宽带网必须使用组播协议?

要说组播,先谈谈单播和广播


宽带网必须使用组播协议?

网络学习的起初,接触到最多的就是单播和广播,单播比较容易理解,就是单个主机对特定的主机进行数据传送,假如给某一个主机发送IP数据包。我们会给出非常具体的目的地址(例如:192.168.2.1),具备路由功能的设备将单播数据定向转发出去,这就是单播。我们通过自己的电脑去Ping 某一个IP地址(例如:192.168.2.1),这就是其中的一个单播。

单播就是:考试时,你被递纸条的作弊行为也属于单播!

宽带网必须使用组播协议?

那么广播是怎么样的呢,就是单个主机针对所在网络上的所有的其他主机发送数据包,这个网络指的可能是子网,还可能是所有的子网,所以目的地址将会是一个广播类的地址,例如:192.168.2.255,172.16.255.255等,我们遇到最多的广播类报文估计就是ARP请求报文了,我们的电脑第一次联网并对外发送信息时,首先要通过ARP请求广播到局域网络上的所有主机,来获取网关的MAC地址,从而可以进行数据包的封装和通信。

广播就是:就像老家那大队里的大喇叭,无论是不爱听的、爱听的,你都得听着,不听又怕落下啥。

其实我们今天主要是聊一聊组播,相对于单播的傻专一,广播的愣风暴,组播更让人感觉恰到好处。

组播是什么?

组播协议允许将一台主机发送的数据通过网络路由器和交换机复制到多个加入此组播的主机,是一种一对多的通讯方式。

IP组播的好处、优势:

组播协议与现在广泛使用的单播协议的不同之处在于,一个主机用单播协议向n个主机发送相同的数据时,发送主机需要分别向n个主机发送,共发送n次。一个主机用组播协议向n个主机发送相同的数据时,只要发送1次,其数据由网络中的路由器和交换机逐级进行复制并发送给各个接收方,这样既节省服务器资源也节省网络主干的带宽资源。

与广播协议相比,只有组播接收方向路由器发出请求后,网络路由器才复制一份数据给接收方,从而节省接收方的带宽。而广播方式无论接收方是否需要,网络设备都将所有广播信息向所有设备发送,从而大量占据接收方的接入带宽。

IP组播历史:

在1980年代初斯坦福大学的一位博士生叫Steve Deering,在为其导师David Cheriton工作,设计一种叫做Vsystem的分布式操作系统。此操作系统允许一台计算机使用MAC层组播向在本地Ethernet段的一组其他计算机传递信息。

随着工作的扩展组播必须跨越路由器,所以必须将组播扩展到OSI模型的第三层,此历史重任落到了Steve Deering身上,他总结了组播路由的通信协议基础,并最终在1991年12月发表的博士论文中进行了详细的阐述。

组播协议的优势:

组播协议的优势在于当需要将大量相同的数据传输到不通主机时,

1.能节省发送数据的主机的系统资源和带宽;

2.组播是有选择地复制给又要求的主机;

3. 组播可以穿越公网广泛传播,而广播则只能在局域网或专门的广播网内部传播;

4. 组播能节省网络主干的带宽;

组播协议的缺点:与单播协议相比,组播没有补包机制,因为组播采用的是UTP的传输方式,并且不是针对一个接受者,所以无法有针对的进行补包。所以直接组播协议传输的数据是不可靠的。

为什么宽带网必须使用组播协议

自从上世纪末长城宽带壮烈的宽带推广运动以来,宽带网一直面临种种问题,但这些问题归结起来就是一个问题,那就是客户端得不到与其接入带宽相称的足够的数据流。

最早的长城宽带面临的是“宽带无内容”的问题,客户得不到其承诺的视频点播等宽带娱乐,于是投诉、退户甚至诉诸法律。

电信凭借其雄厚的财力和电话线资源后来居上,但很快又面临网速慢、缺内容的投诉,电信网站上的视频点播似乎总是无尽的等待和缓冲。后来P2P软件的出现使得某些比较专业的用户似乎看到了希望,他们用BT、电驴等软件互传电影等娱乐信息也凑合了。没多久电信和网通就高举着和他们没什么关系的版权大旗封杀了BT、电驴等软件。

所有这些都是源于现在宽带网的“上下非对称”的金字塔结构,也就是网络主干的带宽远远小于所有用户带宽之和,但现在网络使用的单播通讯协议却要求网络主干的带宽等于或接近所有用户带宽之和。现在的状况是一个城市或省的网络出口主干的带宽大约相当于其所有客户带宽之和的5%,也就是说假如有5%的客户用BT软件通过网络全速传输数据,那其余95%的客户就不要玩了。现在电信主干上的流量的75%都是P2P应用的流量,已经超过了电信所能承受的极限。

那么采用CDN技术,将网络内容在城域网内就近缓冲行不行呢?答案是:技术上可行经济上行不通。在宽带普及初期,服务器设备及网络设备价格较为高昂,在当时如果采用CDN技术,所需要的服务器是一个巨大的天文数字。初期的大中城市的宽带网用户数量都在80万以上甚至更多,以此数量来计算光购置CDN服务器就需要3亿元甚至更多!这就是为什么电信不用CDN技术来满足客户需求的原因。所以在服务器的服务能力和客户机的需求上也存在着严重的上下非对称结构。

宽带网必须使用组播协议?

那么这个死结是不是没法解开呢?当然不是,组播协议的数据流特点就是“上下非对称”的,也就是说,在网络主干上的一条数据流通过每层交换机的复制可以变成无数客户端的数据流,形成客户端数据流之和远大于主干数据流的金字塔结构。这一特点正好与现在的网络结构相符。所以说,基于组播协议的流媒体宽带娱乐可以解决这一问题。

举例来说,使用基于组播协议的直播系统可以用一台服务器支持数万客户收看一个或几个频道的网上电视直播。假设一共提供100个频道的电视节目,每个频道是1M的MPEG4高清晰码流,则无论有1万客户还是100万客户,其占用的网络主干都是100M,而3~5台服务器硬件的投资不到100万。

在网络流量的需求越来越大的今天,运营商也在通过各种途径来提升宽带的骨干带宽和传输效率,随着服务器等设备价格的不断惠民,CDN技术也在不断的应用,我们的宽带速率在不断的提升,百兆宽带现已普及。现在5G又踏着七彩祥云来了,四大运营商已着手市场的宣传及套餐制定,相信我们的家庭宽带将会是千兆普及。

宽带网必须使用组播协议?

宽带网必须使用组播协议?

5G信号来了,为了满足众多终端速率稳定传输,骨干网必将大幅升级,家庭宽带也必将受惠,10G不是梦,因为每次通讯的变革,宽带都会有大提升。


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