组播简述

    作为一种与单播（Unicast）和广播（Broadcast）并列的通信方式，组播（Multicast）技术能够有效地解决单点发送、多点接收的问题，从而实现了网络中点到多点的高效数据传送，能够节约大量网络带宽、降低网络负载。利用组播技术可以方便地提供一些新的增值业务，包括在线直播、网络电视、远程教育、远程医疗、网络电台、实时视频会议等对带宽和数据交互的实时性要求较高的信息服务。

1 组播中常用的表示法

    在组播中，经常出现以下两种表示方式：

    （1）（*，G）：通常用来表示共享树，或者由任意组播源发往组播组G的组播报文。其中的“*”代表任意组播源，“G”代表特定组播组G。

    （2）（S，G）：也称为“组播源组”，通常用来表示最短路径树，或者由组播源S发往组播组G的组播报文。其中的“S”代表特定组播源S，“G”代表特定组播组G。

2 组播的优点和应用

    组播技术的优点主要在于：（1）提高效率：减轻信息源服务器和网络设备CPU的负荷；（2）优化性能：减少冗余流量；（3）分布式应用：使用最少的网络资源实现点到多点应用。

    组播技术主要应用于以下几个方面：(1)多媒体、流媒体的应用，如：网络电视、网络电台、实时视/音频会议；(2)培训、联合作业场合的通信，如：远程教育、远程医疗；(3)数据仓库、金融应用（股票）；(4)其它任何“点到多点”的数据发布应用。

3 组播模型分类

    根据接收者对组播源处理方式的不同，组播模型分为以下三类：

    (1)ASM模型:ASM（Any-Source Multicast，任意信源组播）模型就是任意源组播模型。在ASM模型中，任意一个发送者都可以作为组播源向某组播组地址发送信息。众多接收者通过加入由该组播组地址标识的组播组以获得发往该组播组的组播信息。在ASM模型中，接收者无法预先知道组播源的位置，但可以在任意时间加入或离开该组播组。

    (2)SFM模型:SFM（Source-Filtered Multicast，信源过滤组播）模型继承了ASM模型，从发送者角度来看，两者的组播组成员关系完全相同。SFM模型在功能上对ASM模型进行了扩展。在SFM模型中，上层软件对收到的组播报文的源地址进行检查，允许或禁止来自某些组播源的报文通过。因此，接收者只能收到来自部分组播源的组播数据。从接收者的角度来看，只有部分组播源是有效的，组播源被经过了筛选。

    (3)SSM模型:在现实生活中，用户可能只对某些组播源发送的组播信息感兴趣，而不愿接收其它源发送的信息。SSM（Source-Specific Multicast，指定信源组播）模型为用户提供了一种能够在客户端指定组播源的传输服务。SSM模型与ASM模型的根本区别在于：SSM模型中的接收者已经通过其它手段预先知道了组播源的具体位置。SSM模型使用与ASM/SFM模型不同的组播地址范围，直接在接收者与其指定的组播源之间建立专用的组播转发路径。

4 组播地址

    为了让组播源和组播组成员进行通信，需要提供网络层组播地址，即IP组播地址。同时必须存在一种技术将IP组播地址映射为链路层的组播MAC地址。IANA（Internet Assigned Numbers Authority，互联网编号分配委员会）将D类地址空间分配给IPv4组播使用，范围从224.0.0.0到239.255.255.255。
    以太网传输单播IP报文的时候，目的MAC地址使用的是接收者的MAC地址。但是在传输组播数据包时，其目的地不再是一个具体的接收者，而是一个成员不确定的组，所以要使用组播MAC地址。IANA规定，IPv4组播MAC地址的高24位为0x01005E，第25位为0，低23位为IPv4组播地址的低23位。

5 组播报文转发机制

    在组播模型中，IP报文的目的地址字段为组播组地址，组播源向以此目的地址所标识的主机群组传送信息。因此，转发路径上的组播路由器为了将组播报文传送到各个方位的接收站点，往往需要将从一个入接口收到的组播报文转发到多个出接口。与单播模型相比，组播模型的复杂性就在于此：
    (1)为了保证组播报文在网络中的传输，必须依靠单播路由表或者单独提供给组播使用的路由表（如MBGP路由表）来指导转发；
    (2)为了处理同一设备在不同接口上收到来自不同对端的相同组播信息，需要对组播报文的入接口进行RPF（Reverse Path Forwarding，逆向路径转发）检查，以决定转发还是丢弃该报文。RPF检查机制是大部分组播路由协议进行组播转发的基础。