引言
　　
　　自IP组播的引入以来，它在Internet上的商业部署就十分缓慢。尽管Mbone的存在已经有许多年了，但是通信公司、Internet服务提供商（ISP）和操作系统对组播的支持才开始。以IP为基础的网络通过IP组播服务和体系结构，提供的是点对多点和多点对多点的尽最大努力的数据报传送。当前的IP组播服务模型最初定义时并未考虑到明确的商业服务，这也许是组播部署缓慢的原因之一。当前的服务模型和体系结构并不能有效地提供或表述许多特征，而这些特征正是组播的商业实施所需要的。这些问题包括：（1）组管理。包括对组创建的授权，接收者的授权，发送者的授权。（2）分布式的组播地址分配。（3）安全性。除了支持数据完整性的机制以外，还包括防止对组播路由和会话的攻击。（4）支持网络管理。因此，当前由通信公司和ISPs部署的IP组播体系结构尽量弥补这些问题，但是这些体系结构很复杂，并且扩展性不好。从当前的服务模型和协议结构中归纳和商业化组播是很困难的，并且，从长远来看，这影响了组播部署的成功。


　　本文首先从ISPs和通信公司的角度来考虑当前的IP组播服务和问题，是哪些问题限制了IP组播的商业部署。接着讨论了ISPs和用户使用组播的动机，指明体系结构的复杂之处和模型未提供的服务。
　　下一部分介绍支持组播的服务模型和体系结构，然后，分析ISPs和客户使用组播服务的动机。接着描述了ISPs使用的模型和体系结构中的问题，并讨论服务模型所缺乏的功能，并提供了可供选择的、与商业部署更为一致的服务模型，最后是结论。
　　
　　IP组播
　　
　　1．当前的服务模型
　　IP组播是以开放的服务模型为基础的，没有机制来限制主机或用户创建组播组、从一个组中接收数据或向一个组中发送数据。组成员的概念是对接收者可达的概念，它并不意味着任何接入控制。对IP数据报而言，组播服务是尽力投递和不可靠的，每个组播组由D类IP地址标识。
　　为了从组播组中接收数据，主机必须用Internet组管理协议（IGMP）报文来连接到路由器上。一旦主机加入了一个组，它就接收所有发往该组地址的数据，而不管发送者的源地址。
　　主机能向一个组地址发数据，而无需成为一个接收者；这些主机就称为非成员发送者。不同的发送者可使用相同的组地址。这些源是使用相同的组播树还是各自的组播树取决于所用的组播路由协议。发送者不能预约组地址或阻止别的发送者选取同一地址。加入一个组的主机数量是动态的和未知的。实体（如发送者、接收者）的状态是未知的。总之，一个IP组播是未管理的。
　　用以形成组播树的路由器之间的连接由组播路由协议来维持。现在已有许多这样的协议，并在Internet上使用。包括：距离矢量组播路由协议（DVMRP）、开放式最短路径优先组播协议（MOSPF），核心树协议（CBT）,有序的核心树协议（OCBT），分层组播选路的HIP协议，独立于单播协议的组播协议（PIM）：密集模式（PIM-DM）和稀疏模式（PIM-SM）。


　　这些协议的主要区别在于它们建立的组播树的类型。DVMRP、MOSPF和PIM-DM构建的是以每个源为根的最短路径生成树，而PIM-SM、CBT、OCBT和HIP构建的是以一个核心或集合点（RP）为根的最短路径树。会话中所有的源共享相同的生成树。
　　PIM-SM是一个复杂的协议，因为它有时建立的是以源为根的最短路径树。CBT、OCBT、BGMP和HIP构建的是双向共享树，从各个源发出的分组散布在树上。PIM-SM使用无方向的共享树，分组首先被发送到核心，再由核心沿着生成树发送到会话的所有参与者。
　　
　　2．当前的体系结构
　　现在的路由器中的体系结构实际上是以IGMPv2、DVMRP、MOSPF和PIM-SM为基础的，加上组播源发现协议（MSDP）或边界网关组播协议（BGMP）。DVMRP、MOSPF、和PIM-SM仅限于在自治系统（AS）的管理域中使用，域间组播路由协议主要由MSDP维护。
　　IGMP是主机用来向边缘路由器表明它们所感兴趣的组播组。这些边缘路由器使用组播路由协议来在整个Internet范围内形成组播生成树。IGMPv1与第一种组播路由协议DVMRP一起提出。IGMPv2中增加了快速的组提交，并成为了IETF的标准。IGMPv3正在研究之中，它允许接收者向一个特定的组播组提交一个特定的源。
　　DVMRP是一种泛洪—修剪协议，组播组的源泛洪组播数据报到整个域内，这也是为了宣布一个组的存在。不是从到源的反向最短路径接口上收到的数据报将被丢掉，且发送一个修剪信息到相邻的路由器。如果与端路由器相连的的主机对接收组播数据不感兴趣，它就发修剪信息到生成树上。因为其泛洪算法并不能扩展到整个Internet上，DVMRP在一个自治系统之外并不能工作。PIM-DM的操作与DVMRP很相似，不同之处在于它与它使用的单播选路协议是相互独立的。
　　MOSPF以开放式最短路径优先协议（OSPF）选路机制为基础。组成员信息泛洪到整个网络中，每个路由器使用从OSPF中取得的链路状态信息来计算并建立以每个源为根的树。与DVMRP类似，MOSPF也是仅在域内使用。
　　PIM-SM以集合点（RP）的概念为基础，RP是所有边缘路由器都知道的网络中预先定义好的节点。如果与边缘路由器相连的主机对加入组播组感兴趣，它就向到RP的反向最短路径上发加入报文，通过这样来建立组播树。当形成一到RP的分支之后，新加入的边缘路由器就知道每个加入同一会话的源。边缘路由器通过一特定方法，转到一到源的最短路径树。PIM-SM通过发加入报文到会话中的每个源来建立最短路径树。然后边缘路由器就为源修剪RP树，这导致在组播树中要为每个源组对建立选路表。
　　如果接收者使用PIM-SM来加入源在远程域的组播组，PIM-SM要求从组到RP的变换通告PIM-SM的所有边缘路由器。当穿过域时，需要域间选路协议。当前最常用的是MSDP，它执行这种变换，并通过RP间的TCP连接宣布源。MSDP运行于有组播能力的边界网关协议之上（如BGP4+或MBGP）。它是一对BGP4（可区分单播与组播）的组播扩展。
　　因为现在还没有全球认可的方法来分配唯一的组播地址。在当前的模型中IETF使用静态分配组播地址的方法，这种机制称为GLOP。
　　近期，域间组播由BGMP管理，BGMP是一种用以管理不同域间组播路由协议间互操作性的协议。它在域间使用双向共享树，并依赖组播地址分配结构（MAAA）协议或GLOP来制定组播组的核心域，并解决地址分配和核心配置。（在BGMP和HIP中，整个域作为核心）。
　　
　　IP组播的部署问题
　　
　　当前的组播所依赖的协议结构，比单播体系结构更复杂和难于管理。这部分我们描述和分析商业组播体系结构部署中取得的经验。
　　
　　1．路由器的迁移
　　由于已有的网络基础设施，在客户的要求下部署组播并不是一个简单的问题。组播部署中的一个长期的问题是，它颠倒了ISP所遵循的路由器迁移模型。即路由器最初部署在骨干上，随着时间的推移，推送到用户的接入点。一个典型的模型是用户接入线输入到边缘路由器，边缘路由器又连接到更高能力的骨干路由器上。由于用户要求高速的接入，骨干路由器向用户接入点迁移，以处理高速接入线。更新的支持更高带宽的路由器加入到骨干网络中。换句话说，随着技术的前进，一般装在骨干网络中的路由器推送到用户接入线上。
　　组播使得这个模型颠倒了，因为旧的硬件一般不支持组播。当没有软件升级可提供，路由器就被迫早早替换，通信公司依赖其商业模型中硬件损耗来补偿硬件的价值，仅为升级将硬件移走，阻止了一般可得的对硬件损耗的补偿。
　　对组播体系结构的设计来说，部署在骨干网中的新的路由器一般智能较低，缺乏复杂的功能，如拥塞和接入控制。简单无智能的路由器能更有效地处理高容量的业务流。因此，如组播这样的服务，部署在边缘路由器中更好。但是，取代这些路由器颠倒了商业模式。因此，在网络基础设施的各层都安装新一代的路由器之前，骨干和边缘路由器都拒绝部署组播。
　　
　　2．域间的独立性
　　对有许多低速源的应用，如分布式游戏或DIS应用，让所有的源共享一棵树或许更有效。以路由器中的状态数量来看，这种树更有效。如PIM-SM和CBT协议就支持共享树。
　　然而，这并未考虑到域间的独立性，ISPs使用PIM-SM或别的RP/核心为基础的协议时，如RPs和他们相连的源在不同的域时，存在许多问题。
　　* 在别的域内的业务流潜在地要求对业务流进行控制。如速率或拥塞控制。
　　* 一个ISP依赖于一个在别的域内的RP，ISP对其客户收到的、通过远程RP的服务只有很小的控制。
　　* ISPs无接收者或或源，并不想成为会话的中心。因为这是对它们源的资源的浪费。
　　* RP或核心的地址的通告必须以一种可扩展的形式进行，且有低的等待时间。
　　为了宣布PIM-SM中的源组变换信息，就引入了MSDP。因此，直接到源的域内的组播树就能被构建，无需对第三方的依赖。在MSDP中，相邻域间用源活动报文宣布源的信息。MSDP使用RPs间的TCP连接，泛洪源信息到Internet上的所有别的RPs。
　　为了避免传输数据的时延，MSDP在源活动报文中偶尔运载组播数据。当这些报文在传播时，可避免远程RP的突发源的超时重发。由于MSDP周期性的泛洪—修剪机制，它的扩展性不好。通过使用TCP运载数据，它对传输时延也有很大影响，并破坏了IP组播服务模型。然而，它并未消除不在源的同一域内的与RP相关的问题。
　　对PIM-SM而言，由于其部署与其设计意图的差别，还存在问题。PIM-SM使用RPs，有多个低速源的应用能从共享树中受益。然而，由于MSDP和不正确的变量设置，已经部署了的PIM-SM不使用共享树。
　　首先，MSDP防止在域间使用共享树。因为当远程RPs收到报文后，他们直接加入源而非源的RP。即使两个源都在同一域内，远程域内的RP将为每个单独的源形成两个分支。因此，MSDP使得PIM-SM在域间并不支持共享树。
　　其次，尽管PIM-SM指定了源的速率超过了一阈值时，接收者应转到一以源为根的树。 实际上，大多数商家将阈值默认为0kb/s。这样设置后，在已部署的PIM中就发生如下的过程：接收者先加入一RP的无向共享树，然后，接收者立即就知道该会话中的所有的参与者。最后，对每个会话的参与者，接收者立即形成以源为根的树。因此，实际上，PIM仅为短暂业务流的源构建共享树。
　　PIM-SM设计的目的是为支持以源为根的和无向共享树。已经部署的PIM-SM实际上是一个以源为根的协议，它也有与共享树协议相同的问题，如对第三方的依赖和RP的通告。这些问题使得已部署的体系结构与设计目标相分离。
　　对以核心为基础的问题而言，一个可选择的方案是使用简单组播（SM）模型。核心的通告留作为会话发现的工具。组播组的核心由主机通告路由器，在到一个特定组的分组头中包括一个核心组播二元组（C，M），使用这样一个二元组，使得体系结构变得简单。
　　
　　3．管理
　　由于前面所描述的协议结构的复杂性，以及已存在的组播服务之间的互操作性较差，组播很难安装和管理。
　　从用户的观点，考虑到已有的网络基础设施，组播的部署不是一个简单的问题。今天组播部署中的问题包括：防火墙和缺乏对网络地址转换（NAT）的支持。关于NAT的Internet的草案已经提出了，但还未在商用设备中作为标准实施。大多数防火墙的问题是不能识别组播地址。这个问题的唯一答案是通过防火墙隧道来组播分组，但这又引起了一个严重的系统安全漏洞。对所有有组播能力的路由器而言，解决防火墙不兼容问题是使用静态路由。
　　尽管组播还未成为一项普及的业务，ISPs在管理组播时也有困难。域内组播相对容易部署，域间组播的部署就比较复杂。由于域间组播防止对网络的完全控制，使得跟踪故障问题较难。对BGMP和MSDP协议来说，当涉及到与别的域相联系时，这点很重要。我们在后面描述组播管理工具。