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淺談組播路由協(xié)議那些事 | 運維實戰(zhàn)家

發(fā)布時間: 2021-09-03 13:58   1677 次瀏覽

作者:router哥

運營商服務中心

隨著Internet的不斷發(fā)展,網(wǎng)絡中交互的各種數(shù)據(jù)、語音和視頻信息越來越多。同時,IPTV業(yè)務、新興的電子商務、網(wǎng)上會議、網(wǎng)上拍賣、視頻點播、遠程教學等服務也在逐漸興起,組播在這些領域發(fā)揮著越來越重要的作用。

什么是組播

那什么是組播呢?主要應用在哪些方面呢?接下來由router哥為你詳細解答。

什么是組播,組播與單播,組播與廣播有什么差別?是初學者首先要搞清楚的問題。

我們知道單播、組播和廣播都是IP報文網(wǎng)絡傳輸?shù)娜N模式,它們的定義如下:

單播是主機間一對一的通訊模式,網(wǎng)絡中的設備根據(jù)網(wǎng)絡報文中包含的目的地址選擇傳輸路徑,將單播報文傳送到指定的目的地,只對接收到的數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)發(fā),不會進行復制。它能夠針對每臺主機及時的響應,現(xiàn)在的網(wǎng)頁瀏覽全部都是采用單播模式。

如圖1-1采用單播傳輸方式傳輸數(shù)據(jù)的,要確保有流量需求的用戶都能收到流量,數(shù)據(jù)源需要發(fā)送三份流量,相應的網(wǎng)絡中設備B也需要承載三份流量。

圖1-1 單播數(shù)據(jù)流

廣播是主機間一對所有的通訊模式,設備會將報文發(fā)送到網(wǎng)絡中的所有可能接收者。設備簡單地將它收到的任何廣播報文都復制并轉(zhuǎn)發(fā)到除該報文到達的接口外的每個接口。廣播處理流程簡單,不用選擇路徑。

如圖1-2采用廣播傳輸方式傳輸數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)源僅發(fā)送一份流量,有流量需求的用戶可以收到流量,但是從圖中可以看出,因為廣播的傳輸機制,無流量需求的用戶D和用戶E也收到了流量,存在流量的冗余。

圖1-2 廣播數(shù)據(jù)流

組播是主機間一對多的通訊模式,組播是一種允許一個或多個組播源發(fā)送同一報文到多個接收者的技術(shù)。組播源將一份報文發(fā)送到特定的組播地址,組播地址不同于單播地址,它并不屬于特定某個主機,而是屬于一組主機。一個組播地址表示一個群組,需要接收組播報文的接收者都加入這個群組。

如圖1-3采用組播傳輸方式傳輸數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)源僅發(fā)送一份流量,有流量需求的用戶***可以收到流量,而且無流量需求的用戶D和用戶E也不會收到冗余的流量。

圖1-3 組播數(shù)據(jù)流

組播的實現(xiàn)機制,使得組播在點到多點場景中,比單播和廣播具有強大的優(yōu)勢。特別在運營商網(wǎng)絡中組播主要應用IPTV、OTT業(yè)務場景。接下來router哥為你詳細講解運營商網(wǎng)絡中主流組播路由協(xié)議技術(shù)-PIM-SM,以及組播PIM-SM協(xié)議在內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡中的應用。

組播PIM-SM協(xié)議在內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡中的應用

組播路由協(xié)議在本案的CDN網(wǎng)絡中主要應用于從OTT平臺引直播至HMS服務器以提供用戶回看,那什么是直播回看呢?請看以下介紹。

回看TVOD(TV On Demand)業(yè)務是數(shù)字電視系統(tǒng)將播放的直播電視節(jié)目實時錄制,用戶可以對自己感興趣的已播放節(jié)目有選擇性地收看。TVOD業(yè)務使用戶在錯過電視節(jié)目的直播時間后的空閑時間,自主選擇電視節(jié)目進行觀看。

小伙伴了解直播回看是怎么回事,那我們來看看組播PIM-SM協(xié)議在內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡中的應用。

圖2-1 CDN網(wǎng)絡拓撲模型

如圖2-1所示,某運營商CDN節(jié)點建設采用我司數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品N18010X作為匯聚交換機,采用VSU堆疊雙歸某城域網(wǎng)組網(wǎng)架構(gòu),本次新建CDN節(jié)點******在N18010X交換機采用組播路由PIM-SM協(xié)議,******對相關配置過程、配置模板、流量模型進行剖析。

配置過程如下:

1、首先將兩臺N18010X采用VSU技術(shù)組成堆疊交換機,上聯(lián)使用三層AP接口對接兩臺城域網(wǎng)CR,并以靜態(tài)默認路由關聯(lián)BFD指向CR,而城域網(wǎng)CR通過配置HMS服務器地址段的靜態(tài)路由回指銳捷堆疊交換機,打通業(yè)務交互流量;

2、銳捷堆疊交換機需全局開啟ACL-MAX TCAM模式及2/3層組播路由功能;

3、銳捷堆疊交換機上行城域網(wǎng)CR接口開啟PIM-SM協(xié)議,建立PIM-SM組播鄰居關系;

4、銳捷堆疊交換機使用靜態(tài)RP方式配置RP地址,通過ACL控制組播請求列表;

5、銳捷堆疊交換機采用靜態(tài)引流方式,在Loopback接口開啟組播PIM-SM協(xié)議、開啟靜態(tài)IGMP加組實現(xiàn)靜態(tài)引流,配置靜態(tài)引流只是實現(xiàn)頻道無縫切換需求,使用戶無延遲進行頻道切換;

6、銳捷堆疊交換機下行HMS服務器接口開啟啟組播PIM-SM協(xié)議、IGMP協(xié)議,接收IGMP請求,下發(fā)頻道組播流。

銳捷交換機配置模板如下:

 

組播流量模式:

圖2-2 CDN網(wǎng)絡流量模型

1、完成組播協(xié)議配置后,銳捷堆疊交換機由于配置了靜態(tài)組播組加組拉流方式,會主動向RP節(jié)點(路由器)請求組播流量,RP節(jié)點會先檢查請求對應的組播(S,G)表項是否存在,如存在直接按組播轉(zhuǎn)發(fā)表發(fā)給銳捷堆疊交換機,否則,向OTT平臺發(fā)起組播請求報文,直播源獲取請求報文,返回組播流給RP節(jié)點,RP節(jié)點收到后解封裝,建立(S,G)表項,并將組播數(shù)據(jù)流傳遞給銳捷堆疊交換機,如圖2-2藍色線條①;

2、銳捷堆疊交換機收到下掛HMS服務器請求組播報文,HMS服務器收到請求的組播流后轉(zhuǎn)化格式進行存儲,如圖2-2藍色線條②;

3、測試局點測試機頂盒進行直播回看測試,首先機頂盒向OTT調(diào)度平臺請求HMS服務器IP地址,調(diào)度平臺匹配測試機頂盒IP地址下發(fā)CDN平臺HMS服務器IP地址給機頂盒, 如圖2-2綠色線條③;

4、機頂盒獲取到HMS服務器IP地址,通過單播方式向HMS服務器獲取視頻流,觀看視頻,圖2-2紫色線條④;

 

至此,組播PIM-SM協(xié)議在內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡中的應用已分享完畢。

組播路由協(xié)議在內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡中成為一門關鍵的技術(shù),也彰顯著它巨大的優(yōu)勢,實現(xiàn)CDN節(jié)點錄制直播,回看節(jié)目可***近原則獲取資源,縮短終端觀看節(jié)目的緩沖時間,也減輕地市城域網(wǎng)出口帶寬壓力和OTT平臺的負荷。

過去為了進行現(xiàn)場直播可能要動用衛(wèi)星、地面接收站、微波線路等昂貴的設施,付出高昂的成本,而今通過互聯(lián)網(wǎng)以低廉的成本***可實現(xiàn)。目前組播技術(shù)在IPTV場景中使用比較多,在IPTV電視直播源直播節(jié)目***是典型的點到多點模式,電視直播源通過組播技術(shù)把流量分發(fā)到多個POP點和區(qū)域中心,用戶根據(jù)自己需求去點播。

 
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