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IP多播技术及其编程

发布时间:2023-01-07 文章来源:深度系统下载 浏览:

网络技术是从1990年代中期发展起来的新技术,它把互联网上分散的资源融为有机整体,实现资源的全面共享和有机协作,使人们能够透明地使用资源的整体能力并按需获取信息。资源包括高性能计算机、存储资源、数据资源、信息资源、知识资源、专家资源、大型数据库、网络、传感器等。 当前的互联网只限于信息共享,网络则被认为是互联网发展的第三阶段。

IP多播(也称多址广播或组播)技术,是一种允许一台或多台主机(多播源)发送单一数据包到多台主机(一次的,同时的)的TCP/IP网络技术。多播作为一点对多点的通信,是节省网络带宽的有效方法之一。在网络音频/视频广播的应用中,当需要将一个节点的信号传送到多个节点时,无论是采用重复点对点通信方式,还是采用广播方式,都会严重浪费网络带宽,只有多播才是最好的选择。多播能使一个或多个多播源只把数据包发送给特定的多播组,而只有加入该多播组的主机才能接收到数据包。目前,IP多播技术被广泛应用在网络音频/视频广播、AOD/VOD、网络视频会议、多媒体远程教育、“push”技术(如股票行情等)和虚拟现实游戏等方面。

一、IP多播技术简介
1.IP多播地址和多播组

IP多播通信必须依赖于IP多播地址,在IPv4中它是一个D类IP地址,范围从224.0.0.0到239.255.255.255,并被划分为局部链接多播地址、预留多播地址和管理权限多播地址三类。其中,局部链接多播地址范围在224.0.0.0~224.0.0.255,这是为路由协议和其它用途保留的地址,路由器并不转发属于此范围的IP包;预留多播地址为224.0.1.0~238.255.255.255,可用于全球范围(如Internet)或;管理权限多播地址为239.0.0.0~239.255.255.255,可供组织内部使用,类似于私有IP地址,不能用于Internet,可限制多播范围。

使用同一个IP多播地址接收多播数据包的所有主机构成了一个主机组,也称为多播组。一个多播组的成员是随时变动的,一台主机可以随时加入或离开多播组,多播组成员的数目和所在的地理位置也不受限制,一台主机也可以属于几个多播组。此外,不属于某一个多播组的主机也可以向该多播组发送数据包。

2.IP多播技术的硬件支持

要实现IP多播通信,要求介于多播源和接收者之间的路由器、集线器、交换机以及主机均需支持IP多播。目前,IP多播技术已得到硬件、软件厂商的广泛支持。

(1)主机

支持IP多播通信的平台包括Windows CE 2.1、5、Windows 98、Windows NT 4和Windows 2000等,运行这些操作系统的主机都可以进行IP多播通信。此外,新生产的网卡也几乎都提供了对IP多播的支持。

(2)集线器和交换机

目前大多数集线器、交换机只是简单地把多播数据当成广播来发送接收,但一些中、高档交换机提供了对IP多播的支持。例如,在3COM SuperStack 3 Swith 3300交换机上可启用802.1p或IGMP多播过滤功能,只为已侦测到IGMP数据包的端口转发多播数据包。

(3)路由器

多播通信要求多播源节点和目的节点之间的所有路由器必须提供对Internet组管理协议(IGMP)、多播路由协议(如PIM、DVMRP等)的支持。

当一台主机欲加入某个多播组时,会发出“主机成员报告”的IGMP消息通知多播路由器。当多播路由器接收到发给那个多播组的数据时,便会将其转发给所有的多播主机。多播路由器还会周期性地发出“主机成员查询”的IGMP消息,向子网查询多播主机,若发现某个多播组已没有任何成员,则停止转发该多播组的数据。此外,当支持IGMP v2的主机(如Windows 98/2000计算机)退出某个多播组时,还会向路由器发送一条“离开组”的IGMP消息,以通知路由器停止转发该多播组的数据。但只有当子网上所有主机都退出某个多播组时,路由器才会停止向该子网转发该多播组的数据。

使用多播路由协议,路由器可建立起从多播源节点到所有目的节点的多播路由表,从而实现在子网间转发多播数据包。例如,PIM(协议独立多播)就是一种多播路由协议,它有两种类型:稀疏模式(sparse-mode)和密集模式(dense-mode)。以Cisco 2621路由器为例,启用IP多播转发功能的基本设置如下:

c2621(config)# ip multicast-routing 启动IP多播,使路由器成为一个多播路由器

c2621(config)# int f0/0 配置快速以太网端口0

c2621(config-if)# ip pim dense-mode(或sparse-mode)启动PIM,同时激活IGMP协议

c2621(config-if)# int f0/1 配置快速以太网端口1

c2621(config-if)# ip pim dense-mode(或sparse-mode)

网络的神奇作用吸引着越来越多的用户加入其中,正因如此,网络的承受能力也面临着越来越严峻的考验―从硬件上、软件上、所用标准上......,各项技术都需要适时应势,对应发展,这正是网络迅速走向进步的催化剂。

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