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摘 要

网络的应用伴随着社会的发展越来越丰富，E-mail早已普及、TELNET广泛用于远程办公环境、FTP、TFTP在企业网中的作用也不容小觑，WWW，即万维网，我们平常生活更是离不开它，诸多基于点到点传输的业务早已成熟；随着互联网的进一步发展，用户和设备呈现指数级别的增长，相同的信息总是同时被大量的用户请求。IP组播的出现使得这些问题迎刃而解。联网的大型虚拟游戏，多地公司分部线上会议，实况直播，金融公司交易信息的推送等，无不是应用这组播技术。组播技术已经成为当前网络通信领域研究的热点之一，国内外各种大学，研究所和军事机构争相研究组播的部署，众多硬件软件厂商纷纷推出能支持IP多播技术的商品，一些ISP也开始向客户提供组播接入服务

本论文将介绍组播的实现技术，搭建组播的体系，以及实现组播网络的通信。

关键词：IP组播；负载；服务器功率；兼容性

Design and implement of IP multicast

ABSTRACT

The application of network has been accompanied by the development of society more and more abundant, e-mail has long been popular, telnet is widely used in remote office environment, FTP, TFTP role in enterprise network can not be underestimated, WWW, namely the world wide web, our daily life is inseparable from it, many based on point-to-point transmission business has already matured; with the further development of the Internet, users and devices present index level of growth, the same information always also is a large number of user requests. IP multicast makes these problems be smoothly done or easily solved. Network of large scale virtual games, many company"s branch line meeting, broadcast, financial trading company information push, no not the multicast and application of this technology. Multicast technology has become one of the hot spots of research in the field of network communication, a variety of domestic and foreign university, research institutes and military organizations competing on multicast deployment, numerous hardware and software vendors have launched to support IP multicast technology goods, some ISP also began to provide multicast access service

This paper will introduce the implementation of multicast technology, multicast system is built, and the realization of multicast network communication

Key words:IP multicast;communication;internet broadband

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 引言 1

1.1 组播相较单播的优势 1

1.2 组播发展简史 1

第二章 组播网络的组成 2

2.1 组播组与组地址 2

2.2组播MAC地址 2

2.3 组播树 3

2.3.1 最短路径树 3

2.3.2 共享树 3

2.4组管理协议IGMP 4

2.5 稀疏与密集拓扑结构 4

4.1 点对多点通信的实现 5

4.2 RPF机制 6

4.3 防止二层泛洪 6

4.4 组播会话建立的两种模式 7

第五章 流行的组播协议 9

5.1 什么是PIM 9

5.2 PIM-DM 9

5.3 PIM-SM 11

5.4 RP的选举 12

5.4.1 Bootstrap机制 12

5.4.2 Auto-RP协议 12

5.5 PIM-SM的收敛过程 12

6.1 操作系统平台的选择 14

6.2 模拟器平台的选择 14

6.3 实验操作平台的选择 15

6.4 IP组播的实现 17

6.4.1 网络拓扑 17

6.4.2 网络配置 17

致 谢 27

参考文献 28

第一章 引言

1.1 组播相较单播的优势

最近几年，伴随因特网的快速普及其规模和用户空前发展，许许多多新的应用模式的出现对英特网的各项指标提出了更高的要求，特别是带宽，可靠性方面。在音频和视频网站内容的快速增长的领域，我们每天都会观看优酷视频，股民们必需每天第一时间收到股价的变化信息，老师们通过YY线上课堂上课，远程协同会诊。网络的带宽已然成为了瓶颈，各种方案无外乎增加带宽，通过移动服务器重新改变网络流量，使用复杂的QoS机制，把带宽有限分配给重要的流量，但这些都是治标不治本，组播技术有效地缓和了上述问题。

组播的出现正是为了解决单点发送、多点接收这一典型模式的传输问题，不仅让数据流从单点多多点的方向的高速传输，并且有效降低了服务器的负载，还降低了网络的整体负载。在这样一个多播网络中，即使用户数量不断地增加，主干传输网的带宽不需要明显地增加，应此成为当前网络环境下的研究热点，不断地被完善。

本文主要涉及到了组播的发展、分析了组播网络的体系结构、算法和协议，并实践了组播技术在园区网中的应用。

1.2 组播发展简史

在20世纪80年代的时候，组播的发明人Steve Deerin博士发表了关于组播的两篇论文（当时他还是斯坦福大学的在读博士），IP协议的组播扩展以及主机为组播的扩展。他总结出：“开放最短路径优先协议的链路状态机制理论上能通过扩展来支持组播协议……，路由信息协议的基本机制能够成为一种新的DV组播路由协议的基础。”从理论上论证了IP组播实现的可能性。

1988年，D. Waltzman, C. Portridge, Steve Deering联合发表了《distance vector multicast ip protocol》，提出了IP组播规范；1991年12月，Steve Deering发表了自己的博士论文《multicast route in datagram internet》。它奠定了组播路由协议的基础和多播络体系结构。这篇论文在以后也成了因特网组管理协议的原型；1992年3月第一次建立组播主干网multicast bone ，国际互联网工程任务组成功地在此组播网上举行了一次会议，这件事情引起了IT圈内和美国国防部的关注。并且随着因特网的越来越复杂化，组播的进一步的发展似乎缺少了什么。后来，一些选举机制负载的组播路由协议相继出现如PIM-DM、PIM-SM，使组播IP包能正确而又迅速地发送给网络另一端的数以万计的接收者，IP组播的技术开始快速发展，应用也越来越广泛。1997年11月，IGMPv2诞生，并写入了RFC标准文档；1998年7月，为组播技术在下一代因特网上能够支持，特地为组播预留了地址。1999年10月，思科、美国电话电信公司以及微软联合制定了组播地址动态客户分配协议（multicast address dynamic client assign protocol）后来成为众所周知的RFC2730文档。

第二章 组播网络的组成

组播网络在空间区域上被分为三个部分，与组播源直接相连的路由器叫第一跳路由器，这一区域不运行组播协议。直接与组成员相连的路由器叫最后一跳路由器，本地主机与路由器之间运行网际组管理协议（IGMP）。组播协议运行在第一条路由器和最后一跳路由器之间。如果组播源处在一个多路访问的环境中，还要进行DR（制定路由器）的选举，这将在以后的章节中详细讨论。

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