網路裝置基礎知識及組播

2021-04-06 20:11:05 字數 3242 閱讀 6731

網路互連過程中要提及的裝置有集線器、交換機、路由器,這三者有一定的進化聯絡。

1. 集線器(hub)

建立小型區域網,不提供共享上網功能,共享頻寬。這種pc互連的方式在學校聯機打遊戲是就用到了,老的過時了,不說了。

2. 交換機

3. 路由器

ip multicast(摘錄)

一、ip組播模型特徵

使用者的增加和去除不需要全域性協調,加入組播組僅是需要為使用者設定乙個ip組播位址。為了接收資料,使用者在特殊ip組播交叉點中進行注 冊,而不需要知道組中其它使用者的情況,路由對使用者隱藏了組播實現的細節。

如果組播起源於同乙個源,而終止不同的使用者,且攜帶的資料相同,需要定義乙個組播位址,讓網路決定如何將源資料流發往組播位址, 如何在它的鏈路上組織資料流傳輸,以最佳地利用頻寬。

路由器建立分布樹,用於連線組播組所成員,把那些定址到組播組的ip分組一直**到具有組播組成員的網路中,並解決組播路由選擇中 的迴路問題。

傳送者使用組播位址傳送分組,傳送方可以不知道接收方的任何資訊,而只需要了解位址。乙個組可有任何源。組播位址從224.0.0.0到239.255.255.255,具體再分三類。

二、組播路由選擇

組播路由選擇是網路的乙個問題,這個難題的解決需要複雜的有時是難以處理的協議。

1.組播路由選擇的兩個基本問題

(1)目的位址問題

即如何讓網路知道每個組的每個目的位址。每個路由器都連有某個組播成員的主機。組中有乙個成員發出組播資料,每個主機使用 internet組播管理協議與直接相連的路由器通訊。

當源傳送組播分組給它的路由器1時,此路由器將分組**給網路內的另乙個路由器2,路由器2將分組**給路由器3和與該路由相連線的 目主機;下一跳路由器執行與此相似。結果是每個主機都看到從組播源來的資料流。如果第3和第4個路由器沒有任何相連線的主機是組播組成 員,第2個路由器不知道不應**分組給其餘路由器,造成未加入組播組的位址也獲得了資訊,目的位址不明確。其解決方法是執行internet組 播管理協議機制偵聽網路,以獲知網路上哪些節點需要接收組播通訊協議。igmp具有兩個功能:將組播成員訊息報告給緊接鄰域多播路由器; 構建主機和路由的組播群。

(2)組播路由迴路問題

有4個路由器的網路中,假設路由器向所有需要組播資料流的路由器或主機所在的介面**資料流,由於路由器除與主機相連線以外,還相 互連線,結果是產生了組播路由選擇迴路,造成鏈路的頻寬完全消耗在資料流的傳輸上。

2.反向路徑**

反向路徑**的基本思想是從每個目的地構建返回到源的最短路徑,組播分組**給所有介面(未有介面除外)。如果組播分組抵達的接 口不是返回到源端的最短路徑,則拋棄該分組。距離向量組播路由協議是ip組播廣泛使用的路由協議,它使用反向路徑**來做出組播路由選 擇迴路的一種方法。它是這樣工作的:當路由器收到組播分組時,檢視此分組是否在最短返回源路徑的介面上。如果不是,則丟棄該分組;如 果是,則**分組到介面或者路由器。

(1)首先組播源傳送乙個分組給路由器1,然後路由器1將其**給路由器2和路由器4;

(2)路由器2通過它的單播路由選擇表確定路由器1是在最接近源的介面上收到的,然後它將分組**給直接相連的接收方,此接收方用 internet組管理協議加入該組。路由器2也**分組給路由器3;

(3)路由器4像路由器2一樣,用它的單播路由選擇表示確定路由器1的分組是在最接近源的介面上收到的。然後,它將分組**給直接相 連的接收方,此接收方用internet組管理協議加入該組。路由器4也將分組**給路由器3;

(4)路由器3收到路由器2和路由器4的組播分組,查詢路由選擇確定哪乙個路由器最接近源主機。路由器3選擇了連線到路由器4的通道, 即使連到路由器2的通道到源主機的距離相同,然後路由器3**組播分組給路由器4和直接相連線的目的主機2;

(5)路由器4收到路由器3的組播分組,確定該分組不是在最近組播源的介面上收到的,結果丟棄該分組。

應用ip組播,使用者只需傳送自己資訊的乙個拷貝到所有接收者的ip組播位址中,這顯然最佳地利用了網路頻寬,ip組播還可以大大減少發 送伺服器的負擔。ip組播通過分布樹能有效地進行一對多的資料流傳輸,在這種分布樹中,兩個路由器之間僅需一條傳輸路徑,資料流只在路 徑分叉點時才被拷貝。

當某主機希望加入該組時,主機傳送internet組播管理協議加入報文給了解組播源的路由器,路由器傳送乙個距離向量組播路由協議嫁接 報文以便開始接收必需的組播通訊,嫁接報文被發往上行流直到它們找到分布樹。此分布樹將乙個組播中的分組傳遞給該組成員。就傳送者而 言,僅需要簡單傳送乙個以相應組播位址為目的位址的單個ip分組,剩下的工作都由路由器來完成,其規模可以從乙個接收者擴充套件到數個接收 者。如果路由器發現所有直接相連的組播主機都離開該組,並且沒有下行流路由器依賴於組通訊,則路由器傳送乙個剪枝訊息給上行流以關閉 通訊,傳送者根本不用關心組成員的變化。

組播路由協議可以分成兩大類——密集模式和稀疏模式。

(1)   密集模式組播(pim-dm)

密集模式組播路由協議適用於小型網路。它假設網路中的每個子網都存在至少乙個對組播組感興趣的接收站點。因此,組播資料報被擴散到網路中的所有點。與此伴隨著相關資源(頻寬和路由器的cpu等)的消耗。為了減少這些寶貴網路資源的消耗,密集模式組播路由協議對沒有組播資料**的分支進行剪枝操作,只保留包含接收站點的分支。為了使剪掉的分支中有組播資料**需求的接收站點可以接收組播資料流,剪掉的分支可以周期性地恢復成**狀態。為了減少等待剪枝分支恢復**狀態的延時時間,密集模式組播路由協議使用嫁接機制主動加入組播分布樹。這種週期性的擴散和剪枝現象是密集模式協議的特徵。 一般說來,密集模式下資料報的**路徑是「有源樹」——以「源」為根、組員為枝葉的一棵樹。

密集模式下的典型路由協議是密集模式下的協議無關組播(protocol-independent multicast-dense mode,pim-dm)、距離向量組播路由協議(distance vector multicast routing protocol,dvmrp)。

(2)   稀疏模式組播(pim-**)

稀疏模式預設所有機器都不需要收組播包,只有明確指定需要的才**。接收站點為接收到特定組的資料流,必須向該組對應的「匯聚點」傳送加入訊息,加入訊息所經過的路徑就變成了共享樹的分支。傳送組播時,組播報文傳送到匯聚點,再沿以匯聚點為根的組員為枝葉的「共享樹」**。為避免共享樹的分支由於不被更新而被刪除,稀疏模式組播路由協議通過向分支周期性地傳送加入訊息來維護組播分布樹。

傳送端如果想要給特定的位址傳送資料,首先要在匯聚點進行註冊,之後把資料發向匯聚點。當資料到達了匯聚點後,組播資料報被複製並沿著分發樹路徑把資料傳給對其感興趣的接收者。複製僅僅發生在分發樹的分支處,這個過程能自動重複直到資料報最終到達目的地。

稀疏模式下的典型路由協議是稀疏模式下的協議無關組播(protocol-independent multicast-sparse mode,pim-**)。

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