随着网络技术和应用的快速发展，视频会议、视频广播、网上新闻、网上学校、网上股市行情发布、网上多人游戏（MUD）、高清晰度电视等将成为未来一段时间宽带多媒体网络的基本应用。网络多媒体应用的发展不仅对带宽提出了更高的要求，同时也对现有的基于单播的网络通信方式提出了新的挑战。为了适应不断涌现的多媒体应用需求，近年来，一种新的网络通信技术——组播通讯正在得到越来越广泛地应用。在简要介绍组播的基本概念和基本原理的基础上，本文重点介绍了Windows 2000组播及视频会议的实现技术，希望帮助企业更好地组织和开展网上视频会议等多媒体应用。
　　
　　组播的基本概念和原理
　　
　　1. 问题的提出
　　当前，Internet数据传输可以采用3种方式：


　　（1）单播（Unicast）
　　所谓“单播”，即点对点通讯。如图1，源主机发送的每一个信息包都具有唯一的IP目标地址。在这种情况下，一个信息包必须发往一个确定的地址并被网络上某个确定的主机接收。
　　（2）广播（Broadcast）
　　源主机发送的每一个信息包能被网段上所有IP主机接收。这里，IP广播包目标地址的主机部分被设置成全1，网络部分被设置成子网地址。
　　（3）组播（Multicast）
　　组播也称为多点广播，即多播。如图2，组播介于单播和广播通讯之间，源主机发送的每一个信息包可以被若干主机接收。但是，这些主机必须是同一个组播组的成员。
　　目前，Internet上绝大多数的数据传输采用单播方式，它是针对点对点可靠地文件传输应用设计的。随着Internet商业化进程地加快以及多媒体信息技术的发展，网络多媒体应用将日趋普及。如何利用现有的网络，开展诸如视频广播、远程教育、网上股市行情发布等多媒体应用，

已成为IT界一个重要的研究课题。
　　同文件传输、静态网页浏览等传统的网络应用不同，网络多媒体应用包含大量的音频和视频数据，它对带宽有着更高的要求。其次，在传送一个音频流或视频流时，少量数据的丢失不会影响声音、图像的传送。相反，为了保证声音、图像的传输质量，必须对数据包传送的速率和次序作严格地控制。实时协议（Real-time protocol）及QoS保证（Quality-of Service guarantee）正好表达了这种需求。最后，视频广播、远程教育、网上股市行情发布等多媒体应用一般要求同一信息同时被多个主机接收。在基于单播的网络上开展这类应用时，针对不同的目标地址，同一个数据需要复制多次并发送给每一个客户端。当网络上接收信息的用户不断增加时，内容服务器（Content Server）将承受极大的负荷，同时，主干网上将出现大量冗余的信息，网络拥塞现象极易发生。
　　基于单播的视频广播不仅因需要发送许多相同的数据包增加了服务器负荷、浪费了带宽，而且，单播视频广播解决方案缺乏可伸缩性。随着用户的不断增长，信息供应商需要不断升级自己的骨干网和服务器硬件。广播可以将一份数据同时发送给所有用户，但是，将一个数据包发送到所有网段，不管该网段是否有主机需要接收该信息同样是一种带宽的浪费。大量的广播包不仅使网络上所有主机疲于接收、处理大量的与自己无关的信息，降低了客户端计算机的性能，而且，如果路由器转发这些广播包，路由回环很容易引起一场广播风暴。有鉴于此，IP广播通信通常被限制在本地子网内。除非特殊配置，路由器一般不会转发IP广播信息包。
　　为了有效地在Internet、Intranet上开展视频会议、视频广播等多媒体应用，人们研究、开发了一种新的网络通讯技术——IP组播通讯。同单播、广播通讯方式相比，IP组播通讯吸收了两者的优点，同时避免了它们的弱点。如图2，源主机只需要发送一个IP组播信息包，路由器在必要时才将该信息拷贝到响应的端口。鉴于IP组播技术能够较好地适应多媒体广播应用，真正将Internet变成广播媒体，近年来，该技术得到了各大软、硬件厂商的支持。目前，Internet上最大的组播实验网是一个称之为MBone（Multicast Backbone）的多播骨干网。MBone创建于1992年3月。如图3，这是一个虚拟的网络，它由Internet上多个组播岛（multicast island）及连接这些孤岛的隧道组成。在组播岛内，数据以组播方式传输，组播岛之间数据的传输依赖于Internet单播隧道。


　　
　　2．基本原理
　　组播采用一种称之为“推”的通讯模型（a push model of communication）。如同广播、电视节目的接收一样，收音机、电视机只需将接收频率调整到希望接收的电台即可。在组播通讯中，源主机使用一个组播IP地址发送信息，客户端计算机只需通知网卡监听具有该组播IP地址的信息包即可。这里，源主机好比是一个广播、电视发射台，它无需了解哪些计算机正在接收数据广播。源主机发送信息时使用的组播IP地址好比是电台的发射频率，客户端计算机只需监听该“频率”的数据信息即可接收数据广播。IANA规定：组播使用D类IP地址，其范围为224.0.0.0～239.255.255.255。该段地址只能用于组播，不能用于单播 。
　　为了帮助客户机加入组播通讯，源主机需要一种特定的格式发布组播信息。MBone使用SDP（Session Description Protocol）发布组播信息。SDP为客户机接收组播包提供了完整的信息，它包括：组播会议的名称和描述、组播包发布的时间、信息包类型（音频、视频或纯文本等）、IP地址、端口号及传输协议等。当然，除了SDP外也可以采用其他方式发布组播信息，例如使用Web网页发布组播会议，用嵌入网页的控件接收组播数据。
　　为了接收组播信息，客户机需要加入一个组播组。IETF制定了IGMP（Internet Group Management Protocol）负责处理这一任务。当一台客户机加入一个组播组时，它需要完成如下2步操作：1）通知本地路由器，客户机希望接收哪个组播信息。2）设置IP地址和端口，启动组播数据包监听。由于组播组是动态的，因此，客户机随时可以加入和退出。当子网上最后一台接收组播的客户机退出组播组后，路由器将自动停止向该网段发送该组播信息。显然，这样做可以有效地减少网络负载。
　　开展组播通讯要完成的大部分工作由路由器及其相关协议实现。目前，绝大多数的路由器支持组播，用户只需要增加内存、升级软件并作一些相应的配置即可。
　　
　　Microsoft的组播视频会议技术
　　
　　为了帮助企业在本地局域网或广域网上开展虚拟会议，Microsoft在新近发布的Windows 2000操作系统中, 基于TAPI 3.0（Telephony Applications Programming Interface）提供了对IP组播视频会议技术的支持。注意，Windows 95/98不支持IP组播技术，Microsoft将组播称为多播。由于Microsoft的IP多播技术是基于Internet标准的，因此，当前正在使用的绝大多数标准的路由器、局域网交换机都支持这种多播技术。
　　同传统的基于多点控制器（Multipoint Conference Unit，简称MCU）的视频会议技术不同，Microsoft的TAPI IP多播视频会议技术采用了无会议服务器模型（serverless conferencing model）。它支持H.323协议，而所有的音频混合及视频切换功能均由客户端计算机完成。由于省去了多点控制器产品，采用IP多播技术开展视频会议能为客户节省更多的资金。
　　
　　1．配置和部署
　　利用Microsoft IP多播技术开展视频会议，需要对网络作一定配置并部署响应的服务器，具体步骤如下：
　　（1）检查和配置网络
　　Microsoft IP多播视频会议（IP Multicast videoconferencing）要求网络及路由器支持多播。在一个共享局域网（以太网）上，如果所有的客户机都安装了Windows 2000 Professional操作系统，则网络无需配置即可用于多播通讯；如果参加会议的客户机分布在不同的网段上，这时就需要检查和配置相关的路由器。有关路由器的配置信息请参阅Windows 2000 Server帮助文档及相关路由器手册。Microsoft在Windows 2000 Resource Kit中提供了一个诊断工具——MCAST，用来检查网络的某个部分是否支持多播。MCAST是一个命令行工具，它能重复发送和接收IP多播包。
　　（2）安装ILS服务器
　　同召开一个实际的会议一样，虚拟会议组织者首先需要预定会议室（申请网络资源）并拟订会议时间。作为一个虚拟的会议室和公告牌，Microsoft ILS（Internet Locator Services）服务器允许会议组织者利用Windows 2000电话拨号程序（Phone Dialer）在其上创建并发布会议邀请。通过电话拨号程序，与会者可以访问ILS服务器，查看会议及相关信息（如会议名称、时间等）。在指定的时间，利用电话拨号程序，与会者可以在不同的地点连入网络并加入视频会议。
　　作为IIS的一个可选组件，Microsoft Site Server ILS服务是部署Microsoft IP多播会议的一个基本组件。它为会议提供目录服务，用户可以增加、删除、查看多播视频会议。作为Windows域的一个成员，Site Server ILS服务可以被安装在网络的任何一台Windows 2000服务器上。当然，这些服务器必须首先安装IIS服务。Microsoft允许在网络上部署多台ILS服务器，并利用Windows 2000的NLBS（Network Load Balancing）提供负载均衡服务。
　　有关安装Site Server ILS服务的具体过程请参阅Windows 2000 Server帮助文档。安装结束后，还需要使用ILSCFG命令在活动目录中注册该ILS服务器。ILSCFG是Windows 2000自带的一个命令行程序。利用它可以注册、取消注册在活动目录中运行Site Server ILS服务的服务器。另外，ILSCFG还可以列出已注册的ILS服务器以及ILS服务器发布的用户和会议。
　　（3）安装MADCAP服务器
　　如前所述，源主机必须在224.0.0.0~239.255.255.255范围内选择一个多播地址后，才能发送多播信息。这里，Microsoft利用MADCAP服务器（多播地址分配服务器）为每一个多播会议分配一个动态多播IP地址。当会议组织者创建一个会议时，电话拨号程序首先在网络上搜索MADCAP服务器，并为该会议请求一个多播IP地址。随后，在网络上搜索ILS服务器并在其上创建一个会议对象（conference object）。作为Windows 2000 DHCP服务的一个部分，MADCAP服务在功能上与DHCP服务相互独立。DHCP服务负责提供单播地址分配，MADCAP提供组播地址分配功能。为了安装MADCAP服务，首先需要在域中选择一台Windows 2000服务器并安装DHCP服务。通过在DHCP服务器中创建一个IP多播作用域（Scope），可以启用MADCAP服务。
　　小型、中型商业用户可以将DHCP服务安装在一台Windows 2000主域控制器（Primary Domain Controller）中。但是，对于企业级用户，基于性能方面的考虑，Microsoft不建议在主域控制器中安装DHCP服务。另外，网络上可以安装多台DHCP服务器并利用Windows 2000的cluster提供集群服务。
　　（4）安装域控制器和活动目录服务
　　Windows 2000使用活动目录（Active Directory）在网络上发布ILS 服务的位置。虽然域控制器和活动目录不是开展多播会议所必需的。但是，没有它们，电话拨号程序将无法自动定位ILS服务器。这时，用户需要手工配置电话拨号程序并指定ILS 服务器的名称或IP地址。
　　如果打算在企业内部网上提供IP多播视频会议服务，Microsoft建议安装域控制器和活动目录服务（用户无需了解ILS服务器的位置，便可以方便地参加网上视频会议）。不过，客户端计算机要想在活动目录中找到ILS 服务器的名称或IP地址，需要同时满足如下3个条件：① 启动电话拨号程序的客户端计算机必须是Windows 2000域的成员。② 用户使用一个合法的帐号并登录到Windows 2000域中。③ 网络上安装了ILS服务器并通过运行ILSCFG在活动目录中注册。
　　可见，即使安装了域控制器和活动目录服务，安装并注册了ILS服务器，如果用户没有一个合法的帐号，或者客户端计算机没有登录到Windows 2000域中，用户同样不能访问活动目录。这时，ILS服务器的位置必须在电话拨号程序中手工添加。因此，对域内每一个参加视频会议的用户，系统管理员都应为其在域控制器中建立一个用户帐号。
　　（5）安装和配置客户端
　　Microsoft多播视频会议客户端有多播工作站（Workstation）和多播会议室（Conference Room）2种形式。所谓多播工作站是指每个与会者使用一台计算机，通过电话拨号程序参加多播会议。这里，客户端计算机必须配备声卡、视频照相机（video camera）、麦克风、扬声器或头戴式耳机。Windows 2000支持各类全双工（Full Duplex Audio）、半双工声卡。如果客户端计算机安装了全双工声卡，录音与回放可以同时进行。单击“开始”并指向“程序”、“附件”、“娱乐”，利用Windows 2000“声音-录音机”应用程序，可以检查你的声卡是否支持全双工工作方式。所谓多播会议室是指一个物理的会议室，它装备了可消除回音的远距离麦克风（Long-Rang Microphone）和大屏幕电视(Big-Screen Television)，通过一台计算机与远程多播网连接。
　　无论是多播工作站还是多播会议室都需要通过电话拨号程序（Phone Dialer）加入视频会议。电话拨号程序是一个支持Microsoft IP多播视频会议技术的、基于TAPI 3.0的应用程序。在安装Windows 2000操作系统时，该组件已默认安装。因此，用户只需要按如下步骤作一些简单配置即可。
　　① 启动电话拨号程序
　　单击“开始”并指向“程序”、“附件”、“通讯”，单击“电话拨号程序”就可以启动客户端电话拨号程序。
　　② 检查和配置ILS服务器
　　如前所述，如果用户使用合法的帐号登录Windows 2000域，应该在Internet目录看到ILS服务器。否则，需要手工添加ILS服务器：
　　a）右键单击“Internet 目录”节点，然后单击“添加目录”。
　　b）在“目录名”中键入计算机名或网络上的“Site Server ILS”服务器的 IP 地址，然后单击“添加”即可。
　　
　　2．开展组播视频会议
　　完成上述配置后，用户便可以在网上创建、管理、浏览并参加IP多播视频会议。方法如下：
　　（1）创建一个会议
　　a）在Internet 目录树中选择一台ILS服务器，准备在其上创建并发布会议。
　　b）右单击该ILS服务器，再单击“新建会议”。
　　c）在“会议属性”对话框中，输入会议名称、描述，指定会议的开始和结束时间，同时选择会议范围。
　　d）单击“权限”标签，利用“添加”、“删除”按钮指定允许加入、修改和删除会议的会议成员。
　　e）单击“确定”，完成会议的创建。
　　会议创建工作结束后，会议组织者可以通过E-mail或工作日程安排软件，例如Microsoft Outlook的信息与协作客户端将会议召开的时间、内容等通知与会者。在指定的时间内，与会者通过访问ILS服务器加入在线会议
　　（2）加入在线会议
　　a）启动电话拨号程序，找到ILS服务器
　　b）在ILS服务器的会议文件夹中寻找希望参加的会议。
　　c）右单击希望参加的会议，单击“加入”
　　加入在线会议后，在“会议室”目录下，用户可以看到其他与会者的姓名。同样，如果一个多播会议室加入在线会议，所有与会者都能看到该会议室的名称。
　　（3）退出在线会议
　　单击电话拨号程序工具栏中的“退出”按钮，可以退出会议。默认情况下，IP多播视频会议将持续进行，直到最后一个与会者退出或会议结束时间到为止。
　　
　　结论
　　
　　长期以来，人们一直在谈论网络视频会议的优势，例如可以节省开会所需的时间和费用。雇员可以参加实时会议，接受远程培训，在异地办公并与分散在其它地区的员工一起协同工作等。但是，由于带宽不足，缺乏一个完善的视频会议解决方案，网络视频会议技术一直未得到广泛地应用。基于TAPI 3.0，Windows 2000提供了对多点广播技术的支持。作为一种廉价的、可伸缩的解决方案，Microsoft的IP多播视频会议技术能较好地适应中小商业用户的需求。另外，除了视频会议、视频广播等多媒体应用外，IP多播技术还可以广泛应用于软件、邮件的分发，网络报纸订阅等。作为Internet上一种新的通信技术，其应用前景十分看好。