了解一些關(guān)于IP多播路由協(xié)議的知識(shí)還是非常有用的，這里我們主要介紹IP多播路由協(xié)議，多播路由的一種常見的思路就是在多播組成員之間構(gòu)造一棵擴(kuò)展分布樹。在一個(gè)特定的“發(fā)送源，目的組”對(duì)上的IP多播路由協(xié)議流量都是通過這個(gè)擴(kuò)展樹從發(fā)送源傳輸?shù)浇邮苷叩?，這個(gè)擴(kuò)展樹連接了該多播組中所有主機(jī)。不同的IP多播路由協(xié)議使用不同的技術(shù)來(lái)構(gòu)造這些多播擴(kuò)展樹，一旦這個(gè)樹構(gòu)造完成，所有的多播流量都將通過它來(lái)傳播。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)中多播組成員的分布，總的說來(lái)IP多播路由協(xié)議可以分為以下兩種基本類型。***種假設(shè)多播組成員密集地分布在網(wǎng)絡(luò)中，也就是說，網(wǎng)絡(luò)大多數(shù)的子網(wǎng)都至少包含一個(gè)多播組成員，而且網(wǎng)絡(luò)帶寬足夠大，這種被稱作“密集模式”（Dense-Mode）的多播路由協(xié)議依賴于廣播技術(shù)來(lái)將數(shù)據(jù)“推”向網(wǎng)絡(luò)中所有的路由器。密集模式IP多播路由協(xié)議包括距離向量IP多播路由協(xié)議（DVMRP：Distance Vector Multicast Routing Protocol）、多播開放最短路徑優(yōu)先協(xié)議（MOSPF：Multicast Open Shortest Path First）和密集模式獨(dú)立多播協(xié)議（PIM-DM：Protocol-Independent Multicast-Dense Mode）等。

多播路由的第二種類型則假設(shè)多播組成員在網(wǎng)絡(luò)中是稀疏分散的，并且網(wǎng)絡(luò)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(huì)浪費(fèi)許多不必要的網(wǎng)絡(luò)帶寬從而可能導(dǎo)致嚴(yán)重的網(wǎng)絡(luò)性能問題。于是稀疏模式IP多播路由協(xié)議必須依賴于具有路由選擇能力的技術(shù)來(lái)建立和維持多播樹。稀疏模式主要有基于核心樹的多播協(xié)議（CBT：Core Based Tree）和稀疏模式獨(dú)立協(xié)議多播（PIM-SM：Protocol-Independent Multicast-Sparse Mode）。

密集模式協(xié)議

（1）距離向量IP多播路由協(xié)議 （DVMRP）

***個(gè)支持多播功能的路由協(xié)議就是距離向量IP多播路由協(xié)議。它已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在多播骨干網(wǎng)MBONE上。DVMRP為每個(gè)發(fā)送源和目的主機(jī)組構(gòu)建不同的分布樹。每個(gè)分布樹都是一個(gè)以多播發(fā)送源作為根，以多播接受目的主機(jī)作為葉的最小擴(kuò)展分布樹。這個(gè)分布樹為發(fā)送源和組中每個(gè)多播接受者之間提供了一個(gè)最短路徑，這個(gè)以“跳數(shù)”為單位的最短路徑就是DVMRP的量度。當(dāng)一個(gè)發(fā)送源要向多播組中發(fā)送消息時(shí)，一個(gè)擴(kuò)展分布樹就根據(jù)這個(gè)請(qǐng)求而建立，并且使用“廣播和修剪”的技術(shù)來(lái)維持這個(gè)擴(kuò)展分布樹。

擴(kuò)展分布樹構(gòu)建過程中的選擇性發(fā)送多播包的具體運(yùn)作是：當(dāng)一個(gè)路由器接收到一個(gè)多播包，它先檢查它的單播路由表來(lái)查找到多播組發(fā)送源的最短路徑的接口，如果這個(gè)接口就是這個(gè)多播包到達(dá)的接口，那么路由器就將這個(gè)多播組信息記錄到它的內(nèi)部路由表（指明該組數(shù)據(jù)包應(yīng)該發(fā)送的接口），并且將這個(gè)多播包向除了接受到該數(shù)據(jù)包的路由器以外的其他臨近路由器繼續(xù)發(fā)送。如果這個(gè)多播包的到達(dá)接口不是該路由器到發(fā)送源的最短路徑的接口，那么這個(gè)包就被丟棄。這種機(jī)制被稱為“反向路徑廣播”（Reverse-Path Broadcasting）機(jī)制，保證了構(gòu)建的樹中不會(huì)出現(xiàn)環(huán)，而且從發(fā)送源到所有接受者都是最短路徑。對(duì)子網(wǎng)中密集分布的多播組來(lái)說DVMRP能夠很好的運(yùn)作，但是對(duì)于在范圍比較大的區(qū)域上分散分布的多播組來(lái)說，周期性的廣播行為會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的性能問題。DVMRP不能支持大型網(wǎng)絡(luò)中稀疏分散的多播組。

（2）多播開放最短路徑優(yōu)先 （MOSPF）

開放最短路徑優(yōu)先（OSPF）是一個(gè)IP多播路由協(xié)議，它將數(shù)據(jù)包在最小開銷路徑上進(jìn)行路由傳送，這里的開銷是表示鏈路狀態(tài)的一種量度。除了路徑中的跳數(shù)以外，其他能夠影響路徑開銷的網(wǎng)絡(luò)性能參數(shù)還有負(fù)載平衡信息、應(yīng)用程序需要的QoS等。MOSPF是為單播路由多播使用設(shè)計(jì)的。MOSPF依賴于OSPF作為單播路由協(xié)議，就象DVMRP也包含它自己的單播協(xié)議一樣。在一個(gè)OSPF/MOSPF網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)路由器都維持一個(gè)***的全網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖。這個(gè)“鏈路狀態(tài)”信息被用來(lái)構(gòu)建多播分布樹。

每個(gè)MOSPF路由器都通過IGMP協(xié)議周期性的收集多播組成員關(guān)系信息。這些信息和這些鏈路狀態(tài)信息被發(fā)送到其路由域中的所有其他路由器。路由器將根據(jù)它們從臨近路由器接收到的這些信息更新他們的內(nèi)部連接狀態(tài)信息。由于每個(gè)路由器都清楚整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，就能夠獨(dú)立的計(jì)算出一個(gè)最小開銷擴(kuò)展樹，將多播發(fā)送源和多播組成員分別作為樹的根和葉。這個(gè)樹就是用來(lái)將多播流從發(fā)送源發(fā)送到多播組成員的路徑。

（3）獨(dú)立多播密集模式協(xié)議（PIM-DM）

獨(dú)立多播協(xié)議（PIM）是一種標(biāo)準(zhǔn)的IP多播路由協(xié)議，并能夠在Internet上提供可擴(kuò)展的域間多播路由而不依賴于任何單播協(xié)議。PIM有兩種運(yùn)行模式，一種是密集分布多播組模式，另一個(gè)是稀疏分布多播組模式，前者被稱為獨(dú)立多播密集模式協(xié)議（PIM-DM），后者被稱為獨(dú)立多播稀疏模式協(xié)議（PIM-SM）。PIM-DM有點(diǎn)類似于DVMRP，這兩個(gè)協(xié)議都使用了反向路徑多播機(jī)制來(lái)構(gòu)建分布樹。它們之間的主要不同在于PIM完全不依賴于網(wǎng)絡(luò)中的單播路由協(xié)議而DVMRP依賴于某個(gè)相關(guān)的單播路由協(xié)議機(jī)制，并且PIM-DM比DVMRP簡(jiǎn)單。

PIM-DM協(xié)議和所有的密集模式IP多播路由協(xié)議一樣也是數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的。但是既然PIM-DM不依賴于任何單播路由協(xié)議，路由器某個(gè)接收端口（就是返回到源的最短路徑的端口）接收到的多播數(shù)據(jù)包被發(fā)送到所有下行接口直到不需要的分枝從樹中被修剪掉。DVMRP在樹構(gòu)建階段能夠使用單播協(xié)議提供的拓?fù)鋽?shù)據(jù)有選擇性的向下行發(fā)送數(shù)據(jù)包，PIM-DM則更加傾向于簡(jiǎn)單性和獨(dú)立性，甚至不惜增加數(shù)據(jù)包復(fù)制引起的額外開銷。

稀疏模式多播路由協(xié)議

當(dāng)多播組在網(wǎng)絡(luò)中集中分布或者網(wǎng)絡(luò)提供足夠大帶寬的情況下，密集模式IP多播路由協(xié)議是一個(gè)有效的方法，當(dāng)多播組成員在廣泛區(qū)域內(nèi)稀疏分布時(shí)，就需要另一種方法即稀疏模式IP多播路由協(xié)議將多播流量控制在連接到多播組成員的鏈路路徑上，而不會(huì)“泄漏”到不相關(guān)的鏈路路徑上，這樣既保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?，又能夠有效的控制網(wǎng)絡(luò)中的總流量和路由器的負(fù)載。

（1）基于核心樹的多播協(xié)議 （CBT）

和DVMRP和MOSPF為每個(gè)“發(fā)送源、目的組”對(duì)構(gòu)建最短路徑樹不同的是，CBT協(xié)議只構(gòu)建一個(gè)樹給組中所有成員共享，這個(gè)樹也就被稱為共享樹。整個(gè)多播組的多播通信量都在這個(gè)共享樹上進(jìn)行收發(fā)而不論發(fā)送源有多少或者在什么位置。這種共享樹的使用能夠極大的減少路由器中的多播狀態(tài)信息。

CBT共享樹有一個(gè)核心路由器用來(lái)構(gòu)建這個(gè)樹。要加入的路由器發(fā)送加入請(qǐng)求給這個(gè)核心路由器。核心路由器接收到加入請(qǐng)求后，沿反路徑返回一個(gè)確認(rèn)，這樣就構(gòu)成了樹的一個(gè)分枝。加入請(qǐng)求數(shù)據(jù)包在被確認(rèn)之前不需要一直被傳送到核心路由器。如果加入請(qǐng)求包在到達(dá)核心路由器之前先到達(dá)樹上的某個(gè)路由器，該路由器就接收下這個(gè)請(qǐng)求包而不繼續(xù)向前發(fā)送并確認(rèn)這個(gè)請(qǐng)求包。發(fā)送請(qǐng)求的路由器就連接到共享樹上了。 CBT將多播流量集中在最少數(shù)量的鏈路而不是在一個(gè)基于發(fā)送源的共享樹上。集中在核心路由器上的流量可能會(huì)引起多播路由的某些問題。某些版本的CBT支持多個(gè)多播核心的使用，和單個(gè)多播核心相比多核心更能達(dá)到負(fù)載平衡。

（2）獨(dú)立多播稀疏模式協(xié)議 （PIM-SM）

和CBT相似，PIM-SM被設(shè)計(jì)成將多播限制在需要收發(fā)的路由器上。PIM-SM圍繞一個(gè)被稱為集中點(diǎn)（RP：Rendezvous Point）的IP多播路由協(xié)議構(gòu)建多播分布樹。這個(gè)集中點(diǎn)扮演著和CBT核心路由器相同的角色，接收者在集中點(diǎn)能查找到新的發(fā)送源。但是PIM-SM比CBT更靈活，CBT的樹通常是多播組共享樹，PIM-SM中的獨(dú)立的接收者可以選擇是構(gòu)建組共享樹還是最短路徑樹。PIM-SM協(xié)議最初先為多播組構(gòu)建一個(gè)組共享樹。這個(gè)樹由連接到集中點(diǎn)的發(fā)送者和接收者共同構(gòu)建，就像CBT協(xié)議圍繞著核心路由器構(gòu)建的共享樹一樣。這共享樹建立以后，一個(gè)接受者（實(shí)際上是最接近這個(gè)接收者的路由器）可以選擇通過最短路徑樹改變到發(fā)送源的連接。這個(gè)操作的過程是通過向發(fā)送源發(fā)送一個(gè)PIM加入請(qǐng)求完成的。一旦從發(fā)送源到接收者的最短路徑建立了，通過RP的外部分枝就被修剪掉了。