組播技術背景
隨著internet網路的不斷髮展,網路中互動的各種資料、語音、視訊資訊數量突增;新型的線上直播、網路電視、視訊會議等應用也在逐漸興起;這些業務大多符合點到多點的模式,對資訊保安性、傳播範圍、網路頻寬提出了較高的要求;
為什麼要使用組播技術呢?
我們知道網路通訊中分單播、組播、廣播這三種;其中單播主要用在點到點通訊中,而後者的廣播和組播多用在點到多點的環境中;當網路中部署點到多點通訊應用時,若採用單播時,網路傳輸的資訊量與需要該資訊的使用者量成正比;即多份相同內容的資訊傳送給不同使用者,對資訊源及網路頻寬都將造成巨大壓力和浪費。若採用廣播方式,無需接收資訊的主機也將收到該資訊,這樣不僅資訊保安得不到保障,同時造成同一網路中的資訊氾濫;正是因為單播和廣播不能很好的解決點到多點應用通訊問題,ip組播技術有效地解決了單播和廣播在點到多點應用中的問題;組播源只傳送一份資料,資料在網路節點間被複制、分發,且只傳送給需要該資訊的接收者,即只有加入到對應組播中的成員才能接收到對應資訊;
傳統點到點應用
提示:如上圖所示,服務端server以單個使用者為單位提供服務;不同使用者與服務端提供的通訊資料存在差異;所以這種點到點的通訊模型多用在不同使用者與服務端的通訊資料存在差異的環境;即每個客戶請求服務端的資料都各有不同;
新型點到多點應用
提示:如線上直播,視訊會議、網路電視等應用,服務端提供以一組使用者為單位提供服務,即對於同一組使用者提供相同資料;同組使用者與服務端的通訊資料無差異;
單播方式部署點到多點應用
提示:單播方式下,網路中傳輸的資訊量和需求該資訊的使用者量成正比,即當使用者量較大時,網路中出現多份相同資訊流,不僅佔用處理資源而且還浪費頻寬;單播方式比較適合使用者量稀少的網路場景中,當使用者量較大時,對應網路傳輸質量就很難保證了;
廣播方式部署點到多點應用
提示:廣播方式下,資訊傳送者與使用者主機被限制在同一共享網路中(只能在同一網段的使用者才能廣播),並且網段所有使用者主機都能接收到對應資訊;即對於那些不想接收對應資訊的使用者,它也會收到;這樣一來資訊的安全性和有償服務得不到保障;廣播方式只適合共享網段的網路環境中,且資訊保安和有償性不那麼重要的點到多點的環境中;
組播解決方案
提示:在組播中,資訊傳送者被稱為組播源;接收相同資訊的接收者構成一個組播組,並且每個接收者都是組播組成員;提供組播功能的路由器稱為組播路由器;組播路由器不僅提供組播路由功能,也提供組播成員管理功能,也可以是組播組成員;
組播方式部署點到多點應用
提示:組播方式在點到多點的網路環境中主要優勢就是無重複流量,節省裝置效能與頻寬資源;同時安全性和有償性性相對廣播要高(只有成為對應組播組成員以後,對應才會收到對應的資訊);
組播與單播對比
提示:從資料流動數量來說,單播方式存在多份相同的資料流;而組播沒有多餘重複的資料流,組播源傳送一份資料流,對應客戶端就能收到;
組播與廣播對比
提示:廣播對不組播,從資料流的數量來說,兩者沒有什麼區別,都是傳送以分資料,客戶端都能收到;但是在廣播中資訊的安全性和有償性得不到保障,因為廣播它會把資訊傳送給同一廣播域的所有客戶端;對於那些根本不想要對應資訊的客戶端來說它也會照樣傳送;而組播不會,組播只會傳送給組播組成員,對於不是組播組成員的客戶端就收不到對應資訊;
組播定義
組播在傳送者和多個接收者之間實現點到多點網路連線;給多個接收者傳輸相同的資料,只需要複製一份的相同資料包即可;提高了資料傳輸效率,減少了骨幹網路出現擁塞的可能性;簡單總結就是一點發出,多點接收;
提示:只有加入224.1.1.1這個組播組的成員才會收到組播伺服器傳送的資料;對應非組播組成員就不會收到組播伺服器傳送的資料;
實驗
組播伺服器配置
提示:配置組播ip地址以後需要先點下mac地址,讓其自動生成mac地址;然後點選執行;
PC1加入組播組
啟動pc1的VLC看看是否能夠看到組播伺服器傳送到視訊呢?
提示:可以看到pc1啟動vlc以後,對應就能看到組播伺服器傳送直播的視訊;在服務端暫停視訊,對應客戶端的視訊也會隨之被暫停;在服務端選取時間點播放,對應客戶端也會隨服務端的選擇而選取對應時間點播放;總之一句話,服務端放什麼,對應客戶端看什麼;客戶端不能拉進度條;
抓包檢視對應資料
提示:可以看到在pc1上抓包,有大量的UDP包,對應源地址為組播伺服器的ip地址,目標地址為組播地址;組播地址也只能作為目標地址出現,它永遠不能成為源地址;
總結:
組播的優勢
1、提高網路通訊的效率,降低網路流量,減輕硬體負荷;
2、優化效能:減少冗餘流量,節約網路頻寬、降低網路負載;
3、分散式應用:是多點應用成為可能;
組播的劣勢
因為組播的應用大多是基於udp,所以組播的劣勢是它沒有TCP可靠,報文重複,報文失序,缺少擁塞避免機制;
組播的應用場景
1、多媒體、流媒體的應用,如網路電視、網路電臺、實時視訊/音訊會議等;
2、培訓、聯合作業場合的通訊,如遠端教育、遠端醫療等;
3、金融應用,如股票;
4、其他任何點到多點的資料釋出應用;
組播對比電視節目