IP組播技術(shù)有效地解決了單點發(fā)送、多點接收的問題。組播源只發(fā)送一份數(shù)據(jù)，被傳遞的信息在距組播源盡可能遠(yuǎn)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點才開始被復(fù)制和分發(fā)，并且只發(fā)送給需要該信息的接收者。

作為IP傳輸三種方式之一，IP組播通信指的是IP報文從一個源發(fā)出，被轉(zhuǎn)發(fā)到一組特定的接收者。相較于傳統(tǒng)的單播和廣播，IP組播可以有效地節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬、降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，所以被廣泛應(yīng)用于IPTV、實時數(shù)據(jù)傳送和多媒體會議等網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)中。

傳統(tǒng)的IP通信有兩種方式：單播(Unicast)和廣播(Broadcast)。

· 對于單播通信，信息源為每個需要信息的主機(jī)都發(fā)送一份獨立的報文。

· 對于廣播通信，信息源將信息發(fā)送給該網(wǎng)段中的所有主機(jī)，而不管其是否需要該信息。

如果要將數(shù)據(jù)從一臺主機(jī)發(fā)送給多個主機(jī)而非所有主機(jī)，可以采用廣播方式，也可以由源主機(jī)采用單播方式向網(wǎng)絡(luò)中的多臺目標(biāo)主機(jī)發(fā)送多份數(shù)據(jù)，如下圖所示。

· 采用單播方式時，網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)男畔⒘颗c需要該信息的用戶量成正比。當(dāng)需要該信息的用戶數(shù)量較大時，信息源需要將多份內(nèi)容相同的信息發(fā)送給不同的用戶，這對信息源以及網(wǎng)絡(luò)帶寬都將造成巨大的壓力。因此，該傳輸方式不利于信息的批量發(fā)送，只適用于用戶稀少的網(wǎng)絡(luò)。

· 采用廣播方式時，不需要接收信息的主機(jī)也將收到該信息，這樣不僅信息的安全性得不到保障，而且會造成同一網(wǎng)段中信息泛濫。因此，該傳輸方式不利于與特定對象進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，同時會浪費大量的帶寬。

由上述可見，傳統(tǒng)的單播和廣播通信方式不能有效地解決單點發(fā)送、多點接收的問題。

組播(Multicast)可以很好的解決點到多點的數(shù)據(jù)傳輸，如下圖所示，源只發(fā)送一份數(shù)據(jù)，網(wǎng)絡(luò)中只有需要該數(shù)據(jù)的主機(jī)(目標(biāo)主機(jī)HostA和HostC)可以接收該數(shù)據(jù)，其他主機(jī)(HostB)不能收到該數(shù)據(jù)。

組播相對單播和廣播有如下優(yōu)勢：

·相比單播，由于被傳遞的信息在距信息源盡可能遠(yuǎn)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點才開始被復(fù)制和分發(fā)，所以用戶的增加不會導(dǎo)致信息源負(fù)載的加重以及網(wǎng)絡(luò)資源消耗的顯著增加。

·相比廣播，由于被傳遞的信息只會發(fā)送給需要該信息的接收者，所以不會造成網(wǎng)絡(luò)資源的浪費，并能提高信息傳輸?shù)陌踩浴?/p>

組播適用于任何“點到多點”的數(shù)據(jù)發(fā)布，主要包含以下幾方面：

· 多媒體、流媒體的應(yīng)用。

· 培訓(xùn)、聯(lián)合作業(yè)場合的通信。

· 數(shù)據(jù)倉庫、金融應(yīng)用(股票)。

IP組播技術(shù)在ISP提供的互聯(lián)網(wǎng)信息服務(wù)中已經(jīng)得到了應(yīng)用。例如：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)電臺和實時視/音頻會議等。

● 組播基本概念

組播傳輸?shù)奶攸c是單點發(fā)送，多點接收。如圖1所示為組播的傳輸模型示意圖，網(wǎng)絡(luò)中存在信息發(fā)送源Source，感興趣的用戶HostA和HostC提出信息需求，Source發(fā)出的數(shù)據(jù)只有HostA和HostC會接收到。

· 組播組：用IP組播地址進(jìn)行標(biāo)識的一個集合。任何用戶主機(jī)(或其他接收設(shè)備)，加入一個組播組，就成為了該組成員，可以識別并接收發(fā)往該組播組的組播數(shù)據(jù)。

· 組播源：信息的發(fā)送者稱為“組播源”，如圖中的Source。一個組播源可以同時向多個組播組發(fā)送數(shù)據(jù)，多個組播源也可以同時向一個組播組發(fā)送報文。組播源通常不需要加入組播組，由源端DR負(fù)責(zé)管理組播源的注冊和SPT(Shortest Path Tree)的建立。

· 組播組成員：所有加入某組播組的主機(jī)便成為該組播組的成員，如圖1中的HostA和HostC。組播組中的成員是動態(tài)的，主機(jī)可以在任何時刻加入或離開組播組。組播組成員可以廣泛地分布在網(wǎng)絡(luò)中的任何地方。

· 組播路由器：支持三層組播功能的路由器或交換機(jī)，如圖中的各個Router。組播路由器不僅能夠提供組播路由功能，也能夠在與用戶連接的末梢網(wǎng)段上提供組播組成員的管理功能。

● 組播服務(wù)模型

組播服務(wù)模型的分類是針對接收者主機(jī)的，對組播源沒有區(qū)別。組播源發(fā)出的組播數(shù)據(jù)中總是以組播源自己的IP地址為報文的源地址，組播組地址為目的地址。而接收者主機(jī)接收數(shù)據(jù)時可以對源進(jìn)行選擇，因此產(chǎn)生了ASM(Any-Source Multicast)和SSM(Source-Specific Multicast)兩種服務(wù)模型。這兩種服務(wù)模型默認(rèn)使用不同的組播組地址范圍。

ASM模型

ASM模型僅針對組地址提供組播分發(fā)。一個組播組地址作為一個網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的集合，任何源發(fā)布到該組地址的數(shù)據(jù)得到同樣的服務(wù)。接收者主機(jī)加入組播組以后可以接收到任意源發(fā)送到該組的數(shù)據(jù)。

為了提高安全性，可以在路由器上配置針對組播源的過濾策略，允許或禁止來自某些組播源的報文通過。最終從接收者角度看，數(shù)據(jù)是經(jīng)過篩選的。

ASM模型要求組地址必須整個組播網(wǎng)絡(luò)中唯一?！拔ㄒ弧敝傅氖峭粫r刻一個ASM地址只能被一種組播應(yīng)用使用。如果有兩種不同的應(yīng)用程序使用了同一個ASM組地址發(fā)送數(shù)據(jù)，它們的接收者會同時收到來自兩個源的數(shù)據(jù)。這樣一方面會導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)流量擁塞，另一方面也會給接收者主機(jī)造成困擾。

SSM模型

SSM模型針對特定源和組的綁定數(shù)據(jù)流提供服務(wù)，接收者主機(jī)在加入組播組時，可以指定只接收哪些源的數(shù)據(jù)或指定拒絕接收來自哪些源的數(shù)據(jù)。加入組播組以后，主機(jī)只會收到指定源發(fā)送到該組的數(shù)據(jù)。

SSM模型對組地址不再要求全網(wǎng)唯一，只需要每個組播源保持唯一。這里的“唯一”指的是同一個源上不同的組播應(yīng)用必須使用不同的SSM地址來區(qū)分。不同的源之間可以使用相同的組地址，因為SSM模型中針對每一個(源，組)信息都會生成表項。這樣一方面節(jié)省了組播組地址，另一方面也不會造成網(wǎng)絡(luò)擁塞。