《数据通信笫十九讲移动IP和IP组播.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《数据通信笫十九讲移动IP和IP组播.ppt（37页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、1,数据通信与计算机网络（第二版）电子教案,笫十九讲 移动IP和IP组播,2,本讲内容,第七章 网络层7.4.5 移动IP7.5 IP组播7.5.1组播组和组播地址7.5.2 组管理协议：IGMP7.5.3 组播路由协议7.5.4 组播应用和发展7.6 下一代IP：IPv6*是要求同学了解的，这些内容在本电子教案中并未讲解而是要求同学自己阅读教材。,3,7.4.5 移动IP,移动IP是IETF为移动问题设计的一个解决方案，它克服了为固定环境设计和优化的原始IP寻址模式的一些限制，允许便携式计算机从一个网络移动到另一个网络而不改变其IP地址。移动IP正式的名称是IP移动性支持（IP mobili
2、ty support），它具有透明性、与IPv4的互操作性、安全性和宏移动性等方面的特征。,4,7.4.5 移动IP,可移动性的最大挑战在于允许主机保留其地址，而不需要给所有路由器传播一个特定于主机的路由。为此移动IP为每个移动主机设置了两个IP地址，主地址（primary address）：永久固定的、传统的IP地址，由本地（home）网分配，是应用程序和运输层所用的地址。辅地址（secondary address）：临时的，随着主机的移动而改变，由外地（foreign）网分配，用于IP分组转发时的隧道传输。,5,7.4.5 移动IP,系统参考结构,6,7.4.5 移动IP,工作过程当移动主
3、机在原始本地网时，获得的是主地址。当它移动到一个外地网并获得辅地址时，移动主机必须把辅地址发送给位于本地网的一个本地代理（Home Agent，HA）进行登记，该代理随后截取发送给移动主机主地址的分组，并使用IP-in-IP封装，把每个分组以隧道方式传输到辅地址。如果移动主机再次换地方，它会获得一个新的辅地址，并将它的新位置通知给HA，以便HA使用上面的方式转发分组。,7,7.4.5 移动IP,当移动主机返回到本地网，它必须与HA进行联系，以撤销登记，使HA停止截取分组。同样，移动主机可以选择在任何时候撤销登记（如当离开一个远程位置时）。由此可见，移动IP是为宏观移动性设计的，而不是为高速移动
4、设计的。因此，使用移动IP的情况：主机移动并不频繁，并在一个给定位置停留相对较长的一段时期。,8,7.4.5 移动IP,移动IP寻址移动主机上的应用程序总是使用主地址，当移动主机连接到外地网络时，它必须获得一个临时的辅地址，作为一个转交地址。实践中，有两种类型的转交地址：第一种称为合作定位转交地址（co-located care of address），需要移动主机自己处理所有转发。第二种称为外地代理转交地址（foreign agent care of address），需要在远程外地网络上有一个活动的参与者外地代理（Foreign Agent，FA）。,9,7.4.5 移动IP,发现外网代理
5、寻找外地代理的过程使用ICMP路由器发现机制并进行了扩展，这个过程称为代理发现。代理发现中，移动主机发送一个ICMP路由器请求报文以得到一个ICMP路由器通告报文，这些报文在原始的ICMP路由器发现报文上扩展了其它一些信息，以允许FA通告它的存在或移动主机请求一个通告。,10,7.4.5 移动IP,代理登记移动主机移动到外地网络时，必须进行代理登记以实现数据传输（转发）。登记过程允许移动主机完成以下工作：在外地网络上的一台代理上登记直接在HA上登记，以请求转发重建要过期的登记取消登记所有登记的报文是通过UDP发送的，代理使用端口434接受代理登记。,11,7.4.5 移动IP,移动IP数据传输
6、移动主机创建一个分组，这个分组的目的地址是通信对方的地址，在源地址是移动主机的本地地址（当然外地网络必须同意用任意源地址传输分组）。为了提高效率，分组沿着外地网到目的之间的最短路径进行传输。反向的分组将不会沿着最短路径从外地网直接到达移动主机，而是会先到移动主机的本地网。HA根据登记所了解的移动主机的位置，截获分组，并使用IP-in-IP封装通过隧道把分组传输到转交地址。,12,7.4.5 移动IP,如果移动主机有合作定位转交地址，被封装的分组直接传给移动主机，由移动主机拆封外层的分组，然后处理内层的分组。如果移动主机在使用FA进行通信，外层分组上的转交地址就指定了FA，当FA接收到HA的分组
7、时，FA拆封外层的分组，查阅已登记移动主机表（及其MAC地址），然后将分组通过FA的本地网络、使用MAC地址传输到适当的已登记的移动主机。,13,7.4.5 移动IP,两个问题双交叉问题（two-crossing problem）即使和移动主机进行数据传输的主机离移动主机路由较近（即便是同一个外地网络内），其数据传输也要通过HA进行当本地网上的主机与移动到外地网的主机进行通信时，由于本地网上的主机的目的地址（即移动主机）与源地址属于同一个IP网络，它将直接进行ARP解析而不会转发到HA。,14,什么是组播？单播和组播比较 组播的特点和优势,7.5 IP组播,15,7.5 IP组播,为什么需要组
8、播？许多新的应用要求把消息从一个发送者递交给多个接收者。Bulk data transfer：软件升级Streaming continuous media：多媒体应用Shared data applications：白版应用Data feeds：股票www cache updatingInteractive gaming,16,7.5 IP组播,如何组播？通过多个点到点unicast连接模拟组播。网络层提供显式的组播支持。发送者只要发送一个数据报，然后那些属于组播组中的路由器都会收到该数据报的一个拷贝，如果有一个接收者连接到该路由器，则数据报被递交。在每条链路上只有一个数据报的拷贝。,17,7
9、.5 IP组播,如何标识多个接收者?接收者属于某个组播组。组播组以组播地址标识。怎样加入一个组播组、怎样离开？加入组有没有限制？组中的成员怎么了解？IGMP协议,18,组播组和组播地址,IP组播中一个IP分组向一个组播组传送，这个包含零个或多个主机的组播组由一个单独的IP地址组播地址（或D类地址）标识。组播组组播组的成员可以动态变化，主机有权选择加入或者退出某个组播组。主机可以加入多个组播组，也可以向自己没有加入的组播组发送数据。组播组有两种：永久组和临时组。,19,组播组和组播地址,IP组播地址由D类IP地址标记。地址的最高四位为“1110”；范围。D类IP地址又进行了划分。,20,组播组和
10、组播地址,从至的地址被IANA保留为网络协议使用，作为永久组的地址，其中比较重要的地址有：224.0.0.1 网段上所有支持组播的主机224.0.0.2 网段上所有支持组播的路由器224.0.0.4 所有DVMRP路由器224.0.0.5 所有OSPF路由器224.0.0.6 指定的OSPF路由器224.0.0.9 所有RIP2路由器224.0.0.10 所有IGRP路由器224.0.0.13 所有PIM路由器,21,7.5.2 组管理协议：IGMP,组播协议分为：主机-路由器之间的组成员关系协议主要有IGMP，它负责建立并维护路由器直联网段的组成员关系信息。路由器-路由器之间的组播路由协议根
11、据IGMP维护的这些组播组成员关系信息，运用一定的组播路由算法构造组播分布树进行组播分组转发，主要包括DVMRP、MOSPF、CBT、PIM-DM、PIM-SM等。,22,7.5.2 组管理协议：IGMP,IGMP（Internet Group Management Protocol）协议很简单，它由主机成员关系协议发展而来。目前已使用的有两个版本：IGMPv1和IGMPv2。IGMP在主机和它直接连接的路由器间工作。主机使用IGMP消息通告本地的组播路由器它想接收组播流量的组播组地址。,23,7.5.2 组管理协议：IGMP,组播路由器通过IGMP协议为其每个端口都维护一张组播组成员表，并定
12、期探询表中的组播组成员，以确定该组播组是否存活（即该网段是否仍有属于某个组播组的成员），实现所连网络组成员关系的收集与维护。当路由器接收到某个组G的数据分组后，只向那些有G的成员的端口上转发数据分组。而数据分组在路由器之间如何转发则由路由协议决定，IGMP协议并不负责。,24,7.5.2 组管理协议：IGMP,IGMP消息被置于IP分组中传送。IGMPv1消息格式IGMPv1中定义了两种消息类型主机成员询问主机成员报告,25,7.5.2 组管理协议：IGMP,IGMPv2的消息格式IGMPv2中定义了四种消息类型0 x11-成员询问0 x12-IGMPv1 成员报告0 x16-IGMPv2 成
13、员报告0 x17-退出组播组,26,7.5.2 组管理协议：IGMP,IGMPv2向前兼容IGMPv1协议，IGMPv1的设备可以接收处理IGMPv2的消息分组。IGMPv2中允许路由器对指定的组播组地址做成员询问，非该组的主机不必响应。如果某主机想退出，它可以主动向路由器发送退出组播组消息，而不必像IGMPv1中那样只能被动退出。,27,7.5.2 组管理协议：IGMP,在交换网络中，二层交换机可能即不了解哪个端口有哪些组播组，也不能在其源MAC地址表中找到组播MAC地址的表项。从而，交换机只能简单地把组播分组向所有端口转发，组播的优势将大大削弱。因此有必要在交换网络二层上建立组播管理机制。
14、网络二层组播相关协议包括IGMP Snooping，IGMP Proxy和CGMP协议。,28,7.5.3 组播路由协议,组播路由协议负责构建组播分组的传输路径。组播分布树（Distribution Tree）在传输组播分组时，指派路由器构造一个连接所有组播组成员的树。根据这个树，路由器得出转发分组的一条唯一路径。由于组播组成员可以动态地加入和退出，因此组播分布树也必须动态更新。,29,7.5.3 组播路由协议,根据构造方法的不同，有两种最基本的组播分布树：源分布树（Source Distribution Tree）以组播源为根节点构造到所有组播组成员路径都最短的生成树。也称为最短路径树（Sh
15、ortest Path Tree，SPT）。有利于流量大、时延性能要求较高的实时媒体应用。缺点：要为每个组播源构造各自的分布树，当数据流量不大时，构造SPT的开销相对较大。,30,7.5.3 组播路由协议,共享分布树（Shared Distribution Tree）以网络中的某一个指定的路由器为根节点，该路由器称为汇聚点（Rendezvous Point，RP）或核心，由此节点生成包含所有组成员的组播树。也称为RP树（RPT）或基于核心的树（Core-Based Tree，CBT）。当组的规模较大，而每个成员的数据发送率较低时，使用共享树比较适合。但当通信量大时，使用共享树将导致流量集中及出
16、现根（RP）附近的瓶颈。,31,7.5.3 组播路由协议,组播路由协议的主要任务就是构造组播的分布树，使组播分组能够传送到相应的组播组成员。根据对网络中的组播成员的分布和使用的不同，组播路由协议分为两类：密集模式路由协议（DM）稀疏模式路由协议（SM）。,32,7.5.3 组播路由协议,DM路由协议通常用于组播组成员（接收者）密集地分布且有足够带宽的网络环境。DM路由协议采用一种定期广播组播组的扩散-剪枝技术来维护组播分布树，它只使用源分布树（SPT）。DM路由协议有：DVMRP（Distance Vector Multicast Routing Protocol，距离向量组播路由协议）MOS
17、PF（Multicast Open Shortest Path First，组播OSPF协议）PIM-DM（Protocol Independent Multicast-Dense Mode，协议无关组播协议-密集模式）,33,7.5.3 组播路由协议,在网络中稀疏分布组播组成员、网络也没有充足带宽的情况（如广域网环境）下可以使用SM路由协议。因此，SM路由协议采用选择性的建立和维护分布树的方式，由空树开始，仅当成员显式的请求加入分布树才做出修改。SM路由协议有：CBT：基于核心的分布树协议PIM-SM（Protocol Independent Multicast-Sparse Mode，协议
18、无关组播协议-稀疏模式）,34,7.5.4 组播应用和发展,IP组播技术为多媒体业务的开展提供了基础传送技术。IP组播在许多领域有广泛的应用前景。多媒体应用数据分发实时数据组播游戏和仿真,35,7.5.4 组播应用和发展,组播最主要的问题是缺乏有效的用户管理功能。认证难IP组播协议不提供用户认证功能，用户可随意地加入或离开。计费难IP组播协议不涉及计费，加上组播源无法得知用户何时加入或离开，也无法统计某时间段到底有多少用户在接收组播内容，因此无法进行准确的计费。管理难组播源缺乏有效的管理手段去控制组播信息在网上传递的范围和方向。,36,7.6 下一代IP：IPv6（自学）,IPv6特性IPv6协议基本头部IPv6地址IPv6协议扩展头部从IPv4向IPv6过渡,37,练习题,7.46移动IP的规范允许单个路由器既作为一个网络的HA，又作为支持网络上来访者的FA。使用单个路由器完成两种功能的优点和缺点是什么？7.47IGMP并未包括确认或重传的策略，即使在尽最大努力交付的网络上也是如此。丢失询问消息会造成什么后果？丢失报告消息呢？7.49两个支持组播的路由器由一个不支持组播的中间路径连接（即路径中有不支持组播的路由器），有什么办法使它们间的组播分组能够相互传输？,
