udp组播实现_三层交换网下的组播服务网设计和实现
时间：2019-05-07 03:33:03 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
摘要：该文对组播技术进行深入分析，研究组播的实现技术。最后应用组播技术在锐捷可提供组播性能的交换设备上成功地实现了组播网络的部署。然后，在深入研究组播服务器技术和实现方式的基础上，我们成功地配置了组播服务器。这样，就建立了一个完整的组播网络，为学生访问视频教学资源、视频/电话会议等提供了方便。同时，组播网络节省了单位主干网有限的带宽，减轻了链路设备和服务器设备的负担，同时减小了链路设备存储转发时延。
关键词：三层交换网；组播网；组播服务器
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2012)12-2701-04
随着数据通信技术的不断发展，视频点播、远程教学、新闻发布、网络电视、电视电话会议等新型业务也逐渐发展起来，这些新型业务的特点是：有一个服务器（我们把这个服务器称为媒体流服务器）在发布信息，而接收端数量很大，而且具体数目不固定。在这种方式下，我们可以使用传统的客户服务器（C/S）模型解决。这样的解决方案有两个缺陷：媒体流服务器本身有可能承受不了大量的并行访问；严重浪费网络带宽资源。在这个时候，我们可以使用组播。因为1）媒体流服务器不必知道某个客户端的存在，它只管把媒体流以组播地址播放出去即可，而且仅仅播放一份；2）媒体流数据在网上仅仅传送一份即可；3）客户端不必向媒体流服务器注册，如果想接收某个媒体流服务器的数据，仅仅加入该媒体流服务器所播放的数据所在的多播组。
1组播技术分析
1.1二层组播技术[1]
多播地址实际上是一个逻辑的概念，在网络上，没有一个计算机的IP地址是一个多播IP地址，多播IP地址仅仅代表了一个逻辑的组，加入该组的终端设备可以以该组所在的多播地址为目的IP地址来发送数据。想接收这个多播数据流的计算机的IP模块倾听接收到的每个数据报，判断该数据报的目的IP地址是不是组播组的IP地址即接受，送给上层协议，否则丢弃。
如果一台主机想加入一个多播组（加入与否由上层应用决定），比如你想看网络电视频道，这时候你需要启动一个应用程序，并告诉该应用程序网络电视频道的组播IP地址，该应用程序就会向IP模块注册，请求加入组播组。退出的时候会，应用程序告诉IP模块，自己不再接收某组播组的数据，并告诉IP模块组播组的组播IP地址，于是IP模块就把该组播地址从接收列表中删除。
1.2二层组播协议[1]
在组播情况下，通过学习而建立CAM是不行的，因为在单播情况下的学习是针对数据帧的源MAC地址进行的，而组播MAC地址不可能出现在数据帧的源MAC地址位置上（组播MAC地址出现的唯一位置就是数据帧的目的MAC地址），所以根本无法学习。这时候我们必须想一些其他办法来解决该问题，这些办法就是二层组播协议。
二层组播协议有GMRP（通用组播注册协议）、IGMP snooping和CGMP协议，后两种协议都是建立在IGMP协议上的。由于本单位使用的是锐捷系列交换机，支持的二层组播协议是IGMP snooping。所以本系统用了该协议实现二层的组播设计。
1.3三层组播技术[2]
三层转发项可以是这样的结构：（S,IIF,G,{S0,S1,…}），其中S是组播数据源的IP地址，IIF是到达组播源S所使用的接口，即在单播方式下，路由器如果要给组播源S发送数据，则通过IIF接口发送，而G则是组播组地址，{ S0,S1,…}是一个出口集口。这样转发项的含义很明确，就是当路由器接收到一个数据报后，把这个数据报的源IP地址和目的IP地址（该目的IP地址是一个组播地址）读出来，跟转发项匹配，如果有一个转发项的源地址跟组播组地址相同，则把这个数据报向出口集合中所有的接口转发（需要注意的是，在数据包发送出去之前），还需要进行一个RPF检查，只有通过了才转发，否则丢弃。
网络上所有的路由设备的三层组播转发项串接起来，就构成了一棵组播转发树
然而路由设备怎样知道从哪个接口进入的数据流是最近呢？支持组播的路由器每当接收到一个组播数据报，首先把组播数据报的源IP地址提取出来，然后根据这个源IP地址查自己的单播路由器，查找的结果是一个接口，如果该接口跟接收到报文的接口相同，则根据多播转发表来转发该组播数据报，如果不相同，则丢弃组播数据报。
1.4三层组播协议[2]
现在一个问题是：组播路由设备上用于组播数据转发的组播转发表的组播转发项是如何建立起来的？答案是组播路由协议。
目前常用的组播路由协议有DVMRP、PIM-DM、PIM-SM等。由于本单位使用的是锐捷三层交换机，支持的三层组播协议是PIM-DM、PIM-SM两种。本系统选择了PIM-DM协议实现三层组播。
2组播网的设计与实现[3]
鉴于单位网络通讯的基础设施已经规划建设完成，所以该组播网络就是在已经建设好的网络上规划完成。网络拓扑图如图1所示。图1
网络应用环境说明
1）S6806E与S4909_1、S4909_2、S3550-12SFP/GT、S3550-12GT交换机之间相连的端口设计为三层路由口；
2）S6806E与S4909_1、S4909_2、S3550-12SFP/GT、S3550-12G交换机之间运行单播动态路由协议：OSPF；
3）S6806E与S4909_1、S4909_2、S3550-12SFP/GT、S3550-12G交换机之间运行PIM-DM组播路由协议；
4）S6806E、S4909、S3550-12SFP/GT、S3550-12G交换机下连的交换机S2126G启用IGMP SNOOPING。其工作模式为：SVGL共享VLAN模式；
5）组播服务器接在三层交换机上，在本例中，以接在S3550-12SFP/GT上配置为例实现学校外语系网络课堂教学。
3交换机组播功能的配置
3.1 S6806E交换机组播功能配置
interface GigabitEthernet 2/1
ip pim
interface GigabitEthernet 2/2
ip pim
interface GigabitEthernet 2/3
ip pim
interface GigabitEthernet 2/4
ip pim
interface Vlan 1
ip pim
interface Vlan 30
ip pim
interface Vlan 40
ip pim
interface Vlan 50
ip pim
interface Vlan 60
ip pim
interface Vlan 70
ip pim
interface Vlan 80
ip pim
router ospf area 0.0.0.0
此处注入各网络
ip multicast-routing
3.2 S3550-12SFP/GT交换机组播功能配置
ip routing algorithm CRC32_UPPER
vlan 1
vlan 10
vlan 20
interface GigabitEthernet 2/1
ip pim
interface FastEthernet 1/1
switchport mode trunk
interface FastEthernet 1/2
switchport mode trunk
interface Vlan 1
ip pim
interface Vlan 10
ip pim
interface Vlan 20
ip pim
router ospf area 0.0.0.0此处注入各网络
ip multicast-routing
注：S4909_1、S4909_2、S3550-12G和S3550-12SFP/GT交换机的配置类似。
3.3 S2126G_1交换机组播功能配置
vlan 1
vlan 10
vlan 20
ip igmp profile 1
deny
interface fastEthernet 0/1
switchport access vlan 10
interface fastEthernet 0/2
switchport access vlan 20 i
nterface fastEthernet 0/24
switchport mode trunk
interface vlan 1
no shutdown
ip igmp snooping svgl profile 1
ip igmp snooping svgl
ip igmp snooping vlan 1 mrouter learn pim-dvmrp ip igmp snooping vlan 10 mrouter learn pim-dvmrp ip igmp snooping vlan 20 mrouter learn pim-dvmrp
ip igmp snooping vlan 1 mrouter interface fastEthernet 0/24
ip default-gateway 172.20.20.1
end
注明：S2126G_2、S2126G_3、S2126G_4、S2126G_5、S2126G_6、S2126G_7、S2126G_8交换机的配置和S2126G_1交换机配置类似。至此我们已经在单位三层交换上完成组播系统的配置实现。
参考文献：
[1] B. Fenner, H. He, B. Haberman RFC 4605 Internet Group Management Protocol (IGMP) /Multicast Listener Discovery (MLD)-Based Mul ticast Forwarding ("IGMP/MLD Proxying") 2006,8.
[2]梁娟,赵开新.IP组播技术及其应用[J].科技信息,2008,8.
[3]锐捷公司http://www.省略/.
[4]林洪艺,林聪仁.流媒体组播服务器的构建和软件开发,2008.
[5] http://technet.省略/zh-cn/library/cc730848(WS.10).aspx.
