Windows 2000下IGMP V3協(xié)議實(shí)現(xiàn)方法

李光明

（西安政治學(xué)院，陜西 西安710068）

組播（Multicasting），是一種讓數(shù)據(jù)從一個(gè)成員送出，然后復(fù)制給其他多個(gè)成員的技術(shù)。采用這種技術(shù)，可有效地節(jié)省帶寬，控制網(wǎng)絡(luò)流量，減輕服務(wù)器的負(fù)荷、降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，避免資源的無謂浪費(fèi)，因此在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送、多媒體會議、數(shù)據(jù)拷貝等諸多方面都有廣泛的應(yīng)用。

SSM是指定組播源的組播技術(shù)，SSM和IGMP V3相結(jié)合，能夠在組播源和組播數(shù)據(jù)接收者之間直接建立最短路徑樹，不但效率高，而且簡化了組播地址分配。但是在Windows 2000下，沒有提供對IGMP V3協(xié)議的支持，本文主要介紹IGMP V3協(xié)議及在2000系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)IGMP V3協(xié)議的方法。

1 任意源組播和指定源組播

通過和單播以及廣播的數(shù)據(jù)傳輸方式的比較，可以得到組播中最關(guān)鍵的兩部分：組的管理和維護(hù)以及組播報(bào)文的路由。

任意源組播（ASM）是RFC1112定義的組播模型。一個(gè)IP報(bào)文被傳送到一個(gè)“主機(jī)組”，這組主機(jī)（或路由器）被一個(gè)IP目的地址（224.0.0.0到239.255.255.255）指定。終端主機(jī)可以在任何時(shí)間加入或離開該組，并且對他們的所在地和數(shù)量沒有限制。

這個(gè)模型支持任意多個(gè)發(fā)送者的組播，即任意一個(gè)終端主機(jī)都可以發(fā)送數(shù)據(jù)給一個(gè)主機(jī)組，即使它可能不是那個(gè)組的成員。

特定源組播（SSM）是中定義的組播服務(wù)模型。組播源可以發(fā)送一個(gè)IP報(bào)文給SSM目的地址G，接收者可以加入通道（S，G）來接收該報(bào)文。SSM提供給主機(jī)應(yīng)用程序一個(gè)“通道”抽象，每個(gè)通道擁有一個(gè)源和多個(gè)接收者。

2 IGMP協(xié)議

IGMP全稱為Internet組管理協(xié)議（Internet Group Management Protocol），主要被IPV4系統(tǒng)用于向鄰接的多播路由器報(bào)告它們的組成員關(guān)系。到目前為止，IGMP有三個(gè)版本：IGMP V1（由RFC1112定義）、IGMP V2（由 FRC2236定義）和IGMP V3（由RFC3376定義）。目前應(yīng)用最多的是版本2。

IGMP V1是第1個(gè)被廣泛使用的版本，也是第1個(gè)成為因特網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的版本。在該協(xié)議中，主機(jī)可以加入組播組，但是沒有離開信息（Leave Messages）。路由器使用基于超時(shí)的機(jī)制去發(fā)現(xiàn)其成員不關(guān)注的組。

IGMP V2增加了對“低離開延遲”的支持，允許迅速向路由協(xié)議報(bào)告組成員終止情況，這對高帶寬組播組或易變型組播組成員而言是非常重要的。

IGMP V3增加了對“源過濾”的支持，允許主機(jī)指定它要接收通信流量的主機(jī)對象。來自網(wǎng)絡(luò)中其它主機(jī)的流量是被隔離的。IGMP V3也支持主機(jī)阻止那些來自于非要求的主機(jī)發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包。

3 IGMP V3消息格式

在IGMP V3中主要關(guān)注與IGMP V3有關(guān)的兩種IGMP消息：查詢消息（Membership Query）和V3成員報(bào)告消息（Version 3 Membership Report），同時(shí)還要支持其他三類IGMP消息，如表1。

表1 IGMP V3支持的消息

下面主要說明查詢消息和V3成員報(bào)告消息。

3.1 成員關(guān)系查詢消息

成員關(guān)系查詢消息由IP多播路由器發(fā)出，用于查詢鄰接接口的多播接收狀態(tài)，查詢具有如下的格式（見表2）：

表2 成員關(guān)系查詢消息格式

（1）Max Rsp Code（最大響應(yīng)代碼）

該字段指定在發(fā)送一個(gè)響應(yīng)報(bào)告之前所允許的最大時(shí)間。其單位是1／10 s。

（2）Check Sum

校驗(yàn)和是對整個(gè)IGMP數(shù)據(jù)報(bào)以16位為一段進(jìn)行取反求和。

（3）Group Address

當(dāng)發(fā)送一個(gè)普通查詢的時(shí)候，組地址字段必須被置0。在發(fā)送一個(gè)指定組查詢或者發(fā)送一個(gè)指定組和源的查詢時(shí)，必須被設(shè)置成要被查詢的組地址。

（4）Resv（保留）

該字段在傳輸時(shí)必須被置0，接收時(shí)忽略。

（5）S（禁止路由處理）

該字段被置成1時(shí)，表示任何接收路由器禁止更新它們在收到查詢時(shí)要更新的那些定時(shí)器。但它不禁止查詢者選舉或者普通的在路由器上執(zhí)行的主機(jī)端的查詢處理。

（6）QRV（查詢者的健壯變量）

該字段非0時(shí)作為［健壯變量］的值；如果為0，則使用缺省的健壯性變量值，或者靜態(tài)配置值。

（7）QQIC（查詢者的查詢間隔代碼）

查詢者的查詢間隔代碼字段指定查詢者使用的［查詢間隔］，以秒為單位表示。

（8）Number of Source［N］

表示該查詢中存在多少個(gè)源地址。在普通查詢或指定組查詢中這個(gè)值是0，在指定組和源的查詢中，這個(gè)值為非0值。

（9）Source Address［n］IP單播地址數(shù)組。

3.2 第3版成員關(guān)系報(bào)告

第3版成員關(guān)系報(bào)告由IP系統(tǒng)發(fā)出，用于向鄰接路由器報(bào)告當(dāng)前的多播接收狀態(tài)，或者修改它們的接口的多播接收狀態(tài)。報(bào)告具有以下的格式（見表3）：

表3 第3版成員關(guān)系報(bào)告消息格式

（1）Reserved

該字段在傳輸時(shí)被設(shè)為0，接收時(shí)忽略。

（2）Check Sum

同3.1節(jié)相關(guān)內(nèi)容。

（3）Number of Group Records（M）

標(biāo)明在報(bào)告中存在多少個(gè)組記錄。

（4）Group Record m

該字段標(biāo)明在報(bào)告發(fā)送接口上的某一個(gè)多播組的成員關(guān)系。每一個(gè)組記錄字段是一整塊數(shù)據(jù)（見表4）。

表4 組記錄字段

（1）Record Type

組紀(jì)錄類型可以是下列值：

（2）Aux Data Len

輔助數(shù)據(jù)長度含有在組記錄中的輔助數(shù)據(jù)的實(shí)際長度，其單位是32bit字。

（3）Number of Sources

源數(shù)量（N）字段標(biāo)明在組記錄中存在多少源地址。

（4）Multicast Address

多播地址字段標(biāo)明該組記錄從屬的多播IP地址。

（5）Source Address

源地址［i］字段是一個(gè)數(shù)組，含有n個(gè)單播地址。

（6）Auxiliary Data

目前的IGMP V3協(xié)議沒有定義任何輔助數(shù)據(jù)。

4 Windows 2000下IGMP V3的實(shí)現(xiàn)

Windows 2000雖然沒有提供對IGMP V3協(xié)議的支持，但是，該系統(tǒng)卻支持原始套接字（Raw Socket）。利用“原始套接字”，可實(shí)現(xiàn)對IP／ICMP／IGMP的訪問以及構(gòu)造特殊IP報(bào)文。因此利用原始套接字截獲路由器的組成員查詢報(bào)文，按照IGMP V3協(xié)議格式加工組成員報(bào)告消息報(bào)文，以此欺騙路由器，實(shí)現(xiàn)對IGMP V3協(xié)議的支持。

在需要IGMP V3協(xié)議支持的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)一個(gè)IGMP的補(bǔ)丁程序（流程見圖1）。使用原始套接字綁定Socket，監(jiān)聽路由器的成員關(guān)系查詢消息報(bào)文，當(dāng)收到查詢時(shí)，根據(jù)本地接收組以及已知的源地址，按照IGMP V3組成員關(guān)系報(bào)告消息報(bào)文的格式，模擬組織加工并向路由器發(fā)送IGMP V3協(xié)議的成員關(guān)系報(bào)告消息報(bào)文，以實(shí)現(xiàn)對路由器的欺騙，從而實(shí)現(xiàn)對SSM協(xié)議的支持。

圖1 主要程序流程圖

開發(fā)的測試程序，在Windows2000系統(tǒng)下進(jìn)行了測試。測試結(jié)果說明，該測試程序在 Windows 2000系統(tǒng)下運(yùn)行正常，功能正確，可以滿足指定源組播對終端設(shè)備要求。

5 結(jié) 論

在組播技術(shù)應(yīng)用中，SSM網(wǎng)絡(luò)相對于傳統(tǒng)的ASM網(wǎng)絡(luò)，具有非常突出的優(yōu)越性，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中不再需要匯聚點(diǎn)，在已知組播源的情況下，不但效率高，而且簡化了組播地址分配。SSM技術(shù)正在不斷發(fā)展和成熟，必將在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫娴玫皆絹碓綇V泛的應(yīng)用。

但SSM網(wǎng)絡(luò)中的終端設(shè)備和路由器離不開IGMP V3協(xié)議的支持。本文給出了在Windows 2000下實(shí)現(xiàn)IGMP V3協(xié)議的方法，為不支持IGMP V3協(xié)議的終端設(shè)備實(shí)現(xiàn)SSM提供了一個(gè)很好的解決方案。

［1］SSM 技術(shù)白皮書［Z］.華為技術(shù)有限公司，2007.

［2］沈富可.特定源組播協(xié)議研究［J］.西北大學(xué)學(xué)報(bào)，2004，34（10）：11－12.

［3］羅軍舟.TCP／IP協(xié)議及網(wǎng)絡(luò)編程技術(shù)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2004.