组播技术概论
一. 组播技术的前景及应用
在宽带网络的建设和运营中，业务是先导，是核心已成为不争的事实，其中组播业务作为最具潜力的未来业务之一，已经得到了前所未有的重视。随着宽带技术的不断发展，FTP，HTTP，SMTP等传统的数据业务已经无法满足人们对信息的需求，而视频点播，远程教学，新闻发布，网络电视等将成为各大运营商争相发展的新型业务。
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，可能有成千上万个，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，按照下面的思路：
1. 在媒体流服务器上启动媒体流播放进程，作为服务器；
2. 客户端每当想接受某个媒体流服务器的数据的时候，通过给出该媒体流服务器的IP地址，来跟该
媒体流服务器建立连接（比如，TCP 连接等）;
3. 媒体流服务器维护一个客户列表，采用轮循的方式向每个客户发送媒体流。
不难看出，这样的解决方案有两个缺陷
1. 客户数目很大的时候，媒体流服务器就有可能承受不了，因为这种 媒体流跟传统的窄带业务（比
如HTTP等）不同，它需要很高的带宽来传输，而且服务器还必须维护每个客户的信息；
2. 严重浪费网络资源，相同的数据可能在网上传播了很多次，在一些带宽较低的链路上，可能引起
严重的通信瓶径。
在这个时候，我们自然而然的想起了组播。这种技术最适合上面的这些新型业务。因为组播通信有下列优点：
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，即使有成千上万个客户端;
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即可。
二. 组播的体系结构
组播协议分为主机-路由器之间的组成员关系协议和路由器-路由器之间的组播路由协议。组成员关系协议包括IGMP(互连网组管理协议)。组播路由协议分为域内组播路由协议及域间组播路由协议。域内组播路由协议包括PIM-SM、PIM-DM、DVMRP等协议，域间组播路由协议包括MBGP、MSDP等协议。同时为了有效抑制组播数据在链路层的扩散，引入了IGMP Snooping、HGMP等二层组播协议。
其中IGMP负责建立并且维护路由器直联网段的组成员关系信息。域内组播路由协议根据IGMP维护的这些组播组成员关系信息，运用一定的组播路由算法构造组播分发树进行组播数据包转发。域间组播路由协议在各自治域间发布具有组播能力的路由信息以及组播源信息，以使组播数据在域间进行转发。
三. 组播IP地址
IP组播地址用于标识一个IP组播组。IANA把D类地址空间分配给IP组播，其范围是从224.0.0.0到239.255.255.255。如图1所示(二进制表示)，IP组播地址前四位均为1110。
八位组（1）
八位组（2）
八位组（3）
八位组（4）
1110XXXX
XXXXXXXX
XXXXXXXX
XXXXXXXX
图1 D类组播地址
在所有的D类IP地址中又进行了如下的划分：如图2所示
图2 组播地址划分
不难看出，从224.0.0.0至224.0.0.255被IANA保留为网络协议使用，例：
244.0.0.1 全主机组
244.0.0.2 全多播路由器组
244.0.0.3 全DVMRP路由器组
244.0.0.5 全OSPF路由器组
在这一范围的多播包将不会被转发出本地网络，也不会考虑多播包的TTL值。地址从239.0.0.0至239.255.255.255作为管理范围地址，保留为私有内部域使用。
如图3所示，以太网和FDDI的MAC地址01:00:5E:00:00:00到01:00:5E:7F:FF:FF用于将三层IP组播地址映射为二层地址，即IP组播地址中的低23位放入IEEE MAC地址的低23位。IP组播地址有28位地址空间，但只有23位被映射到IEEE MAC地址，这样会有32个IP组播地址映射到同一MAC地址上。
图3 组播地址映射
四. 组播运营现状
随着宽带网络的日益普及，宽带上网人数也迅速膨胀，据统计，到目前为止宽带接入用户已达####，通过专线、DSL技术以及光纤以太网等多种接入方式提供两兆、百兆甚至千兆的宽带业务已成为了现实，而仅仅依靠传统的浏览已无法利用如此大的带宽，致使骨干网的流量只有20%-30%。面对网络带宽和用户数量都已初具规模的现状，如何区发展能够产生利润的“KILLER APPLICATONG”尤其是组播业务就成了当务之急，可喜的是在CHINA NET上已经开始了组播的测试，不久将推出相应业务。但是我们也必须看到，目前组播的运营还存在一定的困难，主要是缺乏有效的用户管理功能，具体表现为：
1. 认证难：组播协议并没有提供用户认证功能，用户可以随意的加入和离开。
2. 计费难：组播协议没有涉及计费部分，加上组播源无法得知用户何时加入和离开，也无法统计某个
时间到底有多少用户在收看组播节目，因此无法进行准确的计费。
3. 管理难：组播源缺乏有效的管理手段去控制组播信息再网上传递的范围和方向。
所有的困难表明，目前迫切需要对组播功能进行优化和改进，使之能够适应目前的运营现状，因此可控组播便应运而生。
组播的业务管理—可控组播
可控组播主要包含信源控制、用户控制以及安全控制三个方面：
信源控制：
信源管理是指在组播流进入骨干网络前，组播业务控制设备区分合法和非法的媒体服务器，转发合法的组播信息流，阻断非法的组播信息流。同时对于信源发出的组播流量进入网络的速度（CAR）及优先级（MARK）进行控制。从而控制组播业务的开通、类型、带宽和对非法信源的过滤。
在网络规模比较大的情况下，手工配置信源管理信息的工作将变得非常复杂，阻碍网络的发展。为了解决上述问题，华为公司采用iTellin/QUIDWAY业务管理平台实现组播信源管理。可以很容易完成信源管理配置，增加和删除信源控制表项，保证整个网络表项的一致性。如图4所示：
图4 组播信源管理
用户控制：
用户控制是指二层设备首先根据WEB、802.1X和PPPOE等认证方式对用户的组播权限进行验证。如果验证通过，则二层设备接收用户的IGMP加入/离开的信息，并建立相应的转发表项，允许用户接收组播流量。否则，丢弃用户的IGMP报文，禁止用户接收组播流量。
并且认证通过后，iTellin/QUIDWAY业务管理平台可以为该用户建立一个组播访问规则表项，用户只能访问授权的组播服务。当用户加入某个组播组，二层设备首先到QUIDWAY业务管理平台进行用户的业务认证。如果认证通过，二层设备生成到用户的组播通道；否则禁止用户加入。其认证计费流程如图5所示：
图5 用户认证计费流程
因此，二层设备、QUIDWAY业务管理系统结合起来，可以在全网范围内进行用户认证、授权，入图6所示：
安全控制：
在标准的组播中，接受者可以加入任意的组播组，也即组播树的分支是不可控，信源不知道组播树的范围与方向，安全性较低。为了实现对一些较重要的信息的保护，需要控制其扩散范围的，华为的静态组播树满足此需求。实现静态组播树的配置，满足高价值用户的安全需求。静态组播树就是组播树事先配置，控制组播树的范围与方向，不接收其他动态的组播成员的加入，这样能使组播信源的报文在规定的范围内扩散。如图7所示
五. 展望
随着宽带化成为建设信息高速网络架构的重点，许多企业网都实现了宽带化，架构了以IP为基础的无阻塞数据承载平台。
网络的宽带化不仅是为了让人们在宽阔的信息高速公路上更顺畅地进行交流，而且人们越来越希望宽带网络带来更直观更丰富的多媒体信息表现。组播技术为多媒体业务的开展提供了传送技术的基础。组播的域内技术已基本成熟，域间技术还在不断完善。
基于组播技术可以开展包括流媒体、视讯在内的各种宽带增值业务。业务的顺利开展依赖于有效的业务管理、监控。作为组播国标制定的主要承担单位，华为公司将努力推动组播技术的发展，并结合我们在业务运营管理方面的理解和经验积累，提供不断完善的可管理的受控组播解决方案。
