浅谈组播路由协议那些事 | 运维实战家

作者：router哥

运营商服务中心

随着Internet的不断发展，网络中交互的各种数据、语音和视频信息越来越多。同时，IPTV业务、新兴的电子商务、网上会议、网上拍卖、视频点播、远程教学等服务也在逐渐兴起，组播在这些领域发挥着越来越重要的作用。

什么是组播

那什么是组播呢？主要应用在哪些方面呢？接下来由router哥为你详细解答。

什么是组播，组播与单播，组播与广播有什么差别？是初学者首先要搞清楚的问题。

我们知道单播、组播和广播都是IP报文网络传输的三种模式，它们的定义如下：

单播是主机间一对一的通讯模式，网络中的设备根据网络报文中包含的目的地址选择传输路径，将单播报文传送到指定的目的地，只对接收到的数据进行转发，不会进行复制。它能够针对每台主机及时的响应，现在的网页浏览全部都是采用单播模式。

如图1-1采用单播传输方式传输数据的，要确保有流量需求的用户都能收到流量，数据源需要发送三份流量，相应的网络中设备B也需要承载三份流量。

图1-1 单播数据流

广播是主机间一对所有的通讯模式，设备会将报文发送到网络中的所有可能接收者。设备简单地将它收到的任何广播报文都复制并转发到除该报文到达的接口外的每个接口。广播处理流程简单，不用选择路径。

如图1-2采用广播传输方式传输数据，数据源仅发送一份流量，有流量需求的用户可以收到流量，但是从图中可以看出，因为广播的传输机制，无流量需求的用户D和用户E也收到了流量，存在流量的冗余。

图1-2 广播数据流

组播是主机间一对多的通讯模式，组播是一种允许一个或多个组播源发送同一报文到多个接收者的技术。组播源将一份报文发送到特定的组播地址，组播地址不同于单播地址，它并不属于特定某个主机，而是属于一组主机。一个组播地址表示一个群组，需要接收组播报文的接收者都加入这个群组。

如图1-3采用组播传输方式传输数据，数据源仅发送一份流量，有流量需求的用户就可以收到流量，而且无流量需求的用户D和用户E也不会收到冗余的流量。

图1-3 组播数据流

组播的实现机制，使得组播在点到多点场景中，比单播和广播具有强大的优势。特别在运营商网络中组播主要应用IPTV、OTT业务场景。接下来router哥为你详细讲解运营商网络中主流组播路由协议技术-PIM-SM，以及组播PIM-SM协议在内容分发网络中的应用。

组播PIM-SM协议在内容分发网络中的应用

组播路由协议在本案的CDN网络中主要应用于从OTT平台引直播至HMS服务器以提供用户回看，那什么是直播回看呢？请看以下介绍。

回看TVOD（TV On Demand）业务是数字电视系统将播放的直播电视节目实时录制，用户可以对自己感兴趣的已播放节目有选择性地收看。TVOD业务使用户在错过电视节目的直播时间后的空闲时间，自主选择电视节目进行观看。

小伙伴了解直播回看是怎么回事，那我们来看看组播PIM-SM协议在内容分发网络中的应用。

图2-1 CDN网络拓扑模型

如图2-1所示，某运营商CDN节点建设采用我司数据中心产品N18010X作为汇聚交换机，采用VSU堆叠双归某城域网组网架构，本次新建CDN节点首次在N18010X交换机采用组播路由PIM-SM协议，重点对相关配置过程、配置模板、流量模型进行剖析。

配置过程如下：

1、首先将两台N18010X采用VSU技术组成堆叠交换机，上联使用三层AP接口对接两台城域网CR，并以静态默认路由关联BFD指向CR，而城域网CR通过配置HMS服务器地址段的静态路由回指锐捷堆叠交换机，打通业务交互流量；

2、锐捷堆叠交换机需全局开启ACL-MAX TCAM模式及2/3层组播路由功能；

3、锐捷堆叠交换机上行城域网CR接口开启PIM-SM协议，建立PIM-SM组播邻居关系；

4、锐捷堆叠交换机使用静态RP方式配置RP地址，通过ACL控制组播请求列表；

5、锐捷堆叠交换机采用静态引流方式，在Loopback接口开启组播PIM-SM协议、开启静态IGMP加组实现静态引流，配置静态引流只是实现频道无缝切换需求，使用户无延迟进行频道切换；

6、锐捷堆叠交换机下行HMS服务器接口开启启组播PIM-SM协议、IGMP协议，接收IGMP请求，下发频道组播流。

锐捷交换机配置模板如下：

组播流量模式：

图2-2 CDN网络流量模型

1、完成组播协议配置后，锐捷堆叠交换机由于配置了静态组播组加组拉流方式，会主动向RP节点(路由器)请求组播流量，RP节点会先检查请求对应的组播（S，G）表项是否存在，如存在直接按组播转发表发给锐捷堆叠交换机，否则，向OTT平台发起组播请求报文，直播源获取请求报文，返回组播流给RP节点，RP节点收到后解封装，建立（S，G）表项，并将组播数据流传递给锐捷堆叠交换机，如图2-2蓝色线条①；

2、锐捷堆叠交换机收到下挂HMS服务器请求组播报文，HMS服务器收到请求的组播流后转化格式进行存储，如图2-2蓝色线条②；

3、测试局点测试机顶盒进行直播回看测试，首先机顶盒向OTT调度平台请求HMS服务器IP地址，调度平台匹配测试机顶盒IP地址下发CDN平台HMS服务器IP地址给机顶盒, 如图2-2绿色线条③；

4、机顶盒获取到HMS服务器IP地址，通过单播方式向HMS服务器获取视频流，观看视频，图2-2紫色线条④；

至此，组播PIM-SM协议在内容分发网络中的应用已分享完毕。

组播路由协议在内容分发网络中成为一门关键的技术，也彰显着它巨大的优势，实现CDN节点录制直播，回看节目可就近原则获取资源，缩短终端观看节目的缓冲时间，也减轻地市城域网出口带宽压力和OTT平台的负荷。

过去为了进行现场直播可能要动用卫星、地面接收站、微波线路等昂贵的设施，付出高昂的成本，而今通过互联网以低廉的成本就可实现。目前组播技术在IPTV场景中使用比较多，在IPTV电视直播源直播节目就是典型的点到多点模式，电视直播源通过组播技术把流量分发到多个POP点和区域中心，用户根据自己需求去点播。