IP多播技术及其应用(2)

当多播组在网络中集中分布或者网络提供足够大带宽的情况下，密集模式多播路由协议是一个有效的方法，当多播组成员在广泛区域内稀疏分布时，就需要另一种方法即稀疏模式多播路由协议将多播流量控制在连接到多播组成员的链路路径上，而不会“泄漏”到不相关的链路路径上，这样既保证了数据传输的安全，又能够有效的控制网络中的总流量和路由器的负载。

（1）基于核心树的多播协议 （CBT）

和DVMRP和MOSPF为每个“发送源、目的组”对构建最短路径树不同的是，CBT协议只构建一个树给组中所有成员共享，这个树也就被称为共享树。整个多播组的多播通信量都在这个共享树上进行收发而不论发送源有多少或者在什么位置。这种共享树的使用能够极大的减少路由器中的多播状态信息。

CBT共享树有一个核心路由器用来构建这个树。要加入的路由器发送加入请求给这个核心路由器。核心路由器接收到加入请求后，沿反路径返回一个确认，这样就构成了树的一个分枝。加入请求数据包在被确认之前不需要一直被传送到核心路由器。如果加入请求包在到达核心路由器之前先到达树上的某个路由器，该路由器就接收下这个请求包而不继续向前发送并确认这个请求包。发送请求的路由器就连接到共享树上了。 CBT将多播流量集中在最少数量的链路而不是在一个基于发送源的共享树上。集中在核心路由器上的流量可能会引起多播路由的某些问题。某些版本的CBT支持多个多播核心的使用，和单个多播核心相比多核心更能达到负载平衡。

（2）独立多播稀疏模式协议 （PIM-SM）

和CBT相似，PIM-SM被设计成将多播限制在需要收发的路由器上。PIM-SM围绕一个被称为集中点（RP：Rendezvous Point）的路由器构建多播分布树。这个集中点扮演着和CBT核心路由器相同的角色，接收者在集中点能查找到新的发送源。但是PIM-SM比CBT更灵活，CBT的树通常是多播组共享树，PIM-SM中的独立的接收者可以选择是构建组共享树还是最短路径树。

PIM-SM协议最初先为多播组构建一个组共享树。这个树由连接到集中点的发送者和接收者共同构建，就像CBT协议围绕着核心路由器构建的共享树一样。这共享树建立以后，一个接受者（实际上是最接近这个接收者的路由器）可以选择通过最短路径树改变到发送源的连接。这个操作的过程是通过向发送源发送一个PIM加入请求完成的。一旦从发送源到接收者的最短路径建立了，通过RP的外部分枝就被修剪掉了。

四、IP多播路由中的隧道传输机制

多播中的隧道概念指将多播包再封装成一个IP数据包在不支持多播的互联网络中路由传输。最有名的多播隧道的例子就是MBONE（采用DVMRP协议）。在隧道的入口处进行数据包的封装，在隧道的出口处则进行拆封。在达到本地全IP多播配置传输机制上，隧道机制非常有用。

五、IP多播技术的应用

IP多播应用大致可以分为三类: 点对多点应用，多点对点应用和多点对多点应用。

1．点对多点应用

点对多点应用是指一个发送者，多个接收者的应用形式，这是最常见的多播应用形式。典型的应用包括：媒体广播、媒体推送、信息缓存、事件通知和状态监视。

媒体广播：如演讲、演示、会议等按日程进行的事件。其传统媒体分发手段通常采用电视和广播。这一类应用通常需要一个或多个恒定速率的数据流，当采用多个数据流（如语音和视频）时，往往它们之间需要同步，并且相互之间有不同的优先级。它们往往要求较高的带宽、较小的延时抖动，但是对绝对延时的要求不是很高。
媒体推送：如新闻标题、天气变化、运动比分等一些非商业关键性的动态变化的信息。它们要求的带宽较低、对延时也没有什么要求。

信息缓存：如网站信息、执行代码和其他基于文件的分布式复制或缓存更新。它们对带宽的要求一般，对延时的要求也一般。

事件通知：如网络时间、组播会话日程、随机数字、密钥、配置更新、有效范围的网络警报或其他有用信息。它们对带宽的需求有所不同，但是一般都比较低，对延时的要求也一般。

状态监视：如股票价格、传感设备、安全系统、生产信息或其他实时信息。这类带宽要求根据采样周期和精度有所不同，可能会有恒定速率带宽或突发带宽要求，通常对带宽和延时的要求一般。

2．多点对点的应用

多点对点应用是指多个发送者，一个接收者的应用形式。通常是双向请求响应应用，任何一端（多点或点）都有可能发起请求。典型应用包括：资源查找、数据收集、网络竞拍、信息询问和Juke Box。

资源查找：如服务定位，它要求的带宽较低，对时延的要求一般。

数据收集： 它是点对多点应用中状态监视应用的反向过程。它可能由多个传感设备把数据发回给一个数据收集主机。带宽要求根据采样周期和精度有所不同，可能会有恒定速率带宽或突发带宽要求，通常这类应用对带宽和延时的要求一般。

网络竞拍：拍卖者拍卖产品，而多个竞拍者把标价发回给拍卖者。

信息询问：询问者发送一个询问，所有被询问者返回应答。通常这对带宽的要求较低，对延时不太敏感。

Juke Box：如支持准点播(Near-On-Demand)的音视频倒放。通常接收者采用“带外的”协议机制（如HTTP、RTSP、SMTP，也可以采用组播方式）发送倒放请求给一个调度队列。它对带宽的要求较高，对延时的要求一般。

3．多点对多点的应用

多点对多点应用是指多个发送者和多个接收者的应用形式。通常，每个接收者可以接收多个发送者发送的数据，同时，每个发送者可以把数据发送给多个接收者。典型应用包括：多点会议、资源同步、并行处理、协同处理、远程学习、讨论组、分布式交互模拟（DIS）、多人游戏和Jam Session等。

多点会议: 通常音/视频和文本应用构成多点会议应用。在多点会议中，不同的数据流拥有不同的优先级。传统的多点会议采用专门的多点控制单元来协调和分配它们，采用多播可以直接由任何一个发送者向所有接收者发送，多点控制单元用来控制当前发言权。这类应用对带宽和延时要求都比较高。

资源同步：如日程、目录、信息等分布数据库的同步。它们对带宽和延时的要求一般。
并行处理：如分布式并行处理。它对带宽和延时的要求都比较高。
协同处理：如共享文档的编辑。它对带宽和延时的要求一般。
远程学习：这实际上是媒体广播应用加上对上行数据流（允许学生向老师提问）的支持。它对带宽和延时的要求一般。
讨论组：类似于基于文本的多点会议，还可以提供一些模拟的表达。
分布式交互模拟（DIS）：它对带宽和时延的要求较高。
多人游戏: 多人游戏是一种带讨论组能力的简单分布式交互模拟。它对带宽和时延的要求都比较高。
Jam Session：这是一种音频编码共享应用。它对带宽和时延的要求都比较高。

IP多播带入了许多新的应用并减少了网络的拥塞和服务器的负担。目前IP多播的应用范围还不够大，但它能够降低占用带宽，减轻服务器负荷，并能改善传送数据的质量，尤其适用于需要大量带宽的多媒体应用，如音频、视频等。这项新技术已成为当前网络界的热门话题，并将从根本上改变网络的体系结构。