组播路由协议PIM的应用研究

摘?? ?要 近年来，随着Internet的迅速普及和爆炸性发展，在Internet上产生了许多新的应用，其中不少是高带宽的多媒体应用，譬如网络视频会议、网络音频/视频广播、股市行情发布、多媒体远程教育、大规模协同计算等，这就带来了带宽的急剧消耗和网络拥挤等问题。为了缓解网络瓶颈，人们提出了IP组播技术。作为网络中主机之间通信的一种模式,IP组播是通过组播地址寻址,向组播组成员(通过动态方式加入)发送数据包以到达目的网络或主机的技术。组播技术提供了一种有效的通信、传输手段,它可以充分利用网络资源，优化网络性能,使那些用单播或广播不可行的新型增值应用(如视频会议)成为可能。 本课题主要分为以下四个内容： 一、简单介绍组播技术； 二、概述IP组播路由协议； 三、介绍PIM-SM协议机制； 四、PIM-SM协议的实现。 关键词：PIM-SM，组播，路由，IP 目??? 录摘??? 要??? I1 绪论??? 11.1 课题研究背景??? 11.2 组播简介??? 11.3 IP组播技术的优点??? 21.4 组播技术的历史与现状??? 31.5 组播技术的应用前景??? 31.6 文章的组织结构??? 42 组播技术概述??? 52.1 组播地址机制??? 52.1.1 组播IP地址??? 52.1.2 组播地址划分??? 52.1.3 IP组播地址到MAC地址的映射??? 62.2 组播分布树??? 72.2.1 有源树??? 72.2.2 共享树??? 72.3 组播转发??? 92.3.1 逆向路由转发??? 92.3.2 TTL阈值??? 92.4 组播的体系结构??? 92.4.1 IGMP(Inetrnet Gorup Management Protoeol)组成员关系协议??? 103 IP组播路由协议分析??? 133.1 支持域内组播的P1路由协议??? 133.1.1 距离向量组播路由协议DVMRP??? 133.1.2.开放式组播最短路径优先MOSPF??? 143.1.3.协议无关组播路由协议密集模式PIM-DMP??? 153.1.4.有核树组播路由协议CBT(Coer Basde Tree)??? 173.1.5.协议无关组播路由协议稀疏模式(PIM-SM)??? 183.2 支持组播域间路由协议??? 193.2.1 寻址问题??? 203.2.2.近期协议:MBGP/PIM-SM/ MSDP??? 213.2.3 指定信息源的域间组播协议SSM??? 234 PIM-SM协议机制??? 254.1 PIM-SM协议工作机制??? 254.1.1 阶段一：RP树建立??? 254.1.2 阶段二:停止注册??? 274.1.3 阶段三:共享树(T)和最短路径树的切换??? 274.1.4 PMI“声明”消息??? 274.2 PIM-SM协议的控制消息??? 284.2.1 PIM控制消息封装??? 294.2.2 PIM一SM数据包头部??? 294.3 PIM-SM系统路由表的组成??? 304.4 .PIM-SM协议实现的整体流程??? 314.5 PIM-SM协议中RP的确定问题??? 324.5.1 静态RP??? 324.5.2 通过cisoc的私有协议即Auto一RP协议来指定和宣告RP??? 324.5.3.通过开放标准的自举协议来指定和宣告RP??? 335PIM-SM协议的实现??? 355.1 系统路由表组成??? 355.2? PIM-SM协议实现的整体流程??? 365.3 Mcast_ip模块的实现??? 375.4 MIB的实现??? 385.4.1 PIM-SM(*，G)的状态规则??? 385.4.2 PIM-SM(S，G)的状态规则??? 395.5 Mcast_packet模块的实现??? 405.6 Mcast_pim模块的实现??? 415.6.1 Decode_pim模块的实现??? 415.6.2 Create_RPT模块的实现??? 41致谢??? 43参考文献??? 44 课题研究背景 伴随着Internet的持续飞速发展，各种新兴服务和应用不断涌现，人们对网络的需求由简单的信息传送向综合的多媒体业务发展。在多媒体通信中，诸如计算机支持协同工作、视频/音频会议、分布式数据库更新、网络游戏、视频点播、远程教育等都需要消耗大量的网络带宽，而在传统数据传送方式下，每一种应用，要么采用单播方式传送、要么采用广播方式传送，显然传统的数据传送方式已经不能适应应用发展的需要。 单播方式只向特定目标传送数据，这种方式实现比较简单，但当多个客户需要同样数据时，即使在共享链路上，相同信息也需要传送多次，造成拥塞和网络资源的浪费。在广播方式中，数据在整个IP子网范围内广播传送，在子网内部所有的主机用户不论是否需要都必须接收，这可能会造成网络资源和主机资源的浪费。同时，广播一般通过广播地址进行传送，所以难以实现路由(特别是广域网上的路由)。 为了满足数据传输的需求和提供更多的增值服务，人们引进了IP组播的概念。作为网络中主机之间通信的一种模式，不论组成员数量的多少，IP组播数据源只发送一次数据包，并且只向那些需要数据包的主机和网络发送包(以组播地址寻址)。在共享的链路上，相同的信息只需要一个组播流，从而能够很好地控制流量，减少主机和网络的负担。 组播技术提供了一种有效的通信、传输手段，它可以充分利用网络资源，优化网络性能，使真正的分布式应用成为可能。在经济上,组播可节省网络和服务器的资源，使那些用单播或广播不能实现的新型增值应用(如视频会议)成为可能。 1.2 组播简介 组播技术是TCP/IP传送方式的一种。在我们讨论组播技术之前先来看看TCP/IP传送方式，TCP/IP传送方式有三种：单播，广播，组播。 单播(Unicast)传输：在发送者和每一接收者之间需要单独的数据信道。 广播(Broadcast)传输：是指在IP子网内广播数据包，所有在子网内部的主机都将收到这些数据包。 组播(Mult1cast)传输：是指同时把数据分组发送给网络中的一组主机。在组播中，最理想的情况是发送方只发送每个分组一次而每条物理链路上也最多只有一个分组通过。和广播相比，只有相关的路由器和主机参加组播的发送。