jì)費(fèi)流程

　　因此，二層設(shè)備與Quidway業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)結(jié)合起來(lái)，可在全網(wǎng)范圍內(nèi)進(jìn)行用戶的認(rèn)證和授權(quán)，如圖6所示。

圖6 二層設(shè)備與Quidway結(jié)合實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)用戶的認(rèn)證和授權(quán)

　　3、安全控制

　　在標(biāo)準(zhǔn)的組播業(yè)務(wù)中，接受者可以加入任意組播組。也就是說(shuō)，組播樹(shù)的分支不可控，信源不知道組播樹(shù)的范圍和方向，安全性較低。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)某些較重要信息的保護(hù)，必須控制其擴(kuò)散的范圍，華為靜態(tài)組播樹(shù)即可滿足此類(lèi)需求。靜態(tài)組播樹(shù)業(yè)務(wù)首先必須對(duì)組播樹(shù)進(jìn)行配置，控制組播樹(shù)的范圍和方向，不接收范圍之外的動(dòng)態(tài)組播成員的加入請(qǐng)求，保證組播信源的報(bào)文在規(guī)定的范圍內(nèi)擴(kuò)散，如圖7所示。

圖7 華為靜態(tài)組播樹(shù)結(jié)構(gòu)

　　五、展望

　　寬帶化是信息高速網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的重點(diǎn)，許多企業(yè)網(wǎng)都實(shí)現(xiàn)了寬帶化，架構(gòu)以IP為基礎(chǔ)的無(wú)阻塞數(shù)據(jù)承載平臺(tái)。

　　網(wǎng)絡(luò)的寬帶化已經(jīng)不僅僅是使人們能夠在寬闊的信息高速公路上順暢地進(jìn)行交流，而是越來(lái)越多地希望寬帶網(wǎng)絡(luò)能夠帶來(lái)更直觀、更豐富的多媒體信息。組播技術(shù)為多媒體業(yè)務(wù)的開(kāi)展提供了基礎(chǔ)傳送技術(shù)。目前，組播的域內(nèi)技術(shù)已基本成熟，域間技術(shù)也在不斷完善。

　　通過(guò)組播技術(shù)可以開(kāi)展流媒體、視訊等寬帶增值業(yè)務(wù)，業(yè)務(wù)的順利開(kāi)展與管理能力、監(jiān)控性能密切相關(guān)。作為組播國(guó)標(biāo)制定的主要承擔(dān)單位，華為公司將努力推動(dòng)組播技術(shù)的發(fā)展，并結(jié)合在業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)管理方面的理解和經(jīng)驗(yàn)積累，提供不斷完善的可管理的受控組播解決方案。