一、二 组播的基础

1 1。组播的工作原理

组播是一个发送者或多个发送者将数据同时发送给一组（多个）接受者而且只用发送一份数据，数据在传送过程中组播路由器会将数据复制传送给需要数据的主机。相比较，单播是一个发送者将数据同时发送个一个接受者，如果要发个多个接收者，就的将数据同时发送多份，显然这将占用大量带宽。而广播虽然也能同时发送给多个接收者并且数据也是单一发送的，但接受者只能是全体网络而且路由器和交换机都不会转发广播，所以组播既可以发送给特定的一组成员也可以在大型网络中使用而且对带宽的占用也是很小的。

2.组播的缺点

虽然组播的优点比较明显，但也存在缺点，最大的缺点是组播是基于UDP传送的，所以它无法对网络的拥塞进行控制，而且在传送过程中容易出现乱序的问题

3.组播组

收受数据的主机必须是组成员而发送者不必是，而且是全体组成员都会收到发往该组的数据

2 4.组播地址

组播的地址是保留的D类地址从224.0.0.0—239.255.255.255，而且一些地址有特定的用处如，224.0.0.0—244.0.0.255只能用于局域网中路由器是不会转发的，并且224.0.0.1是所有主机的地址，224.0.0.2所有路由器的地址，224.0.0.5所有ospf路由器的地址，224.0.13事PIMv2路由器的地址；239.0.0.0—239.255.255.255是私有地址（如192.168.x..x）；224.0.1.0—238.255.255.255可以用与Internet上的。

2层的MAC地址是如何与3层的IP地址进行映射的呢？通过将MAC地址的前25位强行规定位0100.5e，而后23位对应IP地址的后23位，而组播IP地址的前4位均相同如：

IP地址： 1110yyyy.yxxxxxxx.xxxxxxx.xxxxxxxx

MAC地址： 00000001.00000000.01011110.0xxxxxxx.xxxxxxx.xxxxxxxx

显然有32个IP地址（有5个y可以不一样）对应一个MAC地址，所以要避免在同一网络中使用的多个组播IP地址对应一个MAC地址。

3 5.IGMP

当主机要加入一个组播组是，主机就会发送一个IGMP的report来加入一个组播组，而要保持组播组就需要路由器定期（每隔60s）来发送一个查询，如果还有主机在组中，主机就会对查询作出一个应答，路由器就会保持组数据的传输，但如果组中已经有一个成员做出了应答，那么其他成员就会通过一个抑止技术，来抑止自己的应答，相当于只有一个主机做出了应答。

在IGMPv1中，当一个主机要离开一个组时，它是不会通知路由器的，路由器通过3次查询都没有应答来知道该主机已经来开组了，就不在传输该组的数据，这样一来，路由器知道主机离开组播组就存在延时，所以在IGMPv2中，当主机要离开时就会发送一个消息通知路由器，路由马上就会发送一个查询看还有没有其他的成员如果没有了就马上停止该组数据的传输

4 6.组播树

a 在单播模型中，数据包通过网络沿着单一路径从源主机向目标主机传递，但在组播模型中，组播源向某一组地址传递数据包，而这一地址却代表一个主机组。为了向所有接收者传递数据，一般采用组播分布树描述IP组播在网络里经过的路径。 组播分布树有四种基本类型：泛洪法、有源树、有核树和Steiner树。 洪泛法（Flooding） 这是最简单的向前传送组播路由算法，并不构造所谓的分布树。其基本原理如下：当组播路由器收到发往某个组播地址的数据包后，首先判断是否是首次收到该数据包，如果是首次收到，那么将其转发到所有接口上，以确保其最终能到达所有接收者；如果不是首次收到，则抛弃该数据包。 洪泛法的实现关键是“首次收到”的检测。这需要维护一个最近通过的数据包列表，但无需维护路由表。它适合于对组播需求比较高的场合，并且能做到即使传输出现错误，只要还存在一条到接收者的链路，则所有接收者都能接收到组播数据包。然而，洪泛法不适合用于Internet，因为它不考虑链路状态，并产生大量的拷贝数据包。此外，对于高速网络而言，“首次收到”列表将会很长，占用相当大的内存；尽管它能保证不对相同的数据包进行二次转发，但不能保证对相同数据包只接收一次。 有源树 有源树也称为基于信源的树或最短路径树（Shortest Path Tree：SPT）。它是以组播源为根构造的从根到所有接收者路径都最短的分布树。如果组中有多个组播源，则必须为每个组播源构造一棵组播树。由于不同组播源发出的数据包被分散到各自分离的组播树上，因此采用SPT有利于网络中数据流量的均衡。同时，因为从组播源到每个接收者的路径最短，所以端到端（end-to-end）的时延性能较好，有利于流量大、时延性能要求较高的实时媒体应用。SPT的缺点是：要为每个组播源构造各自的分布树，当数据流量不大时，构造SPT的开销相对较大。

b 共享树 共享树也称RP树（RPT），是指为每个组播组选定一个共用根（汇合点RP或核心），以RP为根建立的组播树。同一组播组的组播源将所要组播的数据单播到RP，再由RP向其它成员转发。目前，讨论最多同时也是最具代表性的两种共享树是Steiner树和有核树（CBT）。
Steiner树是总代价最小的分布树，它使连接特定图（graph）中的特定组成员所需的链路数最少。若考虑资源总量被大量的组使用的情况，那么使用资源较少最终就会减少产生拥塞的风险。Steiner树相当不稳定，树的形状随组中成员关系的改变而改变，且对大型网络缺少通用的解决方案。所以Steiner树只是一种理论模型，而非实用工具。目前，出现了许多Steiner树的次优启发式生成算法。 有核树是由根到所有组成员的最短路径合并而成的树。A. Ballardie在1997年9月的《基于核的组播路由体系结构》（Core Based Trees (CBT) Multicast Routing Architecture）(RFC2189和RFC2201)中介绍了有核树。关于它的进一步讨论见下文。 共享树在路由器所需存储的状态信息的数量和路由树的总代价两个方面具有较好的性能。当组的规模较大，而每个成员的数据发送率较低时，使用共享树比较适合。但当通信量大时，使用共享树将导致流量集中及根（RP）附近的瓶颈。

5 8.组播的转发

单播只关心下一跳在那里，而组播只关心数据从那里来的，所以router用RPF（Reverse Path Forward: RPF）对数据进行检查看是否进行转发，如果router的接收数据端口是数据源到该端口的最短路径，则转发该数据如果不是则丢掉

三、 三 PIM

1．PIM－DM

向下传输，流量会贯穿整个网络，在不需要接受数据的节点路由器会进行裁减，支持所有的路由协议，应用于试验网络和路由器测试

2．PIM－SM

采用注册的方法，如果接收者要接收数据它必须先到在RP上先注册然后RP会建立一个share tree，建立到source的最短路径，和到receiver的最短路径，最后会建立source到receiver的最短路径。