隨著全球互聯(lián)網(wǎng)（Internet）的迅猛發(fā)展，上網(wǎng)人數(shù)正以幾何級數(shù)快速增長，以因特網(wǎng)技術(shù)為主導的數(shù)據(jù)通信在通信業(yè)務總量中的比列迅速上升，因特網(wǎng)業(yè)務已成為多媒體通信業(yè)中發(fā)展最為迅速、競爭最為激烈的領(lǐng)域。Internet網(wǎng)絡傳輸和處理能力的大幅提高，使得網(wǎng)上應用業(yè)務越來越多，特別是視音頻壓縮技術(shù)的發(fā)展和成熟，使得網(wǎng)上視音頻業(yè)務成為Internet網(wǎng)上最重要的業(yè)務之一。
在Internet上實現(xiàn)的視頻點播（VOD）、可視電話、視頻會議等視音頻業(yè)務和一般業(yè)務相比，有著數(shù)據(jù)量大、時延敏感性強、持續(xù)時間長等特點。因此采用最少時間、最小空間來傳輸和解決視音頻業(yè)務所要求的網(wǎng)絡利用率高、傳輸速度快、實時性強的問題，就要采用不同于傳統(tǒng)單播、廣播機制的轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)及QoS服務保證機制來實現(xiàn)，而IP組播技術(shù)是解決這些問題的關(guān)鍵技術(shù)。
一、IP組播技術(shù)的基礎知識概述
1．IP組播技術(shù)的概念
IP組播（也稱多址廣播或多播）技術(shù)，是一種允許一臺或多臺主機（組播源）發(fā)送單一數(shù)據(jù)包到多臺主機（一次的，同時的）的TCP/IP網(wǎng)絡技術(shù)。組播作為一點對多點的通信，是節(jié)省網(wǎng)絡帶寬的有效方法之一。在網(wǎng)絡音頻/視頻廣播的應用中，當需要將一個節(jié)點的信號傳送到多個節(jié)點時，無論是采用重復點對點通信方式，還是采用廣播方式，都會嚴重浪費網(wǎng)絡帶寬，只有組播才是最好的選擇。組播能使一個或多個組播源只把數(shù)據(jù)包發(fā)送給特定的組播組，而只有加入該組播組的主機才能接收到數(shù)據(jù)包。目前，IP組播技術(shù)被廣泛應用在網(wǎng)絡音頻/視頻廣播、AOD/VOD、網(wǎng)絡視頻會議、多媒體遠程教育、“push”技術(shù)（如股票行情等）和虛擬現(xiàn)實游戲等方面。
2．IP組播地址和組播組
IP組播通信必須依賴于IP組播地址，在IPv4中它是一個D類IP地址，范圍從224.0.0.0到239.255.255.255，并被劃分為局部鏈接組播地址、預留組播地址和管理權(quán)限組播地址三類。其中，局部鏈接組播地址范圍在224.0.0.0~224.0.0.255，這是為路由協(xié)議和其它用途保留的地址，路由器并不轉(zhuǎn)發(fā)屬于此范圍的IP包；預留組播地址為224.0.1.0~238.255.255.255，可用于全球范圍（如Internet）或；管理權(quán)限組播地址為239.0.0.0~239.255.255.255，可供組織內(nèi)部使用，類似于私有IP地址，不能用于Internet，可限制組播范圍。
使用同一個IP組播地址接收組播數(shù)據(jù)包的所有主機構(gòu)成了一個主機組，也稱為組播組。一個組播組的成員是隨時變動的，一臺主機可以隨時加入或離開組播組，組播組成員的數(shù)目和所在的地理位置也不受限制，一臺主機也可以屬于幾個組播組。此外，不屬于某一個組播組的主機也可以向該組播組發(fā)送數(shù)據(jù)包。
3．組播分布樹
為了向所有接收主機傳送組播數(shù)據(jù)，用組播分布樹來描述IP組播在網(wǎng)絡中傳輸?shù)穆窂健＝M播分布樹有兩個基本類型：有源樹和共享樹。
有源樹是以組播源作為有源樹的根，有源樹的分支形成通過網(wǎng)絡到達接收主機的分布樹，因為有源樹以最短的路徑貫穿網(wǎng)絡，所以也常稱為最短路徑樹（SPT）。
共享樹以組播網(wǎng)中某些可選擇的組播路由中的一個作為共享樹的公共根，這個根被稱為匯合點（RP）。共享樹又可分為單向共享樹和雙向共享樹。單向共享樹指組播數(shù)據(jù)流必須經(jīng)過共享樹從根發(fā)送到組播接收機。雙向共享樹指組播數(shù)據(jù)流可以不經(jīng)過共享樹。

4．逆向路徑轉(zhuǎn)發(fā)
逆向路徑轉(zhuǎn)發(fā)（RPF）是組播路由協(xié)議中組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程的基礎，其工作機制是當組播信息通過有源樹時，組播路由器檢查到達的組播數(shù)據(jù)包的組播源地址，以確定該組播數(shù)據(jù)包所經(jīng)過的接口是否在有源的分支上，如果在，則RPF檢查成功，組播數(shù)據(jù)包被轉(zhuǎn)發(fā)；如果RPF檢查失敗，則丟棄該組播數(shù)據(jù)包。
5．Internet組播主干（MBONE）網(wǎng)絡
Internet組播主干（MBONE）網(wǎng)絡是由一系列相互連接的子網(wǎng)主機和相互連接支持IP組播的路由器組成。它可以看成是一個架構(gòu)在Internet物理網(wǎng)絡上層的虛擬網(wǎng)，在該虛擬網(wǎng)中，組播源發(fā)出的組播信息流可直接在支持IP組播的路由器組之間傳輸，而在組播路由器組和非組播路由器組之間要通過點對點隧道技術(shù)進行傳輸。
二、IP組播路由及其協(xié)議
1．IP組播路由的基本類型
組播路由的一種常見的思路就是在組播組成員之間構(gòu)造一棵擴展分布樹。在一個特定的“發(fā)送源，目的組”對上的IP組播流量都是通過這個擴展樹從發(fā)送源傳輸?shù)浇邮苷叩模�這個擴展樹連接了該組播組中所有主機。不同的IP組播路由協(xié)議使用不同的技術(shù)來構(gòu)造這些組播擴展樹，一旦這個樹構(gòu)造完成，所有的組播流量都將通過它來傳播。
根據(jù)網(wǎng)絡中組播組成員的分布，總的說來IP組播路由協(xié)議可以分為以下兩種基本類型。第一種假設組播組成員密集地分布在網(wǎng)絡中，也就是說，網(wǎng)絡大多數(shù)的子網(wǎng)都至少包含一個組播組成員，而且網(wǎng)絡帶寬足夠大，這種被稱作“密集模式”（Dense-Mode）的組播路由協(xié)議依賴于廣播技術(shù)來將數(shù)據(jù)“推”向網(wǎng)絡中所有的路由器。密集模式路由協(xié)議包括距離向量組播路由協(xié)議（DVMRP：Distance Vector Multicast Routing Protocol）、組播開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議（MOSPF：Multicast Open Shortest Path First）和密集模式獨立組播協(xié)議（PIM-DM：Protocol-Independent Multicast-Dense Mode）等。
組播路由的第二種類型則假設組播組成員在網(wǎng)絡中是稀疏分散的，并且網(wǎng)絡不能提供足夠的傳輸帶寬，比如Internet上通過ISDN線路連接分散在許多不同地區(qū)的大量用戶。在這種情況下，廣播就會浪費許多不必要的網(wǎng)絡帶寬從而可能導致嚴重的網(wǎng)絡性能問題。于是稀疏模式組播路由協(xié)議必須依賴于具有路由選擇能力的技術(shù)來建立和維持組播樹。稀疏模式主要有基于核心樹的組播協(xié)議（CBT：Core Based Tree）和稀疏模式獨立協(xié)議組播（PIM-SM：Protocol-Independent Multicast-Sparse Mode）。