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多播的实现和需要注意的问题

来源:未知 编辑:admin 时间:2019-06-26

  网络中存在三种传输概念,单播,多播,广播,单播和广播大家可能都很了解,单播,连接的建立是一对一的,广播则是向一个网络内所有用户发送。

  前段时间研究了一小段时间的网络多播问题,自己很有感触,把自己的经历写出来,希望有需要的可以少走一些弯路。

  网络中存在三种传输概念,单播,多播,广播,单播和广播大家可能都很了解,单播,连接的建立是一对一的,广播则是向一个网络内所有用户发送。

  其实我个人觉得,单播多播都可以看错是某种意义上的广播,单播可以理解为网络只有一个用户,多播则可以理解为是受限制的一组广播用户(指定的一组用户)。

  多播只会由感兴趣的端口接收,他是怎么知道这些端口的呢?这里就要说D类地址了。这里一定要理解一个概念:多播组。多播的数据是定向的发给一个多播组的,这样凡是多播组内的成员就会收到数据,有人问了,网络上有那么多多播组,是怎么知道要发给哪个组。这里就是D类地址了,D类地址充当了多播组的标识,记住,仅仅是标识。可以理解为,多播组的目的地址,多播组的ID。所有的主机可以选择加入多播组,也就是被标记为一个该多播组的一个ID。如何加入多播组是技术问题,我们后面讲。

  那么接下来的问题是,分布在全球的这么多台主机,如果美国的一台主机加入了这个多播组,英国的一个主机也加入了同样一个多播组,而我源头是中国这边的主机,那么他怎么发过去呢?

  需要考虑的问题,数据包如何到达子网路由器(主机-路由器之间的组成员关系协议),数据包如何在公网内路由(路由器-路由器之间的组播路由协议)(转发规则),数据如何被目的子网路由器接受并转发。

  首先,这个数据包要能到达你所在的子网的路由器,这一步如何实现的?答案,是IGMP协议。

  IGMP(Internet Group Management Protocol),看名字就可以看出是因特网组播管理协议。是主机与路由器之间唯一的信令协议。目前有三个版本,V1,V2,V3(不同之处主要是V1,V2,V2是主动离开组播组,V1则是不会主动离开).通过用wireshark软件抓包测试,你会发现,目前网络上大部分是V2版本的组播协议包。主机向本地路由器发送一个IGMP,加入相对应的组播(组播地址端口,自己定义)。这样主机是可以加入组播了,但是到来的组播数据包是如何知道数据包要发给谁呢?还是IGMP!当发现有数据包来的时候,本地路由器向本地子网内的主机发送一个查询报文(IGMP),加入了多播组的主机则会发送一个回复给路由器(IGMP包),那后面就会转发此数据包了。如果主机要离开组播组怎么办呢?也是IGMP!主机只需要向路由器发送一个离开的消息(IGMP包)给路由器就可以了。

  数据发送到路由器后,路由器根据什么将数据包转发到其他路由器呢(公网内路由器的转发)?答案是:域内组播路由协议及域间组播路由协议。其实个人感觉不需要区分这个域间和域内路由,我们只需要关心,数据包可以在因特网上自由转发就可以了。这里需要知道的是两个域内路由协议,PIM-SM,PIM-DM,DVMRP(主要区别是密集模式和稀疏模式区别)。路由器间的转发需要的是这几个路由协议,原理在网上一搜一大堆,我就不讲了。这几个协议主要在转发,邻居发现什么的有些区别,比如说剪枝策略。

  组播的转发利用了一个叫逆向路径转发策略(RPF),RPF协议决定是否转发次数据包以及丢弃掉。

  路由器检查到达组播包的源地址,如果信息包是在可返回源站点的接口上到达,则RPF检查成功,信息包被转发如果RPF检查失败,丢弃信息包。

  大家这个时候可能对这个有些概念,组播说的也很神乎,比如很省带宽,毕竟是一发多,只需要发送一份,但是可以很多都接受。比单播好用多了,那你可能会问,那组播的应用应该很广了?答案是肯定的,组播的应用很多,比如多媒体会议,联网游戏等。但是有个问题目前确实致命的!应用的条件:路由器没有开启这个功能!

  大致可以说一下组播路由的过程,数据包从源端口出发,经路由器转发(这个应该是所有路由器都会经过,可是所有哦),然后到达有目的组播的成员则转发给他。这个时候你可能会发现一个问题,如果组播大规模应用的话,那网络上这种数据包会非常多,毕竟谁都可以创建组播组,然后发送,路由器是要进行转发的。

  我自己本来也是想实现一个组播功能的类似于视频会议的应用的,但是测试的时候发现,数据包就是冲不出去内网,只能在局域网内转(局域网内可以收到)。后来发现是路由器虽然有这个功能,但是默认都给关闭了。记得当时查这个资料的时候,在一个路由器管理员配置的一个BBS,上面一个人发帖,有人回答说:管理员如果开启这个功能,那只能说有病。足可以看出,目前路由器对组播支持的尴尬处境。

  所以这里只是提醒一下做这个的朋友,路由器对这个支持不是很好,如果要做的话多考虑一下。可能我理解不对,如果有做出来这个的,希望能提供观点哈。

  附一个简单的多播程序,同一子网下运行无误,只需要打开这个客户端就可以。两个进程,一个负责发,一个负责接收。

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