基于IGMPv3和PIM-SSM协议的IP组播技术的研究与实现

论文摘要

传统的IP组播技术是一种任意源组播模型，客户端在点播组播数据时，仅仅指明所要加入的组播组地址，任何一个源地址都可以向该组播组地址发送组播数据报文。随着组播技术的广泛应用，任意源组播技术的缺点也逐渐暴露出来，人们研究发现大量的、可以预见的组播应用是源地址确定的应用，由此，提出了源特定组播。根据源特定组播框架规定，客户端在点播组播数据时不仅要指明加入的组播组地址，还要指明所期望接收组播数据的发送源地址。源特定组播将源地址S和组播组地址G标识为一个通道。组播源S发送目的地址为G的组播数据报文，接收者通过订阅通道（S，G）来接收这些组播数据，组播通道是以最短路径树的方式构造而成。 本文主要研究在IPv4下、基于IGMPv3和PIM-SSM协议的源特定组播技术。首先阐述了IP组播相关技术，包括组播的框架、组播路由协议、组播转发树、反向路径转发等概念。然后描述了IGMPv3协议，比较IGMPv3相对于前两个版本的改进和不同之处。再对PIM-SSM协议进行研究，分析了该协议与PIM-SM协议的不同和优势。接下来重点描述了基于IGMPv3和PIM-SSM协议的源特定组播技术，分析了源特定组播的框架，给出了源特定组播的工作机制和工作模型，讨论了源特定组播技术的优缺点以及面临的困难。 在描述源特定组播技术的模型之后，本文在路由器嵌入式软件系统上设计并实现了基于IGMPv3和PIM-SSM协议的源特定组播技术，包括子模块的划分、数据结构的设计、协议报文的处理、组播路由表的维护与更新等。并且针对当前大部分客户端点播程序不支持IGMPv3这一问题，结合访问控制列表实现了SSM-Mapping技术，使得客户端点播程序只支持IGMPv2的情况下，也可以通过源特定组播模型进行组播报文的转发。并且对实现的源特定组播和SSM-Mapping功能进行了网络环境下的测试与验证。最后，总结了本文工作，并对未来的工作进行了展望。 本文所实现的基于IGMPv3和PIM-SSM协议的源特定组播以及SSM-Mapping技术具有广阔的市场应用前景，具有一定的理论意义和实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 研究内容
• 1.3 论文的组织和安排
• 第2章 IP组播技术概述
• 2.1 组播技术的体系结构
• 2.2.1 组播地址划分
• 2.2.2 组播成员管理
• 2.2.3 组播报文转发
• 2.2.4 逆向路径转发
• 2.2 几种域内组播路由协议概述
• 2.2.1 DVMRP
• 2.2.2 PIM-DM
• 第3章 IGMPv3和 PIM-SSM协议的研究
• 3.1 IGMPv3协议的研究
• 3.1.1 IGMPv3协议的应用
• 3.1.2 协议中有关组成员的描述
• 3.1.3 协议中有关组播路由器的描述
• 3.1.4 IGMPv3协议与其他版本的比较
• 3.1.5 IGMPv3目前存在的问题
• 3.2 PIM-SM协议简介
• 3.3 PIM-SSM协议的研究
• 3.3.1 PIM-SSM协议相对 PIM-SM协议的变化
• 3.3.2 PIM-SSM协议对组播路由器的规定
• 第4章 基于IGMPv3和 PIM-SSM的源特定组播技术的研究
• 4.1 源特定组播框架
• 4.2 源特定组播工作模型
• 4.3 源特定组播的优点
• 4.4 源特定组播的缺点和面临的困难
• 第5章 源特定组播在路由器软件系统上的设计与实现
• 5.1 系统的软硬件环境
• 5.2 组播模块的划分和功能定义
• 5.3 组播子模块的设计与实现
• 5.3.1 组播子模块的主要数据结构
• 5.3.2 组播子模块对报文收发的处理流程
• 5.4 IGMP子模块的设计与实现
• 5.4.1 IGMP子模块的主要数据结构
• 5.4.2 查询者的选举
• 5.4.3 IGMPv3报告报文的处理
• 5.5 源特定组播在 PIM子模块的设计与实现
• 5.5.1 PIM子模块的主要数据结构
• 5.5.2 收发 Hello报文和 DR选举
• 5.5.3 Assert机制的实现
• 5.5.4 加入/剪枝报文的处理
• 5.5.5 组播路由表项定时器的实现
• 5.6 一种使IGMPv2协议支持源特定模型的实现方案
• 5.6.1 SSM-Mapping技术介绍
• 5.6.2 SSM-Mapping技术的实现
• 第6章 源特定组播功能的测试
• 6.1 源特定组播功能测试
• 6.2 源特定组播与任意源组播的共存性测试
• 6.3 SSM-Mapping功能测试
• 6.4 测试结论与评价
• 第7章 总结与展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况
• 致谢