文档介绍：组播技术在校园网应用中的探索
2010
提纲
校园网运用组播的背景
组播技术的结构
探讨组播技术在校园网中的应用
总结
校园网运用组播的背景
校园网的视频传输已经渗透到我们教学科研,工作学习,日常生活等各个方面,在视频点播,网络直播,视频会议等很多方面都有着广泛应用。而不断增长的视频传输需求给校园网带宽带来了压力。当今国内各高校千兆校园网早已普及,万兆主干校园网也有很多。良好的校园网硬件平台给了校园网视频传输技术更多的选择空间。IP单播,组播以及近些年流行的P2P流媒体传输都在不同方面有着广泛应用。而随着标清高清电视组播数据引入校园网,校园网视频点播流量成倍的增长的情况下,应用IP单播技术的视频点播不得不不断增加点播服务器和成倍占用网络带宽。为了缓解压力,更多更全面的在校园内运用组播技术提供视频服务提上了日程。如何合理的运用各种组播技术为校园网提供多种视频服务缓解成倍增长的服务器投资与带宽压力给我们提出了挑战。
本文通过上海交通大学校园网组播组网的应用; 项目实验受控组播在校园网中组网的应用以及校园无线网组播组网的构想来讨论未来校园网的组播技术应用的方向。
组播技术的结构
传统IP通信有两种方式:第一种是一台源 IP 主机与一台目的 IP 主机之间进行叫单播(unicast);第二种是一台源 IP 主机与网络中所有其它的 IP 主机之间进行叫广播(broadcast)。如将信息发送给网络中的多个主机而非所有主机,则要么采用广播方式,要么由源主机分别向网络中的多台目标主机以单播方式发送IP包。采用广播方式实现时,不仅会将信息发送给不需要的主机而浪费带宽,也可能由于路由回环引起严重的广播风暴;采用单播方式实现时,由于IP包的重复发送会白白浪费掉大量带宽,也增加了服务器的负载。所以,单播和广播通信方式不能有效地解决单点发送多点接收的问题。
组播(multicast)传输: IP 组播是指在 IP 网络中将数据包以尽力传送(best-effort)的形式发送到网络中的某个确定节点子集,这个子集称为组播组(multicast group)。IP 组播的基本思想是,源主机只发送一份数据,这份数据中的目的地址为组播组地址;组播组中的所有接收者都可接收到同样的数据拷贝,并且只有组播组内的主机(目标主机)可以接收该数据,网络中其它主机不能收到。
3 种传输方式的比较
单播
广播
组播
组播的特点
组播的技术结构特点:包括组播原理,组播成员管理,组播地址机制,组播路由协议组成。
组播组用 D 类 IP 地址( ~ )来标识。组播路由协议分为主机-路由器之间的协议,即组播成员管理协议,以及路由器-路由器之间协议,主要是各种路由协议。组成员关系协议包括 IGMP(互连网组管理协议);组播路由协议又分为域内组播路由协议及域间组播路由协议两类。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二层网络中的扩散,引入了 IGMP Snooping 等二层组播协议。
探讨组播技术在校园网中的应用
通过上海交通大学校园网组播组网来讨论未来校园网组播技术的应用方向。
项目实验受控组播在校园网中组网的应用来讨论未来校园网组播技术的应用方向
上海交通大学无线网组播组网的构想来讨论未来校园网组播技术的应用方向
通过上海交通大学校园网组播组网来讨论未来校园网组播技术的应用向
上海交大校园网运用单播提供视频点播的情况:大量的用户经常要在大致相同的时间里访问相同的信息,如果使用单播,网络带宽的消耗就会呈线性增长。如果视频网使用单播传送机制, 随着同需求用户的增长, 需要不断增加视频发送服务器的能力和数量以满足连接用户的增长。当服务器负载增加到一定程度,服务器就不能再发出信息流。现在在引入标清高清视频流的背景下,上海交大成倍增长的校园视频点播需求,使网络中心不断增加新服务器与升级学生用户楼的上行带宽。在重大的体育赛事时,几个学生区2G上行经常被单播点播流量跑满。
上海交大校园的IPv4组播组网情况如图所示:
将校园网作为一个自治域进行组播组网,在电信楼的核心路由器上启用PIM-SM(Protocol Independent Multicast Sparse Mode)组播路由协议将其作为RP,其它剩下的主干节点和其下的3层设备都启用PIM-SM协议,2层设备则启用IGMP Snooping。
上海交大校园网全面推广组播应用的工作
为了缓解这样的压力,上海交大启动了全校范围的带宽升级与组播应用的工作。首先在全校范围内升级了学生网主干设备与升级扩容了多条万兆链路,用于支持IPv4/