| 1 IP多播的发展
随着计算机、网络技术的飞速发展，用户对交流质量日益苛求，对网络带宽的需求呈现直线上升趋势。用户的需求已经不再仅仅局限于简单的语音、数据通信，集语音、数据、图像为一体的多媒体视频通信时代已经来临。以Apple、Cisco、Kasenna、Sun五家公司为代表的ISMA联盟（Internet流媒体联盟）的成立，宣告了视讯通信新纪元的诞生。
据Perey Research的预测，到2003年，全球的互联网视频市场将达400亿美金。巨大的市场利润空间也必然带来行业的激烈竞争。视频通信已经掀起通信产业的大洗牌，各路诸侯风起云涌，逐鹿中原，老牌电信运营企业已经不可能独步天下，网络经营与内容经营的经营剥离已经是不争的事实。如何面对新的机遇，利用自身的网络资源，强强联手，带动宽带网络运营的良性循环是电信运营商必须考虑的问题。对于运营商而言，是考虑如何使网络带宽得到最大的利用率，以获得最大的网络带宽的利润空间；对内容提供商而言，是考虑如何提供尽善尽美的视频服务，又不需要购置昂贵的服务器，以获得最大的内容服务的利润空间。实践证明，IP多播能从本质上减轻网络及服务器负荷，符合新一代的网络运营模式。
2 IP多播的应用现状
传统的单播通信的发送者和接收者是一对一的关系，而多播通信的接收者和发送者可以形成多种关系：一对多、多对一、多对多。正是这种丰富的通信关系，使多播可以提供许多单播通信无法支持的宽带业务。从目前的多播应用来看，主要是一对多的应用，但是随着宽带应用的发展，会出现更多的多对多的应用，例如多媒体会议、并发处理、协同工作、远程学习、股票交易、多方互动视频游戏等。
目前许多电信运营商已开始了相关的多播实验，有美国的Sprint网络公司、美国的UUNET、台湾的中华电信等，Sprint、UUNET都是通过MBONE来进行多播实验的。主要应用是网络电视及网络教学、视频会议、实况转播、MFTP等。
中国电信在北京、上海、广州、河南四个省市也开始了组播实验，实验应用初期以网络电视和视频会议为主。
一些ICP也开展了相关的一些应用，如全景公司的网上路演，YAHOO公司的音乐服务。
3 多播相关技术
1.. 多播地址
多播地址用来标识任意一组主机组。多播地址分为多播IP地址和多播MAC地址。
IANA把D类地址空间分配给IP组播，其范围从224.0.0.0到239.255.255.255。224.0.0.1到224.0.0.255的地址，IANA保留作为路由协议及其他低级维护协议使用。239.0.0.0到239.
255. 255.255被用作本地多播地址，只在本地使用，不能对外进行广播。其余多播地址作为用户多播地址，在使用时需要到IANA进行申请。
多播MAC地址分为以太网、FDDI和令牌环MAC多播地址。以太网多播MAC地址由48位组成，具体组成结构如图1所示。
2..多播分布树
在多播网络中，通过多播分布树来传播多播信息。多播分布树有两种：源树，也称为最短路径树SPT（Shortest Path
Tree）以及共享树RPT（Rendenzvous Point Tree）。
不同的多播协议采用不同的分布树转发多播信息。
SPT树采用记号（S，G）来标识，它以多播源为树根形成到各个接收站点的多播分布树，每个单独的多播源都有各自独立的SPT树。
RPT树采用记号（*，G）来标识，它以某些集合点作为树根形成到各个接收站点的多播分布树，所有的多播源都使用相同的RPT树。
3. 多播转发
多播信息包的转发机制和单播的转发机制不同。单播转发根据目的地址进行寻址，查找路由表寻找下一跳的转发出口。多播转发不能根据目的地址进行，因为一个多播组中有多个组成员。多播协议采用逆向路径转发RPF（Reverse
Path Forwarding）机制。不同的协议使用不同的分布树，多播协议通过检查到达的信息是否在可返回分布树根的接口上到达，决定是否进行转发。
4. 相关的多播协议
多播协议标准组织是INTERNET工程任务小组（IETF）。多播协议从结构上划分主要分为三部分：主机和路由器之间建立及维护多播成员关系的协议—互联网组管理协议（IGMP）；多播路由器之间构造多播分发树的协议—多播路由协议；路由器和交换机之间控制多播扩散的协议—CGMP、IGMP
Snoopping。
IGMP目前已经有三个版本，IGMP V3是草案标准。主机通过IGMP协议通知路由器希望成为哪一个多播组的成员。IGMP采用查询—响应模式，协议采用well-know多播地址，为224.0.0.1和224.0.0.2。
多播路由协议分为域内协议和域间协议。域内协议主要有DVMRP、MOSPF、CBT、PIM，其中PIM是一个比较稳定，使用广泛的协议。域间多播路由协议主要有MBGP、MSDP、BGMP、MASC，其中MBGP和MSDP受到了广泛的使用，而BGMP和MSAC是两个新开发的协议，BGMP是为了扩充路由选择协议的功能而提出来的，MASC是为了完成多播地址的自动分配。
中国电信多播实验所用域间路由协议为MBGP和MSDP，域内路由协议为PIM。
4 设计多播网络需要考虑的问题
1. 二层网络的多播扩散问题
在二层网络中由于交换机无法确定哪一个端口有多播成员，会引起多播信息广播到交换机的所有端口。为了有效控制多播在二层网络中的扩散问题，提出了IGMP
Snoopping、CGMP（Cisco专有协议）等解决措施。但是，当交换机实现IGMP Snoopping时只是简单的二层设计，而未使用具有第三层意识的专用芯片，则交换机的性能会受到非常大的影响。例如，如图2所示的网络结构。
由于多播信息源直接接到低端二层交换机，该交换机不具备第三层意识的IGMP Snoopping 功能，造成多播信息在这个交换机中泛滥，交换机的性能急剧下降，必然引起多播信息包的丢失。同时路由器A、B、C通过一台核心交换机进行连接，核心交换机将多播信息传送到所有的路由器中，路由器不得不接收不必要的多播信息（多播路由器必须不加选择地接收所有来自本地局域网多播帧），这使得路由器的性能也受到了影响。这样，必然造成接收端接收效果不理想。
因此，对上述网络结构进行如下改进：
（1） 将低端二层交换机改为高端二层交换机，启动具有第三层意识的IGMP Snoopping，防止多播信息泛滥。
（2） 将路由器A连接到路由器C，通过多播路由协议拒绝不必要的多播信息。
（3） 路由器B、C中配置ip mroute-cache，使路由器不必要进入进程级处理不想要的信息包，快速丢弃不想要的信息包，改善路由器的性能。
2. 调头路由器问题
在PIM-SM网络中，SPT路径和共享树路径在网络中某一点汇合时就会出现调头路由器的问题。如果用以太网方式连接多台PIM-SM路由器，经常会出现这种情况。网络中出现这种情况时，一定要防止直连多播成员的路由器切换到SPT树，否则会造成调头路由器不启动PROXY—加入消息，使信息源的信息不能正确传播到接收者。因此，在这种情况下，应该在PIM路由器中将SPT-Threshold设置为无限大。
3. RP的问题
在PIM-SM网络中有一个很重要的问题就是RP的部署问题。一般情况下主要有以下几种方式：
静态RP(Static RP)；
自动RP（Auto-RP）；
自举路由器（BSR）。
不管使用哪种方式进行RP的配置，都需要考虑维护的便利性、配置的冗余性、安全的健壮性。
由于静态RP不利于维护管理，在大型多播网络设计时一般采用自动RP方式和自举路由器方式。
在部署RP时，必须考虑合理设置RP的宣告范围，既要能使RP宣告到达网络中的所有节点又要防止RP宣告溢出网络边界，对其他网络造成RP欺骗发生。一般采用如下的方法：
（1） 将RP的宣告范围设置到网络的最大直径，使网络中的每一台路由器都能够接收到RP宣告。
（2） 在网络的边界设置过滤器防止本网络的RP宣告溢出网络边界
（3） 在网络的RP映射代理中设置进入过滤器，防止其他网络的非法宣告进入本网络。
（4） 本网络使用静态RP配置，其他网络使用自动RP部署，在缺省情况下，自动RP的宣告比静态RP配置的优先级高，在这种情况下，为防止其他网络的非法RP宣告，可使用ip
pim accept-rp及ip pim rp-address override来防止RP的欺骗。
5 多播网络存在的问题
多播网络作为一个可运营的网络还存在许多问题。
1． 技术协议上主要有如下的问题
（1）IGMP V2没有对用户加入/离开多播进行严格规定，无法控制任意主机对某个多播组发送恶意信息包，在IGMP V3中对这方面加强了控制，但IGMP
V3要成为实际标准还需要一段时间。
（2）虽然MBGP和MSDP结合可以提供跨域的多播功能，但是域间多播协议在在共享树方面依然需要改变，BGMP提出了双向共享树的概念，可以使多播数据同时在共享树上行、下行同时传送。
（3）协议没有有效的手段控制多播信息的传播方向和范围。
2．业务实施方面主要有如下的问题
（1） 依赖于多播技术提供的内容服务在深度和广度上还需要进行开发，提供一种切实可行的商业模式还不成熟。
（2） 多协议缺乏对用户的有效管理功能，需要开发专门的应用软件对用户进行管理、认证。
（3） 有灵活的计费策略，需要进行进一步开发，并且需要和现有的计费平台进行平滑的连接。
（4） 作为运营商为提供更丰富的宽带业务，必须加强与ICP的合作，需要在业务管理上提出更开放的框架接口。
6 结束语
在网络的应用空间，组播将会发挥其不可替代的作用，为我们带来更动人心魄的宽带互动业务,我们希望这一天会很快来临。
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作者简介：
赵印茹 1998年毕业于哈尔滨工业大学，硕士研究生。现任职于北京电信网络局，主要从事系统集成的工作。
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