基本信息

前言

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基本信息

中文名: IP组播网络设计开发

原名: Developing IP Multicast Networks，Volume 1

作者: Beau Williamson

译者: 顾金星

图书分类: 计算机与网络

出版社: 电子工业出版社

书号: 7505359886

发行时间: 2001年

地区: 大陆

语言: 简体中文,英文

前言

实际上IP组播的出现已经有一段时间了，但这也仅仅是一个IP组播时代的开始，并且可以肯定IP组播将是自从World Wide Web技术推广之后出现的最激动人心的网络技术之一。已经在UNIX工作站上使用了相当长时间的多媒体音频和视频会议应用现已被成功地移植到Microsoft的Windows环境。通过使用这些应用及许多其他近期开发出来的多媒体应用，网络用户已经开始了他们在IP组播世界里的历程。他们发现除了最明显的音频／视频多媒体应用外，IP组播也为其他有价值的应用提供了可能性。金融行业就是一个基本的例子，那里具有IP组播功能的网络在提供重要市场数据有效传送的同时，也为股票经纪人之间的快速通信服务提供保障。这直接地表现为网络用户的一种快速增长的需求，即网络用户要把他们原有的IP单播网络迁移到具有组播功能的网络。这种需求对企业和服务提供商的工程人员施加了很大的压力，迫使他们去了解IP组播技术。此外，对大多数网络设计人员及网络管理员来说，IP组播的许多概念，如分发树和逆向路径转发等是一个完全陌生的概念，因为在其他的网络学科中找不到这种类似的概念。结果，许多网络专业人员将面临这样一个非常严峻的学习任务，即他要凭借非常有限的知识在很短的时间内掌握IP组播技术。

我是在1995年作为一个系统工程师在Cisco System公司工作时才接触到IP组播的。并很快知道在Cisco路由器上实现IP组播是件非常简单的事情，只要知道两个配置命令就行。然而我发现在使用IP组播之后，对网络中将会发生什么情况一无所知。

更糟糕的是在路由器上显示的组播路由选择和调试信息对我来说几乎和天书一样难懂。正当我拼命学习并理解这个迷人的网络技术时，我很快发现在一些易于理解的内容上，几乎和描述相关协议的RFC文档没有什么不同(对我长期失眠症而言，大多数的RFC被证明是一付比任何事情都有用的药方)。经过一段时间的努力和相当数量的实验，我就能够勾画出一幅清晰的画面，该画面描述了IP组播到底是什么，以及在有限的信息宝库中IP组播 能做什么。我写《BP组播网络设计开发》一书是为了向其他的网络专业人员提供一本易于理解的书，该书不仅阐述了有关IP组播的基本原理，而且提供了必要的信息去实现和调试基于Cisco的IP组播网络。

目 标

本书的目的是使读者能成为一个胜任的IP组播网络工程师。为达到这个目的，书中清楚地论述了有关IP组播的原理，并提供了有关建立基于Cisco产品的IP组播网络方面的具体细节。不管读者是否是一个正试图在一个大因特网服务提供商的网络上实现IP组播网络的工程师，还是一个小型企业网络的管理员，本书对他们都适用。

读 者

本书适合于那些准备将他们目前的BP单播网络迁移到职组播网络的任何人或机构。这类人包括负责设计网络的有经验的网络工程师以及网络日常运行和监控的网络操作员。即使对于那些正在编写准备利用IP组播功能的应用程序开发者来说也可以从本书得到许多有用的概念。

虽然本书假定读者没有任何有关IP组播的经验，但仍假定读者已经具备了某些IP单播路由选择方面的知识，本书在树料安排上采用了搭积木式的方法，即从IP组播的基本概念开始，通过几个组播的应用例子，然后进人组播路由选择协议，一步步地朝前发展。这种积木式的方法使得本书既能满足目前正在为弄明白IP组播基本概念而努力学习的初学者的需要，也能满足目前正在将他们的网络迁移到支持IP组播网络的有经验的网络工程人员的需要。

本书的结构安排

本书分成五个部分和一个附录

·第一部分——IP组播的基本原理——从第1章到第4章包括了IP组播的基本概念、术语及机制，并为以后章节提供了基础。基本原理包括怎样在OSI协议模型的第2层和第3层上为IP组播信息流寻址，同时介绍了两个最重要的概念：分布树和逆向路径转发。第三章“因特网组管理协议”介绍了在主机和路由器之间使用的用来向路由器通知主机对接收什么样的IP组播流感兴趣的机制。第4章“多媒体组播应用”涉及了几个最流行的多媒体组播应用，并对这些应用中所用到的协议和方法进行了介绍。

·第二部分——组播路由选择协议概述——从第5章到第9章对大多数众所周知的域间组播路由选择协议给予了描述，这些协议包括距离向量组播路由选择协议(DVMRP)，开放式组播最短路径优先(MOSPF)，PIM密集模式(PIM—DM)，PIM稀疏模式(PIM—SM)及有核树(CBT)。每一章主要着重于这些组播路由器协议的概念、机制、适用性及扩展性。在第5章“距离向量组播路由选择协议”中介绍的DVMRP机制对理解在第13章“连接DVMRP网络”中讨论的Cisco路由器到DVMRP网络接口的内容特别重要。

·第三部分——Cisco组播网络的实现——第10章到第13章，研究利用Cisco路由器和PIM组播路由协议实现IP组播网络的细节。第10章“使用PIM密集模式”和第11章“使用PIM稀疏模式”详细深入地研究了使用PIM稀疏模式及密集模式的Cisco实现方法，并且继续在第6、7章中断的讨论。这两章对Cisco组播路由表条目以及状态规则和建立维护这些条目的机制进行了解释和说明。第12章讨论了汇合点(PR)管理的话题，包括用来向网络中所有路由器分发从组到RP的信息。最后，第13章“连接DVMRP网络”讨论了经常引起误解的Cisco DVMRP

互操作性特征，该特征允许Cisco路由器在DVMRP网络和Cisco PIM网络之间充当边界路由器。

·第4部分——第2层的组播——第14、15章探究了在校园网及非广播多路访问网络(NBMA)的第二层组播。第14章“校园网上的组播”讨论了在校园局域网环境中碰到的对组播流量所加约束的争论和问题。第15章“NBMA网络的组播”识别了在忽略类型的惟一性时在NBMA网络中可能碰到的问题。

·第五部分——组播的高级课题——第16、17章包括了在构造大型的、复杂的BP组播网络中可能碰到的更高级的例子。第16章“组播流量管理”讨论了IP组播流的限定和控制。最后，第17章对域间组播路由选择进行了简要介绍。最后一章讨论了为解决在构造跨越因特网中多个域或自治系统的组播分布树时所引起的复杂性相关协议，它们既包括现有的协议，也包括未来的协议。

建 议

读者也许发现本书和Cisco出版的其他传统的书有相当大的差别，这类传统的书通常把相当数量的篇幅用来描述Cisco路由器的配置文件。理由很简单：在路由器上配置IP组播很容易!正如读者将很快发现的那样，只需很少的因特网操作系统(IOS)命令就可实现IP组播。真正的挑战是要能够理解在IP组播实现之后，在网络中和路由器上发生了什么。

实例：我所教过的几期Cisco内部培训班与Cisco路由器配置介绍(ICRC)及高级Cisco路由器配置(ACRC)课程中所采用的传统实验室训练风格也有差别。在ICRC/ACRC课程中，每个学员主要将精力集中在用某些因特网协议或特征配置他或她自己的路由器上。然而，在我们内部的IP组播课程中，大多数的实验室训练集中在IOS命令Show和Debug的使用上，以便观察当IP组播实现后发生了什么。这可以通过发送者和接收者小心地刺激网络并观察实际中的PIM协议机制来实现。

同样，本书首先将重点放在IP组播的概念和基本原理上。直到由第10章开始的第三部分“Cisco组播网络实现”，我们才开始看到第一个配置例子。即使是这时，资料也更多地集中在理解具体配置的例子意味着什么。只有读者阅读了某些更高级的章节后，如第13章，读者才真正开始看到有意义的详细的配置例子。

. 最后，在读这本书的时候，读者似乎觉得IP组播路由选择是颠倒的，因为它更关注的是信息流来自何方，而不是流向何方。在我教的培训班里，我经常不得不通过告诉学生“IP组播路由选择是倒立的”这个事实，来提醒他们(他们一般已经是单播路由的有经验的工程师)要引起注意。我总是用这个形象化的描述来帮助学生弄清他们很难理解的颠倒了的IP组播世界。我还让学生求助于实际上身体的倒立。而这种形象化的比喻似乎导致了一种精神观察力方面的某种改变，使你终于“悟出道道来了”。读这本书的时候，特别是当读者试图理解某些更高深的概念及机制时，他也许要“倒立”一下。从过去的经验来看，这种方法对我的学生来说似乎是很有帮助的。

目录

第一部分 lP组播的基本原理

第1章 组播介绍

1．1 IP组播简史

1．2 IP组播的正面讨论

1．2．1 带宽

1．2．2 服务器负载

1．2．3 网络负载

1．3 IP组播的反面

1．3．1 不可靠的信息包传送

1．3．2 信息包复制

1．3．3 网络阻塞

1．4 组播应用

1．4．1 多媒体会议

1．4．2 数据分发

1．4．3 实时数据组播

1．4．4 游戏和仿真

1．5 因特网的组播主干(MBone)

1．5．1 MBone会议

1．5．2 MBone历史

1．5．3 今天的Mbone体系结构

1．5．4 明天的MBone体系结构

1．6 小结

第2章 组播基础

2．1 组播地址

2．1．1 IP D类地址

2．1．2 组播地址分配

2．1．3 管理权限的组播地址

2．2 组播MAC地址

2．2．1 以太网组播MAC地址映射

2．2．2 FDDI组播MAC地址映射

2．2．3 令牌环网组播MAC地址映射

2．3 组播分布树

2．3．1 有源树

2．3．2 共享树

2．4 组播转发

2．4．1 逆向路径转发

2．4．2 组播转发缓存

2．4．3 TTL闻

2．4．4 管理权限的边界

2．5 组播路由协议分类

2．5．1 密集模式协议

2．5．2 稀疏模式协议

2．5．3 链路状态协议

2．6 小结

第3章 因特网组管理协议

3．1 IGMP版本1

3．1．1 IGMPvl消息格式

3．1．2 IGMPvl查询—响应过程

3．1．3 报告抑制机理

3．1．4 IGMPvl查询器

3．1．5 IGMPvl加人过程

3．1．6 IGMPvl脱离过程

3．2 IGMP版本2

3．2．1 IGMPv2消息格式

3．2. 2 查询—响应调整

3．2．3 IGMPv2离开组信息

3．2．4 IGMPv2指定组查询信息

3．2．5 IGMPv2离开过程

3．2．6 查询选择过程

3．2．7 早期的IGMPv2实现

3．3 IGMPvl-IGMPv2互操作性

3．3．1 版本2主机／版本1路由器互操作性

3．3．2 版本1主机／版本2路由器

3．3．3 混合版本1和版本2路由器的互操作性

3．4 IGMPv3的可能性

3．5 小结

第4章 多媒体组播应用

4．1 实时传输协议

4．1．1 把RTP和RTCP用于音频会议的一个例子

4．1．2 RTP控制协议

4．2 会话公告协议

4．2．1 SAP公告

4．2．2 SPA带宽限制

4．3 会话描述协议

4．3．1 SDP信息格式

4．3．2 SDP信息描述类型

4．3．3 SDP描述举例

4．4 MBone多媒体会议应用

4．4．1 SDR———会话目录工具

4．4．2 VAT———MBone多媒体音频工具

4．4．3 VIC——MBone多媒体视频工具

4．4．4 WB——共享的白板工具

4．5 小结

第二部分 组播路由选择协议概述

第5章 距离向量组播路由选择协议

5．1 DVMRP邻居发现

5．2 DVMRP路由表

5．3 交换DVMRP路由报告

5．4 DVMRP截断广播树

5．5 DVMRP组播转发

5．6 DVMRP剪枝

5．7 DVMRP嫁接

5．8 DVMRP可扩展性

5．9 小结

第6章 PIM密集模式

6．1 PIM邻居发现

6．1．1 PIM Hello消息

6．1．2 PIM—DM源分布树

6．2 PIM-DM组播转发

6．3 PIM-DM剪枝

6. 3．1 剪枝否决

6. 3．2 剪枝延迟累加

6．4 PIM-DM声明

6．5 PIM—DM嫁接

6．6 未来PIM增强。状态刷新

6．7 PIM-DM扩展性

6．8 小结

第7章 PIM稀疏模式

7．1 显式加人模型

7．2 PIM—SM共享树

7．2．1 共享树加人

7．2．2 共享树剪枝

7. 3 PIM-SM最短路径树

7. 3. 1 最短路径树加入

7．3．2 最短路径树剪枝

7．4 PIM加入／剪枝消息

7．5 PIM—SM状态刷新

7．6 源注册

7．6．1 PIM注册消息

7．6. 2 PIM保留消息

7．6．3 源注册示例

7．7 最短路径树切换

7. 7．1 SPT切换示例

7. 7. 2 从共享树上剪枝源

7．8 PIM-SM指定路由器

7．8. 1 指定路由器的作用

7．8．2 指定路由器失败

7．9 BP发现

7．10 PIM—SM适用性／可扩展性

7．11 小结

第8章 CBT

8．1 CBT概述

8. 2 加入共享树

8．2．1 瞬态

8. 2．2 转发缓存

8. 2．3 组播转发

8．2．4 非成员的发送

8．3 CBT状态维护

8．3．1 回波请求消息

8．3．2 回波响应消息

8．3．3 清洗树消息

8．4 剪枝共享树

8．5 CBT指定路由器

8．5．1 CBT Hello协议

8．5．2 DR加入代理

8．6 核心路由器发现

8．7 CBT版本3

8．8 CBT适用性／可扩展性

8．9 小结

第9章 开放式组播最短路径优先

9．1 MOSPF区内组播路由

9．1．1 组成员关系链路状态通告

9．1．2 区内最短路径树

9．1．3 M0SPF转发缓存

9．2 M0SPF区间组播路由选择

9．2．1 组播边界路由器

9．2. 2 区间组成员关系汇总

9．2．3 通配的组播接收站点

9．3 M0SPF自治系统间组播路由

9．3．1 组播自治系统边界路由器

9．4 M0SPF适用性／可扩展性

9．5 小结

第三部分 Cisco组播网络的实现

第10章 使用PIM密集模式

10．1 PIM—DM设置

10．2 PIM—DM状态规则

10. 2．1 PIM-DM(*，G)状态规则

10. 2．2 PIM—DM(S，G)状态规则

10. 2．3 PM—DM状态维护规则

10．3 PIM-DM状态项

10. 3．1 PIM-DM状态标志

10．3．2 PIM—DM状态实例

10．4 PIM转发

10．5 PIM—DM扩散

10．6 PIM—DM剪枝

10．7 密集模式嫁接

10．8 新的PIM邻居的邻接性

10．9 小结

第11章 使用PIM稀疏模式

11．1 配置PIM—SM

11．2 PIM-SM状态规则

11．2．1 PIM—SM(*，G)状态规则

11．2．2 PIM-SM(S，G)状态规则

11．2．3 PIM—SM出口规则

11．2．4 PIM—SM出口计时器

11．2．5 PIM—SM状态维护规则

11．2．6 特殊PIM—SM(S，G)职位状态规则

11．3 PIM-SM状态项

11．3．1 PIM—SM状态标志

11．4 加人共享树

11．5 PIM注册过程

11．5．1 接收者首先加入

11．5．2 源首先注册

11．5．3 沿着SPT的接收者

11．6 SPT—Switchover

11．6．1 超过SPT—Threshold

11．6．2 SPT—Switchover过程

11．6．3 SPT—Switchback过程

11．7 剪枝

11．7．1 剪枝共享树

11．7．2 剪枝源树

11．8 PIM—SM特殊情况

11．8．1 未预见的数据到达

11．8．2 RP on a Stick

11．8．3 调头路由器

11．8．4 Proxy-加入消息计时器

11．9 小结

第12章 PIM汇合点

12．1 自动RP

12．1．1 自动RP介绍

12．1．2 配置自动RP候选取

12．1．3 配置自动RP映射代理

12．1．4 用多个映射代理进行冗余备份

12．1．5 使用多个RP进行冗余备份

12．1．6 稀疏-密集模式的产生

12．1．7 简单的自动RP配置

12．1．8 自动凹网络中的RP Failover

12．1．9 限制自动RP消息

12．1．10 防止候选RP的欺骗

12．2 PIMv2自举路由器机制

12．2．1 PIMv2自举路由器介绍

12．2．2 配置PIMv2候选RP

12．2．3 配置PIMv2候选BSR

12．2．4 用多个候选取实现冗余和RP负载均衡

12．2．5 RP选择—RP哈希算法

12．2．6 用多个侯选BSR实现冗余

12．2．7 PIMv2 BSR网络中的RP Failover

12．2．8 限制BSR消息

12．3 RP的放置和调整

12．3．1 选择RP的位置

12．3．2 RP资源需求

12．3．3 强制组按密集模式操作

12．3．4 使组处于稀疏模式

12．4 小结

第13章 连接DVMRP网络

13．1 Cisco DVMRP的互操作性

13．1．1 启动DVMRP互操作性

13．1．2 PIM-DVMRP相互作用

13．3 DVMRP路由交换

13．3．1 通告连接路由(缺省行为)

13．3．2 DVMRP路由的聚类

13．3．3 控制DVMRP路由通告

13．3．4 控制DVMRP路由接受

13．3．5 调整缺省的DVMRP距离

13．3．6 调整DVMRP尺度

13．3．7 特定的MBone特征

13．4 PIM—DVMRP边界问题

13．4．1 单播—组播的一致性

13．4．2 PIM-SM问题

13．5 DVMRP网络连接举例

13．5．1 物理上一致的网络

13．5．2 独立的MBone路由器

13．6 调试诀窍

13．6．1 检验DVMRP隧道状况

13．6．2 检查DVMRP路由交换

13．7 小结

第四部分 第2层的组播

第14章 校园网上的组播

14．1 平整地球协会

14．2 局域网交换机的特性

14．2．1 广播／组播扩散

14．2．2 抑制组播扩散

14．3 IGMP窃听

14．3．1 用IGMP窃听方式加入一个组

14．3．2 IGMP的性能影响

14．3．3 在IGMP窃听方式下离开组

14．3．4 用IGMP窃听维护组

14．3．5 IGMP窃听及只发送的源

14．3．6 用IGMP探测路由器

13．3．7 IGMP窃听小结

14．4 Cisco组管理协议

14．4．1 CGMP消息

14．4．2 用CGMP加入组

14．4．3 用CGMP维护组

14．4．4 用CGMP离开组

14．4．5 CGMP本地离开处理

14．4．6 CGMP的性能影响

14．4．7 CGMP和只发送的源

14．4．8 用CGMP探测路由器

14．4．9 CGMP小结

14．5 局域网交换的其他问题

14．5．1 IGMPvl离开延迟问题

14．5．2 交换机之间的链路问题

14．5．3 路由器核心交换机问题

14. 6 小结

第15章 NBMA网络的组播

15．1 传统的NBMA网络

15．2 传统NBMA网上的组播

15．2．1 伪广播

15．2．2 PIM和NBMA网络部分网格

15．2．3 PIM NBMA模式

15．2．4 NBMA网络上的Auto—RP

15．3 AIM NBMA云块上的组播

15．3．1 ATM点到多点广播虚电路

15．3．2 每组ATM点到多点VC

15．3．3 PIM多点信令

15．3．4 限制PTM多点VC的数量

15．3．5 调试ATM点到多点虚电路

15．4 ATM网上的经典IP

15．5 小结

第五部分 组播的高级课题

第16章 组播流量管理

16．1 控制组播使用的带宽

16．1．1 使用速率限制的带宽控制

16．1．2 划分区域的带宽控制

16．1．3 配置区域划分

16．1．4 区域划分和BSR

16．2 组播信息路径控制

16．2．1 RPF信息的替换源

16．2．2 信息管理示例

16．3 利用GRE隧道的组播负载分摊

16．3．1 配置组播负载分摊

16．3．2 进程与快速交换的比较

16．4 广播到组播的转换

16．5 小结

第17章 域间组播路由选择

17．1 域间组播路由选择问题

17．2 多协议BGP

17．2．1 多协议BGP的新属性

17．2．2 CISC0的MBGP实现

17．2．3 MBGP示例

17．3 组播源发现协议

17．3．1 简史

17．3．2 MSDP概念

17．4 未来协议

17．4．1 边界网关组播协议

17．4．2 组播地址设置声明

17．5 小结

第六部分 附 录

附录A PIM包格式

A．1 PIMv2包头

A．2 地址编码

A．2．1 单播地址编码

A．2．2 组地址编码

A．2．3 源地址编码

A．3 Hello消息

A．4 注册消息

A．5 注册终止消息

A．6 加人／剪枝消息

A．7 Bootstrap消息

A．8 声明消息

A．9 嫁接消息(仅仅用于密集模式)

A．10 嫁接应答消息(仅仅用于密集模式)

A．11 候选RP通告

A．12 PIMvl与PIMv2包之间的差别

A．12．1 PIMvl包头

A．12．2 PIMvl地址编码

A．12．3 不在PIMv2中使用的PIMvl消息