大型校園網組播服務部署概述

校園網組播應用重要性
回顧IP組播技術的發展歷史，第一個關於IP組播的RFC就最初誕生於校園網中。上個世紀八十年代，美國斯坦福大學的一位博士生Steve Deering研究了基於距離向量的組播路由協議及主機成員資格協議，也就是今天的DVMRP（距離向量組播路由協議）和IGMP（Internet 組管理協議）。隨著對組播技術繼續研究和擴展，IP組播的標准目前正向著可管理的Internet全網組播的方向演進，組播在各種規模網絡的部署和實施也正走向成熟。
綜合類重點大學為代表的大型校園網網絡規模大，通常有兩（電腦沒聲音）台以上的核心交換機和若干L3交換機構成網絡主干，多為千兆以太網鏈路，運行動態路由協議，用戶數量多在1萬以上。由於校園網的用戶多為在校大學生和教師，其在線人數，在線時長，每用戶帶寬，網絡應用的多樣化等指標都大大超過商業網絡和寬帶小區網絡。網絡在校園網的應用已經滲透到教學、科研、管理、生活、娛樂等各方面。特別在非典結束後，更多的校園網使用者開始關注如何通過網絡進行溝通和協同工作，這就為組播技術在校園網內的廣泛的應用帶來了更高的要求。從模式上看，校園網的組播應用主要分為點到多點（包括信息推送、管理通知、節目播放等應用）、多點到多點（包括視頻會議、協同工作、平http://www.xsyzj.cn行處理、網絡游戲等應用）、多點到點（包括數據采集、資源查找等應用）三種類型的應用，通過對校園網應用的了解，前兩（電腦沒聲音）者需求較大。從應用的內容和服務質量要求看，多媒體相關的應用如視頻/音頻會議會占到很大的帶寬，對網絡的質量要求較高。
組播服務的部署
在大型校園網，全面部署組播服務是一個復雜的系統工程。組播服務涉及網絡的各個層面：Mac地址層、IP層、應用層，需要在主機－接入L2交換機－L3交換機每個層次配置相應的組播協議。另外組播作為一種可管理、可運營的高級網絡服務，其技術還在不斷的發展完善中。網絡設備對組播的支持也參差不齊。因此組播服務必須在詳細規劃和論證的前提下進行，選擇適合網絡設備和拓撲的組播方案。在運行的各個階段，要不斷地完善和增強http://.對組播的管理功能。最終為用戶提供穩定的、可擴展、可管理、高性能的大規模組播服務。
目的
·組播應用的穩定性
·組播的兼容性
特點
·特定組播源
·特定的組播路徑
技術實現
·PIM-SM(Static RP)
·IGMP V2
·IGMP Snooping
組播接收
組播部署 第一階段
校園網部分區域的物定組播源應用
Core Switch
(Static RP)
組播源
組播流量路徑
Share Tree/SPT路徑

 
　　組播部署第一階段示意圖

在此，我們把組播部署分為三個階段，將相關的組播任務和技術分解，便於校園網管理者更清晰地了解如何部署組播服務。
第一階段 部分區域的特定組播源應用
在部署組播的最初階段，校園網的網絡管理人員面臨著一系列困難和問題：新的技術和新應用、不同廠商設備對組播的不同配置方法、單播對組播的穩定性的影響……因此組播的部署應循序漸進。第一階段著重解決組播配置和運營的一些基礎問題，為後期的大規模復雜組播應用奠定基礎。
在學生宿捨區開通基於組播的E-Learning應用。組播源放在服務器區，組播組用戶集中在宿捨區。通過特定的組播源和組播路徑來實現組播在異構網絡中的兼容，以達到穩定使用。
推薦在第一階段僅在特定網絡區域配置組播，這樣可以減小組播的復雜度和管理成本，但選擇區域時要注意組播的RPF對於多路徑情況下可能導致組播數據的丟棄。
第二階段 全網范圍的可管理組播服務
組播部署 第二階段
校園網全網的可管理組播服務目標
·可管理的組播
·大規模組播
應用特點
·校園網內任意組播源，任意組播接收
·組播應用的認證和授權
技術實現
·SSM
·IGAP
·Multicast MIBs
On LineGame
組播源
E-Learning Application組播源
AAA平http://www.xsyzj.cn台
組播/單播統一網管
接收者

 
　　組播部署第二階段示意圖

這一階段應在校園網全網范圍內配置組播，即組播源可以在校園網的任意地點發布組播應用，而組播接收者可在校園網的任意地點申請加入組播組。
組播的可管理性是在大型校園網部署組播應用的關鍵所在，對於大型校園網，組播的全網部署勢必帶來大量高帶寬的視頻流量，如果不能對組播源進行一定程度的管理、不能對組播用戶身份合法性進行認證，無效的組播流量將占用大量帶寬，可能造成網絡鏈路的擁塞和設備的轉發性能下降，從而影響了單播數據的正常轉發。因此要在組播大規模實施時，需要部署相應的組播管理技術，如針對組播源的管理，針對組播用戶認證和授權的技術，以及基於數據流和端口的組播流量控制。同時，需要在網管平http://www.xsyzj.cn台上對組播路由和流量進行監控。
可管理組播的上述應用特點通過一些IETF相關工作組積極開發的關鍵技術實現，和以前的ASM（Any-Source Multicast 任意組播源）的組播模型相比，新的SSM（Source-Specific Multicast）組播技術，當一個接收者訂閱一個（S，G）Channel時，它只接收從發送源S傳送來的數據。在一定程度上解決了訪問控制問題和組播地址沖突的問題。 加強http://.了對組播源的管理。
對於組播使用者，可以加入任何其知道組地址的組播組而無需任何認證。對於需要付費的和有安全要求的組播應用，顯然需要相應的組播用戶認證協議。在網絡層提出的解決方案是IGAP（Internet Group membership Authentication Protocol），其特點是用戶主機在和Designate Router 進行IGMP通信時，提供附加的認證信息，由Router轉發到AAA Server進行認證，認證通過則可以加入組播組，反之，其加入申請被忽略。IGAP為組播服務的認證、授權和計費提供了實現機制，並且可以利用已有的單播AAA管理平http://www.xsyzj.cn台。
可管理組播的流量控制通過網絡設備組播相關的ACL和流量策略實現。組播的網管可以通過組播路由MIB，PIM-SM MIB，IGMP MIB等相應的MIB庫在統一的SNMP網管平http://www.xsyzj.cn台上實現。
第三階段 Internet開放式組播服務
組播部署 第三階段
基於Internet的開放式組播服務
目標
·跨域組播
·組播計費
·組播的可靠性
·組播安全
應用特點
·組播接收者和組播源的分離
·可運營的組播服務
技術實現
·MSDP
·MBG
組播/單播統一網管

 
組播部署第三階段示意圖

隨著教育資源的國際化和社會化，有更多的基於組播的教育和科研應用在不同校園網和科研機構之間共享，因此迫切需要提供跨域的組播服務。目前在公網上使用的跨域組播綜合使用了三種組播技術：PIM-SM、MBGP、MSDP。CERNET已經開通了跨域組播應用，校園網可根據需要，向其申請相應的全球組播地址。
跨域組播意味著組播源可以在開通組播服務的任意校園網對公網使用者提供組播服務，而組播接收者可以在開通組播服務的公網申請加入組播組，組播的應用范圍和規模都極大地得到擴展，尤其當組播使用者和組播源分布在不同網絡時，組播的可管理型、可靠性、安全性、支持靈活准確的計費策略就成為了關鍵所在。
綜上所述，大型校園網的組播部署應遵循以下原則：
● 綜合運用現有組播技術，合理制定部署方案
● 保證組播應用和網絡的穩定性 （性能，兼容性，對網絡的影響，應用穩定）
● 實現大規模組播（網絡規模，組播應用的數量，組播用戶的數量）
● 實現組播的可管理性 （認證，計費，網管）
● 實現跨域組播（源和用戶跨域，用戶跨域）
清華紫光比威大型校園網組播方案
清華紫光比威作為國內領前的全線網絡產品設備提供商，綜合多年來對不同行業用戶的深刻領會以及對目前網絡用戶網絡架構的深刻認識和全面剖析，在2003年創造性地提出了BSSN理念（Bitway Secured Service Network），針對不同用戶在網絡中的不同關鍵應用，為用戶帶來極安全的、性能極高的、極可靠的下一代互動式安全網絡架構。
清華紫光比威把BSSN的理念和先進技術相融合，並充分運用在大型校園網的組播解決方案中，憑借對大型校園網絡的深入了解和對組播技術的持續關注，清華紫光比威為用戶構造了完整而實用的組播解決方案。其特點體現在以下幾個方面：
1．提供專用服務，幫助用戶升級現有網絡和實現新網的組播服務
● 對於已有大規模網絡的用戶，根據現有網絡設備對組播的支持，更新部分設備，分階段逐步實施組播服務。
● 對於新建校園網的用戶，通過比威設備對組播服務的全面支持，結合正確的網絡設計，在網絡建成後即可支持全網的大規模組播應用。
2．高端設備保證組播線速轉發和豐富的組播協議
清華紫光比威的高端設備均通過硬件實現組播的線速轉發以保障組播應用的性能。以BitEngine 10000 為例，作為高性能的10G路由交換機，所有線卡都采用專有硬件芯片和隊列，對組播數據進行尋徑和數據轉發。清華紫光比威的L3交換機支持主要的組播路由協議如PIM-SM；清華紫光比威還逐漸在全線高端產品上支持IGAP等組播管理協議，使組播的認證、授權和計費和現有的單播計費平http://www.xsyzj.cn台相融合，實現了可管理組播。
3．低端設備保證組播數據在二層的高效、穩定轉發
清華紫光比威二層交換機均支持組播的二層相關協議，通過對IGMP Snooping的硬件優化設計，保證了在多VLAN情況下，IGMP Snooping的硬件實現，減少組播流量對二層網絡的性能影響。
 
大型校園網組播服務部署概述