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IP组播技术在以太网中的应用

供稿:ADVANTECH—研华(中国)上海分公司 2003/11/24 0:00:00

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摘要:本文以酒钢光纤骨干网为基础,全面论述了以太网中IP组播技术的实现原理和手段,结合实际,对IP组播技术中的各种协议进行了简要的分析和论述,并对酒钢光纤骨干网中多媒体传输技术的应用提出了进一步的改进措施。关键字:以太网、IP组播、多媒体传输一、概述
酒钢光纤骨干网于2002年4月开始建设,于2002年11月正式投入运行,网络采用千兆以太网技术进行构建,拓扑图如图1所示。整个网络为三层结构,核心层由两台Cisco Catalyst 6509多层交换机构成,分布层由公司办公大楼区、烧结区、炼钢区、动力区、宏昌区、交易中心区六个区域节点交换机组成,其中公司办公大楼区节点交换机为Foundry BigIron 4000,其余几个节点交换机均为Cisco Catalyst 6500。
目前,在酒钢光纤骨干网中传输的信息除各应用子系统的管理数据外,还有来自各主要生产工序的大量的视频监视信息,这些视频信息均以MPEGⅣ视频流的方式进行传输,由于网络上接收这些视频流的终端很多,采用一般的单播方式会造成网络传输的拥塞和视频传输设备的负荷过重,难以满足实际应用的需求。
基于上述情况,酒钢的光纤骨干网采用了IP组播技术进行视频信息的传输,达到的良好的效果。二、IP组播技术简介
一般来说,以太网中的信息传播主要采取三种方式:单播、广播和组播。
单播方式主要用于网络中两个设备间的信息传输,采用IP地址中的A、B、C类地址进行数据封装。
广播方式用于网络中一个设备对网络中所有设备进行信息传输,在进行广播时,数据包中的目的IP地址的主机部分被设置成全1。
组播方式用于网络中一个设备向网络中多个指定设备进行数据传输,组播数据包采用IP地址段中的D类地址进行封装,地址范围为224.0.0.0 ~ 239.255.255.255。
IP组播主要用于视频、语音等多媒体的传输,由于采用一对多的传输方式,因此在信息传输时,网络干线中只需传输一路数据流,到分支时再进行复制,传到不同的分支,可以节省大量的网络带宽,同时,发送端也可以仅启动一个发送进程,就能完成对多个目的的发送,节省发送设备的资源。由于组播技术的这些优点,目前,已在IP网络中获得广泛应用,也获得了绝大多数网络设备生产厂商的支持。
IP组播主要由以下三类协议组成:
1) 客户端——路由器协议
客户端——路由器协议主要用于网络中终端设备与路由设备间的信息交互,通过该协议,网络中的终端设备可以向其相连的路由设备提出接收组播信息的请求,同时路由设备也可以定时查询终端设备的组播要求,以保持提供组播服务。
目前使用最为广泛的客户端——路由器协议为IGMP,IGMP为一国际标准协议,绝大多数厂商的网络设备均支持这一协议,它现在已发展到了第三个版本,即IGMP V3,但受到广泛支持的仍为版本2,即IGMP V2。
2) 组播交换协议
组播交换协议主要用于客户端和二层设备(交换机)间的通信,通过该协议,交换机可以了解当前与其相连的客户端组播信息转发需求,从而使交换机只向特定的端口进行组播流的转发,节省网络带宽和交换机资源。
目前使用较多的组播交换协议有IGMP Snooping和CGMP,IGMP Snooping为国际标准协议,受到大多数厂商的支持,但运行时,对交换机资源占用比较大,CGMP为Cisco公司的私有协议,多数厂商不支持,但运行时,对交换机资源占用较小。
3) 组播路由协议
组播路由协议主要用于网络中三层设备间的路由信息交互,通过组播路由协议,网络中的三层设备可以维护一个组播流传输的路径,并根据情况,随时进行修剪。
组播路由协议主要有DVMRP、MOSPF和PIM,其中DVMRP和MOSPF两种协议需要依靠特定的单播路由协议来运行,目前,已基本不使用,而PIM协议可以独立于单播路由协议来运行,目前使用较广泛。
同时,组播路由协议按其交换路由信息的方式不同,可分为稀疏模式和稠密模式,稀疏模式进行组播路由信息交换时,占用的网络带宽比较少,但不能保证其所形成的路由为最优,稠密模式进行组播路由信息交换时,占用的网络带宽比较多,但可以保证所形成的路由为最优。三、IP组播技术的实现
1) 组播协议的选择
a、 客户端——路由器协议的选择
目前广泛使用的客户端——路由器协议为IGMP V2,在酒钢的光纤骨干网中,也选用此协议。
b、 组播交换协议的选择
由于CGMP为Cisco公司的独有协议,而酒钢的骨干网中有其它厂商的异构产品,因此,只能选用IGMP Snooping。
c、 组播路由协议的选择
由于酒钢的骨干网为千兆以太网,网络带宽比较宽,选择PIM协议的稠密模式,即PIM Dense Mode。
1) 网络设备的配置
a、 启动组播路由协议
酒钢骨干网的主要三层设备为Cisco Catalyst 6500系列多层交换机,可在其全局配置模式下输入如下命令:
ip multicast-routing
b、 客户端——路由器协议的配置
在三层设备的路由端口配置模式下输入如下命令:
ip igmp vertion 2
c、 组播交换协议的配置
酒钢骨干网中大部分工作组交换机为Cisco Catalyst 2950系列,IGMP Snooping为其默认配置,不需再进行其它配置。
d、 组播路由协议配置
在三层设备的路由端口配置模式下输入如下命令:
ip pim dense-mode


酒钢光纤骨干网拓扑图

四、结束语
酒钢的光纤骨干网通过采用IP组播技术,满足了各生产工序视频监视信息的传输需求,为公司的生产指挥调度人员提供了实时了解现场生产的有效手段,但还有需要进一步改进的地方,如将组播技术和流量控制技术(如QOS等)结合使用,则可使网络资源得到进一步的合理使用。


酒钢自动化公司 郭哲
联系电话:13519487300,13993798554
E_Mail:gz8627@vip.sina.com

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