IP组播技术综述

IP组播技术综述

www.     日期：2005-8-10    浏览次数：58267
出处：bbs.

五、组播应用与编程

组播技术被认为是WWW技术推广之后出现的最激动人心的网络技术之一。1992年出现支持IP组播的Mbone(组播主干网)和Mbone桌面工具；1993-1996年IP Multicast成为业界关注的焦点，然而因发展条件不成熟使得IP组播只为业界所关注；进入1999年以来，IP组播具备了发展的三个关键条件：支持组播的路由协议；基于开放标准的可测试管理协议；因商业发展机遇而进入高速发展阶段。又一次掀起了组播实践的高潮，下面将有关组播应用作简单讨论：

5.1 组播主干网(Multicast Backbone：Mbone)
Mbone是一个由IETF开发的运行在Internet上的虚拟重叠网络。Mbone的初衷是创建一个半永久的IP组播测试床而不需要等到整个Internet都采用支持组播的路由器。
Mbone跨越几个洲，用户数大约在10000-30000之间。在IETF会议期间，大约有1000个不同的接收主机接入。它成为Internet上传送声音和视频信息的一个重要组成部分。
1992年，组播技术还处于实验阶段。当时提出以IP遂道（Tunneling）联结组播岛，组播岛是支持组播服务的区域，最小的组播岛是一个支持组播的LAN。
Mbone使用DVMRP协议，而DVMRP在UNIX下是由标准守护进程mrouted得以实现，所以许多用户使用UNIX主机接入Mbone。由于UNIX主机上的I/O处理能力、对IP遂道的处理能力、网络接口数量等方面都不及商用路由器，这都无形制约了Mbone的发展。
Mbone自从出现就不断发展。今天，从基于mrouted的UNIX主机到商用路由器的迁移已超过了50%；Mbone也采用剪枝、封装等技术。新的域间组播路由协议和转发算法、流量控制与管理、可靠组播也将对Mbone产生影响。

5.2 组播应用程序接口与编程
RFC1112推荐了一些支持组播的应用程序接口：
●加入一个组播组；
●离开一个组播组；
●为调整范围对一个组播数据的IP TTL值进行设定；
●为组播传输和接收设定本地的接口；
●禁止输出的组播数据回送。
现在，许多TCP/IP实现都支持RFC1112所提到的要求，下面简要介绍UNIX(Berkeley Socket)和Windows(Winsock) API。
5.2.1 Berkeley Socket组播API
所有Berkeley Socket API都采用setsockopt()的“套接字选项”功能来设置（对于某些选项，getsockopt()功能可用来获得当前的设置）。表3描述了Berkeley BSD的set sockopt()/getsockopt()组播命令。
表3 BSD setsockopt()/getsockopt()组播命令的说明
 
 

setsockopt()/getsockopt()组播命令	命令说明
IP_MULTICAST_TTL	设置输出组播数据的TTL值
IP_ADD_MEMBERSHIP	在指定接口上加入组播组
IP_DROP_MEMBERSHIP	退出组播组（在IGMPv2中实现）
IP_MULTICAST_IF	获取默认接口或设置接口
IP_MULTICAST_LOOP	禁止组播数据回送

 
 
对于套接字编程，首先要使用函数socket()建立一个数据包套接字，然后用bind()函数将套接字与一个地址和端口号连接起来。
为了发送一个组播数据包，需要在sendto()调用中指定一个组播地址作为目的地址（所有IP地址都使用网络字节顺序）。
为了接收一个组播数据包，需要在recvfrom()调用中指定所要接收的组播地址。
IP_MULTICAST_TTL允许将随后的组播数据的TTL设定成从0到255之间的任何值，例如：
u_char ttl;
setsockopt(sock,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_TTL,&ttl,sizeof(ttl));
关于TTL的讨论见上文。
通过IP_MULTICAST_IF,系统管理员可在安装的时候为组播创建默认的接口（为从一个给定的网络接口并发传送，一个网络接口会忽略这个默认值）。例如：
struct in_addr addr;
setsockopt(sock,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_IF,&addr,sizeof(addr));
在这里，addr是希望输出接口的本地IP地址，可使用一个INADDR_ANY地址来回送到默认的接口。
当组播组中的一台主机发送组播数据到输出接口时，默认的IP层将为本地回送数据的拷贝。
IP_MULTICAST_LOOP网络参数控制IP层是否回送所送的数据。例如：
u_char loop;
setsockopt(sock,IPPROTO_IP,IP_MULTICAST_LOOP,&loop,sizeof(loop));
将loop设置为0则禁止回送，设置为1则允许回送。
为了能够接收IP组播数据，主机必须加入某个或多个组播组，程序通过使用IP_ADD_MEMBERSHIP网络接口参数向主机提出加入组播组的申请。例如：
struct ip_mreq
{struct in_addr imn_multiaddr; /* multicast group to join */
struct in_addr imr_interface; /* interface to join on */
}mreq;
setsockopt(sock,IPPROTO_IP,IP_ADD_MEMBERSHIP,&mreq,sizeof(mreq));
一个组的成员是与一个单一的网络接口相联系；主机可在不止一个网络接口上加入相同的组。若选择默认组播接口，要将imr_interface设置为INADDR_ANY;若选择主机其中一个本地地址，要将imr_interface设置为特定的组播接口。
若撤消一个成员资格，使用IP_DROP_MEMBERSHIP
struct ip_mreq mreq;
setsockopt(sock,IPPROTP_IP,IP_DROP_MEMBERSHIP,&mreq,sizeof(sreq));
其中mreq包含了在IP_ADD_MEMBERSHIP命令中相同的值。
5.2.2 Windows Socket组播API
基于Winsock1.1的组播编程与Berkeley Socket类似，这里不再赘述。Winsock2是Winsock1.1的扩展，除兼容Berkeley Sockets组播API外，它还定义了一套支持IP组播的协议独立API，如表4所示：
表4 WinSock 2的协议独立组播API说明
 

WSAEnum Protocol()	获得协议信息结构(WASPROTOCOL_INFO)
WSASocket()	设置组播类型
WSAJoinLeaf	加入组播组并指定角色(发送者/接收者)
WSAIoctl(…SIO_MULTICAST_SCOPE…)	设置IP TTL
WSAIoctl(…SIO_MULTICAST_LOOPBACK…)	禁止组播数据回送

 
在Winsock2中，定义了“数据平面”（Data Plane）和“控制平面”(Control Plane)的概念，其中，数据平面决定在不同的网络成员之间数据如何传送；控制平面定义网络成员的组织方式； 这两方面的特征既可以是“有根的”（Rooted）,也可以是“无根的”（Nonrooted）。在“有根的”控制平面内，存在一个特殊的组播组成员，称作C_root（根节点），其余的组成员称作C_leaf(叶节点)。对“无根的”控制平面而言，只存在叶节点。
在“有根的”平面中，根节点负责组播的建立，以及同任意数量叶节点的连接。叶节点可申请加入一个特定的组播组。数据传送只能在根节点和叶节点之间进行，根节点将数据组播到每个叶节点。
在“无根的”平面中，只存在叶节点，它们可以任意加入一个组播组。从叶节点发送的数据会组播到每一个叶节点。
由于篇幅所限，有关Winsock API的进一步讨论，请参阅参考文献<3>、<5>和MSDN。

本新闻共6页,当前在第5页  1  2  3  4  5  6