đồ án : NGHIÊN CỨU GIAO THỨC PIM-SM TRONG MÔI TRƯỜNG MPLS

HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG
KHOA VIỄN THÔNG I
o0o
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
o0o
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Họ và tên : Trần Văn Nam
Lớp : Đ2004VT1
Khóa : 2004 – 2008
Ngành : Điện Tử – Viễn Thông
Tên đồ án: NGHIÊN CỨU GIAO THỨC PIM-SM TRONG
MÔI TRƯỜNG MPLS
Nội dung đồ án:
Đồ án tìm hiểu các đặc điểm cơ bản về lý thuyết IP multicast, giao thức chuyển
mạch nhãn MPLS, nghiên cứu sự hoạt động của giao thức PIM-SM trong môi trường
chuyển mạch MPLS và thực hiên mô phỏng hoạt động của giao thức PIM-SM bằng
phần mềm NS2. Đồ án được chia thành ba chương như sau:
 CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ IP MULTICAST
 CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MPLS
 CHƯƠNG III: GIAO THỨC PIM-SM TRONG MÔI TRƯỜNG MPLS
Ngày giao đồ án : 20/07/2008
Ngày nộp đồ án : 20/10/2008
Ngày 18 tháng 10 năm 2008
Giáo viên hướng dẫn
KS. Nguyễn Thu Hiên
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Điểm :…………(Bằng chữ :……………)
Ngày… tháng……năm 2008
Giáo viên hướng dẫn
KS. Nguyễn Thu Hiên

Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Điểm :…………… (Bằng chữ :…………. )
Ngày……tháng…… năm 2008
Giáo viên phản biện
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
Đồ án tốt nghiệp đại học Mục lục
MỤC LỤC
MỤC LỤC i
DANH MỤC HÌNH VẼ ii
DANH MỤC BẢNG BIỂU iv
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT v
LỜI NÓI ĐẦU 1
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ IP MULTICAST 3
1.1 Giới thiệu về IP multicast 3
1.1.1 Các phương thức truyền lưu lượng 3
1.1.2 Ứng dụng và khả năng của Multicast 6
1.2 Địa chỉ Multicast 8
1.2.1 Multicast trên các lớp khác nhau 8
1.2.2 Phân giải địa chỉ 9
1.2.3 Multicast trong môi trường chuyển mạch lớp 2 9
1.3 Định tuyến cho lưu lượng Multicast 14
1.3.1 Tóm tắt hoạt động truyền Multicast 14
1.3.2 Mô hình truyền dữ liệu 14
1.3.3 Định tuyến cho lưu lượng Multicast 19
1.3.4 Giao thức IGMP 20
1.4 IP Multicast trong MPLS 26
CHƯƠNG II: CÔNG NGHỆ CHUYỂN MẠCH MPLS 28
2.1 Giới thiệu về MPLS 28
2.1.1 Khả năng của MPLS 28

2.1.2 Ưu nhược điểm và ứng dụng của MPLS 30
2.2 Nguyên lý hoạt động của MPLS 33
2.2.1 Các khái niệm cơ bản 33
2.2.3 Các hoạt động liên quan đến nhãn 40
2.2.4 Hoạt động của MPLS 50
CHƯƠNG III : GIAO THỨC PIM–SM TRONG MÔI TRƯỜNG MPLS 56
3.1 Tổng quát về giao thức PIM – SM 56
3.1.1 PIM Sparse Mode (PIM-SM) 56
3.1.2 Hoạt động của giao thức PIM-SM 57
3.2 PIM – SM trong môi trường MPLS 74
3.3 Mô phỏng PIM – SM trong môi trường MPLS sử dụng NS2 76
3.3.1 Giới thiệu về phần mềm NS2 76
3.3.2 Xây dựng chương trình mô phỏng 83
PHỤ LỤC 85
TÀI LIỆU THAM KHẢO 90
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình
vẽ
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1.1 Truyền thông Unicast 4
Hình 1.2 Broadcast lãng phí băng thông và tăng tải xử lý trên CPU 4
Hình 1.3 Truyền tải multicast đến nhiều máy thu 5
Hình 1.3 Ánh xạ địa chỉ IP Multicast sang địa chỉ Ethernet/FDDI MAC 10
Hình 1.4 Sự không rõ ràng địa chỉ MAC 11
Hình 1.5 Tham gia nhóm Multicast 15
Hình 1.6 Truyền dữ liệu sử dụng cây chia sẻ 16
Hình 1.7 Cây đường dẫn ngắn nhất 17
Hình 1.8 Cây định tuyến cơ sở lõi - nhóm multicast chia sẻ chung một cây đơn 17
Hình 1.9 Tuyến dự phòng trước trong cây định tuyến multicast 18
Hình 1.10 Chuyển tiếp theo đường dẫn ngược (RPF - Reverse Path Forwarding) 19

Hình 1.11 Chuyển tiếp lưu lượng Multicast 20
Hình 1.12 Định dạng gói tin IGMPv1 22
Hình 1.13 Định dạng gói tin IGMPv2 24
Hình 1.14 Báo cáo thành viên IGMPv3 26
Hình 2.1 Định tuyến dựa trên địa chỉ đích 31
Hình 2.2 Các thiết bị trong mạng MPLS 34
Hình 2.3 Kiến trúc node mạng MPLS 37
Hình 2.4 Cấu trúc bảng chuyển tiếp chuyển mạch nhãn 38
Hình 2.5 Thành phần điều khiển chuyển mạch nhãn 40
Hình 2.6 Cấu trúc tiêu đề đệm MPLS 41
Hình 2.7 Các loại không gian nhãn 42
Hình 2.8 Sự duy nhất của nhãn trong không gian nhãn 43
Hình 2.9 Ứng dụng các mức nhãn khác nhau trong chuyển tiếp liên miền 44
Hình 2.10 Ví dụ về ngăn xếp nhãn: LSR lấy nhãn ra khỏi ngăn xếp 45
Hình 2.11 Ví dụ về ngăn xếp nhãn: LSR F lấy nhãn ra khỏi ngăn xếp 45
Hình 2.12 Ví dụ về ngăn xếp nhãn: nhãn được lấy hai lần tại LSR E và F 46
Hình 2.13 Hợp nhất nhãn 47
Hình 2.14 Liên kết đường lên và đường xuống 47
Hình 2.15 Sử dụng FEC riêng biệt cho mỗi tiền tố địa chỉ và tổ hợp FEC 48
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
ii
Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục hình
vẽ
Hình 2.16 chế độ điều khiển độc lập 49
Hình 2.17 phân bổ liên kết nhãn không theo yêu cầu 50
Hình 2.18 Hoạt động chuyển tiếp gói tin qua miền MPLS 51
Hình 2.19 Ví dụ về định tuyến hiện 53
Hình 2.20 Ví dụ khung MPLS với PPP/Ethernet là lớp liên kết dữ liệu 54
Hình 2.21 Truyền gói MPLS trong chế độ tế bào 55
Hình 3.1 R1 chuyển tiếp một gói tin sử dụng giao thức định tuyến Sparse – Mode 56

Hình 3.2 Nguồn xử lý đăng ký khi RP không nhận được yêu cầu cho Group từ Router
Any PIM- SM 58
Hình 3.3 Tạo một cây dùng chung cho (*, 288.8.8.8) 60
Hình 3.4 Đăng ký nguồn khi RP cần nhận các gói được gửi đến nhóm 62
Hình 3.5 Host H2 gửi một bản tin Join IGMP 64
Hình 3.6 R4 đang chuyển đổi từ RPT sang SPT bằng việc gửi một Join PIM-SM đến R1
65
Hình 3.7 R4 gửi Prune PIM-SM với RP Bit Set đến R5 67
Hình 3.8 R3 gửi bản tin RP - Announce 68
Hình 3.9 R2 tạo ánh xạ Group đến RP và gửi chúng trong bản tin RP- Discovery 69
Hình 3.10 Bản tin BSR Flooding Boostrap 71
Hình 3.11 Học địa chỉ RP với Anycast RP 73
Hình 3.12 Vấn đề Anycast RP (sau đó được giải quyết với MSDP) 74
Hình 3.13 Lối vào bảng định tuyến Multicast cho phiên (S1, G1) 75
Hình 3.14 Cấu hình mạng 83
Hình 3.15 Kết quả mô phỏng 84
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
iii
Đồ án tốt nghiệp đại học Danh mục bảng
biểu
DANH MỤC BẢNG BIỂU
Bảng 1.1 Địa chỉ Multicast Link – Local 12
Bảng 2.1:So sánh các thuật toán chuyển tiếp IP truyền thống và MPLS 38
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
iv
Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết
tắt
THUẬT NGỮ VIẾT TẮT
Viết tắt Tiếng Anh Tiếng Việt
ARP Address Resolution Protocol Giao thức phân giải địa chỉ

ATM Asynchronous Transfer Mode Truyền dẫn không đồng bộ
AtoM Any Transport over MPLS Any truyền tải qua MPLS
BGP Border Gateway Protocol Giao thức cổng đường biên
BSR Bootstrap Router Router khởi động
CGMP Cisco Group Management Protocol Giao thức quản lý nhóm Cisco
CLIP Classical IP Phân lớp IP
CR Constrained Routing Định tuyến cưỡng bức
CR-LDP Constrained Routing - LDP Định tuyến cưỡng bức - LDP
CR-LSP Constrained Routing - LSP Định tuyến cưỡng bức - LSP
DLCI Data Link Connection Identifier Nhận diện kết nối kiên kết dữ
liệu
DVMRP Distance Vector Multicast Routing
Protocol.
Giao thức định tuyến Multicast
Vector khoảng cách
ER Explicit Routing Định tuyến hiện
FDDI Fiber Distributed Data Interface Giao diện dữ liệu phân bố sợi
quang
FEC Fowarding Equivalent Class Lớp chuyển tiếp tương đương
IANA Internet Assigned Numbers
Authority
Cơ quan địa chỉ số Internet
IETF Internet Engineering Task Force Nhóm tác vụ kỹ thuật Internet
IGMP Interner Group Management Protocol Giao thức quản lý nhóm Internet
IGP Interior Gateway Protocols Giao thức cổng nội bộ
IntServ Integrated Service Các dịch vụ được tích hợp
IP Internet Protocol Giao thức Internet
IPoA IP over ATM IP trên ATM
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
v

Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết
tắt
ISDN Integrated Service Digital Network Mạng số liên kết đa dịch vụ
ISO International Organization for
Standardization
Tổ chức tiêu chuẩn hóa quốc tế
LDP Label Distribution Protocol Giao thức phân bổ nhãn
LER Label Edge Router Router biên nhãn
LIB Label Information Base Cơ sở thông tin nhãn
LIS Logical IP Subnet Mạng con IP logic
LSFT Label Switching Forwarding Table Bảng chuyển tiếp nhãn
LSP Label Switched Path Đường dẫn chuyển mạch nhãn
LSR Label Switch Router Router chuyển mạch nhãn
MA Mapping Agent Tác nhân ánh xạ
MG Media Gateway Cổng đa phương tiện
MOSPF Multicast OSPF OSPF đa điểm
MPLS Multiprotocol Label Switching Chuyển mạch nhãn đa giao thức
MSDP Multicast Source Discovery Protocol Giao thức phát hiện nguồn
Multicast
NAM The Network Animator Minh họa mạng
NHRP Next Hop Resolution Protocol Giao thức phân giải chặng kế
tiếp
NS Network Simulator Mô phỏng mạng
OAM Operation Administration, and
Maintenance
Quản lý hoạt động và bảo dưỡng
OSI Open System Interconnection models Mô hình liên kết nối hệ thống
mở
OSPF Open Shortest Path First Giao thức đường đi ngắn nhất
đầu tiên

OTcl Object – Oriented Toll Command
Language
Ngôn ngữ dòng lệnh mở rộng
hướng đối tượng
PID Protocol Identifier Nhận dạng giao thức
PIM Protocol Independent Multicast Giao thức Multicast độc lập
PIM-DM PIM - Dense Mode Giao thức PIM chế độ dày đặc
PIM-SM PIM – Sprase Mode Giao thức PIM chế độ thưa thớt
PNNI Private Network-Network Interface Mạng riêng ảo
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
vi
Đồ án tốt nghiệp đại học Thuật ngữ viết
tắt
PPP Point to Point Protocol Giao thức điểm - điểm
PSTN Public Switch Telephone Network Mạng thoại chuyển mạch công
cộng
RFC Request For Comment Yêu cầu ý kiến
RP Rendezvous Point Điểm gặp gỡ
RPF Reverse Path Forwarding Chuyển tiếp đường dẫn ngược
RPT Root-Path-Tree Cây đường dẫn gốc
RSVP Resource Resevation Protocol Giao thức dành trước tài nguyên
SG Signaling Gateway Cổng báo hiệu
SLA Service Level Agreement Thoả thuận mức dịch vụ
SMDS Swiched Multimegabit Digital
Service
Dịch vụ số Multimegabit chuyển
mạch
SNMP Simple Network Management
Protocol
Giao thức quản lý mạng đơn

SPF Shortest Path First Đường đi ngắn nhất đầu tiên
SPT Spanning Tree Protocol Giao thức cây mở rộng
SSM Source-Specific Multicast Đặc trưng nguồn Multicast
STM Synchronous Transmission Mode Chế độ truyền dẫn đồng bộ
TCP Transission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền dẫn
TLV Type-Leng-Value Kiểu-Chiều dài-Giá trị
ToS Type of Service Kiểu dịch vụ
TTL Time To Live Thời gian sống
UDP User Datagram Protocol Giao thức lược đồ dữ liệu
VC Virtual Circuit Kênh ảo
VCI Virtual Circuit Identifier Nhận dạng kênh ảo
VINT Virtual Internet Tesrbed Nền kiểm thử Internet ảo
VNPT Vietnam Post & Telecommunications Tổng công ty BCVT Việt Nam
VP Virtual Path Đường ảo
VPI Virtual Path Identifier Nhận dạng đường ảo
VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo
WAN Wide Area Network Mạng diện rộng
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
vii
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về IP
Multicast
LỜI NÓI ĐẦU
Cùng với sự phát triển của đất nước, ngành công nghiệp viễn thông cũng phát triển
không ngừng. Số người sử dụng các dịch vụ mạng tăng đáng kể, theo dự đoán con số này
đang tăng theo hàm mũ. Ngày càng có nhiều các dịch vụ mới và chất lượng dịch vụ cũng
được yêu cầu cao hơn. Trước tình hình này, các vấn đề về mạng bắt đầu bộc lộ, các nhà
cung cấp mạng và các nhà cung cấp dịch vụ cũng đã có nhiều nỗ lực để nâng cấp cũng
như xây dựng hạ tầng mạng mới. Nhiều công nghệ mạng đã ra đời nhằm đáp ứng tốt nhất
nhu cầu của khách hàng và giải quyết các vấn đề nảy sinh. Trong số đó chúng ta phải kể
đến công nghệ chuyển mạch nhãn đa giao thức MPLS.

Hiện nay, trong môi trường kinh doanh có một lượng rất lớn các thông tin cần phải
chuyển tiếp đến nhiều nơi trong cùng một thời gian. Cùng thời điểm đó, các doanh nhân
và các nhà nghiên cứu cần lấy một lượng lớn thông tin và thống kê trong cùng một ngày.
Mạng hiện nay được sử dụng và phát triển để đáp ứng nhu cầu này, với sự phát triển đó
thì các dịch vụ mới lại được thêm vào để phục vụ tốt hơn cho nhu cầu sử dụng. IP
Multicast được xem là giải pháp tối ưu để giải quyết vấn đề này.
Bên cạnh đó truyền thông multicast tại Việt Nam đang ở giai đoạn khởi đầu. Khi
các đường truyền băng thông rộng được triển khai tới từng thuê bao, các nhà khai thác
viễn thông lớn đang có những bước chuẩn bị để tung ra các dịch vụ truyền thông dung
lượng lớn như Internet TV, hội nghị truyền hình, truyền hình theo yêu cầu, Trong quá
trình triển khai, chất lượng dịch vụ mạng sử dụng phương thức truyền thông multicast bị
ảnh hưởng rất nhiều bởi khả năng thích ứng với sự tăng trưởng đột biến về số lượng trạm.
Khi một luồng âm thanh, hình ảnh cần được truyền tới các máy tính nằm phân tán
trên Internet, lưu lượng này phải được gửi đi theo cách hiệu quả nhất, nghĩa là dùng càng
ít băng thông càng tốt. IP multicast là một trong những công nghệ và tiêu chuẩn tiêu biểu
cho phép truyền dẫn đa điểm-đa điểm như hội nghị truyền hình, hoặc truyền dẫn điểm-đa
điểm như quảng bá âm thanh, video trên Internet.
PIM-SM là một trong nhiều giao thức định tuyến IP Multicast. Với ưu điển nổi trội
của nó là chỉ truyền lưu lượng khi có yêu cầu. Điều này đã làm tiết kiệm đáng kể băng
thông. Việc truyền tải lưu lượng IP Multicast bằng cách sử dụng giao thức PIM-SM tuy
không còn là vấn đề mới mẻ. Nhưng việc ứng dụng công nghệ MPLS kết hợp với giao
thức PIM-SM đem lại cho ta nhiều hiệu quả to lớn.
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
1
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về IP
Multicast
Nội dung của đồ án của em được chia làm ba chương như sau:
Chương I: Tổng quan về IP Multicast
Giới thiệu khái quát về truyền tải IP Multicast như : Địa chỉ Multicast, các ứng
dụng của nó, truyền tải lưu lượng IP Multicast… Bên cạnh đó còn giới thiệu về

giao thức IGMP là một giao thức quản lý phổ biến hiện nay.
Chương II: Công nghệ chuyển mạch MPLS
Trình bày về công nghệ MPLS với các ưu nhược điểm, các khái niệm liên quan
cũng như sự hoạt động của giao thức này.
Chương III: Giao thức PIM-SM trong môi trường MPLS
Nghiên cứu sự hoạt động của giao thức PIM-SM trong môi trường MPLS và
thực hiện mô phỏng giao thức trên phần mềm mô phỏng mạng NS2.
Do việc kết hợp của giao thức PIM-SM và công nghệ MPLS để truyền tải lưu
lượng IP Multicast còn tương đối mới nên đòi hỏi phải có kiến thức sâu rộng và lâu dài.
Do vậy đồ án không tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận được sự phê bình, góp ý
của các thầy cô giáo và các bạn.
Xin gửi lời cảm ơn chân thành tới KS. Nguyễn Thu Hiên đã tận tình hướng dẫn
em trong suốt quá trình làm đồ án.
Xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong khoa Viễn Thông I đã giúp đỡ em
trong thời gian qua và xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và người thân những người
đã giúp đỡ động viên tôi trong quá trình học tập.
Hà Nội, ngày 18 tháng 10 năm 2008

Sinh viên
Trần Văn Nam
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
2
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về IP
Multicast
CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ IP MULTICAST
1.1 Giới thiệu về IP multicast.
Cuối những năm 80, Steve Deering tham gia vào một dự án trong đó có nhu cầu
gửi một thông điệp từ một máy tính đến một nhóm các máy tính thông qua các giao thức
lớp 3. Sau khi nghiên cứu vài giao thức định tuyến, Deering kết luận rằng chức năng của
các giao thức định tuyến có thể mở rộng để hỗ trợ cơ chế multicast lớp 3. IP multicast là

một sự mở rộng của IP. Tổ chức IETF đưa ra khuyến nghị RFC 1112, định nghĩa các
thành phần mở rộng cho IP.
Trước đây người ta chủ yếu tập trung vào truyền thông điểm - điểm hay còn gọi là
truyền thông unicast. Truyền thông unicast là truyền thông mà ở đó một người gửi tin cho
một người nhận. Tuy nhiên, trong rất nhiều ứng dụng yêu cầu một nguồn dữ liệu cần phải
được gửi tới đồng thời tới nhiều người nhận.
1.1.1 Các phương thức truyền lưu lượng.
Truyền thông IP truyền thống cho phép một host gửi các gói đến host khác theo ba
cách thức khác nhau.
• Truyền đơn hướng (Unicast): Các gói tin được gửi từ một địa chỉ nguồn
đến một địa chỉ đích. Một router hoặc một thiết bị lớp 3 sẽ chuyển các gói tin bằng cách
tìm địa chỉ đích trong bảng định tuyến. Nếu một thiết bị là L2, nó chỉ cần dựa vào địa chỉ
MAC. Phương thức unicast yêu cầu rằng các ứng dụng video gửi một bản copy của từng
gói tin đến mọi địa chỉ unicast của các thành viên của nhóm. Ví dụ để hỗ trợ hình ảnh
đẹp, mỗi dòng video yêu cầu 1.5 Mbps cho mỗi máy nhận. Nếu chỉ có một vài máy nhận,
phương thức này làm việc được nhưng yêu cầu băng thông là n*1.5Mbps trong đó n là số
host nhận. Khi số máy tham gia vào tăng lên hàng trăm hoặc hàng ngàn, tải trên server
cũng tăng lên. Đối với 100 người dùng, phần băng thông yêu cầu để gửi unicast là
150Mbps. Đối với 1000 người dùng, phần băng thông yêu cầu là 1.5Gbps. Phương thức
dùng unicast không có khả năng mở rộng. Nếu chuyển sang dùng broadcast, ta chỉ cần
truyền dữ liệu một lần, tuy nhiên lúc này sẽ gặp vài vấn đề nghiêm trọng. Đầu tiên, nếu
bên máy nhận nằm trong vùng broadcast domain khác máy gửi, router cần phải truyền dữ
liệu broadcast. Tuy nhiên, truyền gói tin dạng broadcast có thể là giải pháp tồi nhất vì sẽ
tốn rất nhiều băng thông và tăng tải trên tất cả các thiết bị mạng nếu chỉ có một nhóm nhỏ
các máy trong mạng thực sự cần nhận gói tin.
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
3
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về IP
Multicast
Hình 1.1 Truyền thông Unicast

• Truyền quảng bá (Broadcast): Các gói tin được gửi từ một máy nguồn
đến một địa chỉ đích broadcast. Địa chỉ đích có thể là địa chỉ tất cả các hosts
(255.255.255.255) hoặc là một phần của địa chỉ subnet. Một router hoặc một L3 switch sẽ
không cho phép chuyển các dữ liệu broadcast này. Một thiết bị L2 sẽ cho phép phát tán
lưu lượng quảng bá ra tất cả các cổng của nó.
Hình 1.2 Broadcast lãng phí băng thông và tăng tải xử lý trên CPU
• Truyền đa hướng (Multicast): IP multicast cung cấp phương án truyền
thông thứ 3 này: cho phép một host gửi các gói đến một nhóm mà được tạo ra từ một
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
4
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về IP
Multicast
subnet của các host trong mạng. Các gói được gửi từ một địa chỉ nguồn đến một nhóm
các máy tính. Địa chỉ đích tượng trưng bằng các host muốn nhận traffic này. Mặc định,
một router hoặc một L3 switch sẽ không chuyển các gói tin này trừ khi phải cấu hình
multicast routing. Một thiết bị L2 switch không thể nhận biết được vị trí của địa chỉ
multicast đích. Tất cả các gói sẽ được phát tán ra tất cả các port ở chế độ mặc định. IP
multicast là một công nghệ bảo toàn băng thông được thiết kế một cách đặc biệt để làm
giảm lưu lượng bằng cách cung cấp đồng thời một luồng thông tin riêng lẻ đến hàng ngàn
người nhận. Bằng cách thay thế bản sao cho tất cả người nhận với việc cung cấp một
luồng thông tin riêng lẻ. IP multicast có thể giảm thiểu các gánh nặng trên cả host gửi và
host nhận và làm giảm lưu lượng trên toàn mạng. IP multicast cung cấp một sự cải thiện
to lớn về hiệu năng, sử dụng băng thông và cho phép thiết kế các ứng dụng phân tán một
cách hiệu quả.
Hình 1.3 Truyền tải multicast đến nhiều máy thu
Quá trình truyền unicast và broadcast là trường hợp riêng của multicast. Nếu trong
môi trường truyền như là Ethernet hay SMDS có hỗ trợ multicast và broadcast, thì sử
dụng các ứng dụng gửi một lần đến nhiều đích là một sự lựa chọn tốt. Khi một luồng âm
thanh, hình ảnh cần được truyền tới các máy tính nằm phân tán trên Internet, lưu lượng
này phải được gửi đi theo cách hiệu quả nhất, nghĩa là dùng càng ít băng thông càng tốt.

Một hướng đi mới cho IP, IP Multicast là giao thức dùng để truyền gói tin IP từ
một nguồn đến nhiều đích đến khác nhau trong mạng LAN hay WAN. Nhóm những
thành viên muốn nhận thông tin này thì phải tham gia vào một nhóm multicast. Với IP
multicast, ứng dụng gửi một bản sao của thông tin đến một nhóm. Thông tin này đến tất
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
5
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về IP
Multicast
cả những người nào muốn nhận nó. Kĩ thuật Multicast đánh địa chỉ các gói là địa chỉ
nhóm thay vì địa chỉ của từng người nhận. Các gói tin này phụ thuộc vào các mạng
chuyển tiếp để chuyển đến mạng cần nhận nó. Một nút có khả năng multicast chạy giao
thức TCP/IP có thể nhận được thông điệp multicast.
Các lưu lượng dạng multicast thường là một chiều (unidirectional). Do có nhiều
host nhận cùng một dữ liệu, nên thông thường các gói tin không được phép gửi ngược về
máy nguồn trên cơ chế multicast. Một host đích sẽ trả lưu lượng ngược về nguồn theo cơ
chế unicast. Cơ chế multicast cũng sẽ được truyền theo kiểu phi kết nối (connectionless).
Multicast sử dụng UDP chứ không dùng TCP.
Các host muốn nhận dữ liệu từ một nguồn multicast có thể tham gia hoặc rời khỏi
một nhóm multicast ở bất kỳ thời điểm nào. Hơn nữa, một host sẽ quyến định có trở thành
thành viên của một hay nhiều nhóm multicast hay không. Nguyên tắc cần quan tâm là sẽ
hoạch định làm thế nào để phân phối các lưu lượng multicast đến các thành viên của
nhóm mà không ảnh hưởng đến các thành viên ngoài nhóm.
Có ba yêu cầu cơ bản để có thể triển khai multicast trên một mạng đó là:
Phải có một tập hợp các địa chỉ dành cho các nhóm multicast.
Phải có một cơ chế trong đó các host có thể tham gia và rời khỏi nhóm
Phải có một giao thức định tuyến cho phép các router phân phối các lưu lượng đa
hướng tới các thành viên của nhóm mà không làm quá tải tài nguyên mạng.
Multicast là kĩ thuật đẩy thông tin, trong đó một máy chủ sẽ gửi dữ liệu đến người
sử dụng mà không cần người sử dụng phải yêu cầu trước. Thuật ngữ về kéo và đẩy xuất
hiện rất nhiều trong các cuộc thảo luận về truyền tải thông tin qua Internet. Trong kĩ thuật

kéo thông tin, client yêu cầu dữ liệu từ phía máy chủ hoặc từ các máy tính khác. Email là
kĩ thuật đẩy thông tin trong khi Web lại là kĩ thuật kéo thông tin.
1.1.2 Ứng dụng và khả năng của Multicast
a. Ứng dụng:
Hiện nay, trong môi trường kinh doanh có một lượng rất lớn các thông tin cần phải
chuyển tiếp đến nhiều nơi trong cùng một thời gian. Cùng thời điểm đó, các doanh nhân
và các nhà nghiên cứu cần lấy một lượng lớn thông tin và thống kê trong cùng một ngày.
Mạng hiện nay được sử dụng và phát triển để đáp ứng nhu cầu này, với sự phát triển đó
thì các dịch vụ mới lại được thêm vào để phục vụ tốt hơn cho nhu cầu sử dụng.
Các ứng dụng hiện nay trên mạng Internet đều dựa vào giao thức truyền theo điểm,
giống như là các ứng dụng trong mạng LAN truyền thống.IP multicast giúp cho mạng tiết
kiệm được băng thông. IP Multicast là một sự thay thế tốt cho quá trình truyền unicast khi
mà các công ty cần chuyển thông tin đến nhiều khách hàng trong cùng một thời điểm.Sử
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
6
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về IP
Multicast
dụng IP Multicast có thể giảm tải cho mạng. Ví dụ một ứng dụng về tài chính cần phải
gửi thông tin báo cáo cho hàng trăm máy trong mạng của một công ty. Mỗi máy nếu sử
dụng theo giao thức unicast thì thông tin cần phải nhân bản lên hàng trăm lần và di
chuyển trên cùng một liên kết mạng. Các gói tin chỉ được nhân bản khi gặp một nhánh rẽ
trên cây chuyển tiếp. Sau đây là một số ứng dụng điển hình.
Phân phối thông tin: IP Multicast làm cho việc phân phối thông tin trong các
phòng ban trở nên dễ dàng. Ví dụ một công ty có một số thay đổi về chính sách giá cả thì
thông tin này sẽ được truyền tới toàn bộ các đại lý trong cùng một lúc, hoặc các công ty
về IT sử dung IP Multicast để đưa thông tin cập nhật về các phần mềm mới của mình tới
khách hàng.
Hội thảo truyền hình: Thông thường người ta hay sử dụng các đường ISDN đắt
tiền phục vụ cho việc hội thảo truyền hình hoặc sử dụng dịch vụ do các công ty viễn
thông cung cấp. Hội thảo tương tác qua Internet,Intranet hoặc extranet sử dụng multicast

thì có giá trị kinh tế hơn nhiều, và cho phép số người tham gia cùng một lúc không giới
hạn.
Phát hiện dịch vụ: các giao thức phát hiện dịch vụ trên mang sử dụng multicast
thay vì broadcast thì có hiệu quả cao hơn, điều đó làm cho dịch vụ không còn bị giới hạn
trong phạm vi của một subnet mà có thể mở rộng trên toàn mạng TCP/IP mà không cần
phải cung cấp các thông tin về cấu hình…
b. Khả năng:
Một mạng có khả năng multicast có thể chuyển tiếp các gói theo địa chỉ của nó.
Các router có hỗ trợ multicast phải theo dõi được thành phần nào trong mạng có các máy
tính tham gia vào nhóm.
Khả năng của multicast trên các máy trạm:
RFC 1112 mô tả IP multicast mở rộng cho chồng giao thức IP. Có tất cả ba mức
tương thích của chuẩn này tồn tại. Tại mức 0, có nghĩa là không hỗ trợ cho IP multicast
và không có ảnh hưởng bởi các hoạt động multicast.
Để cung cấp multicast tại mức 1, một máy tính trong mạng IP phải hỗ trợ truyền
các gói tin multicast. Tại mức này các host chi gửi các gói tin multicast, mức 1 cho phép
một host tham gia vào một vài dịch vụ dựa trên multicast như là thông báo trạng thái hoặc
định vị tài nguyên. Các host tại mức này không thể nhận các gói multicast.
Tại mức 2 các host phải cung cấp khả năng truyền và nhận các gói tin multicast IP.
Các host của mức 2 phải hỗ trợ toàn bộ các khả năng của IP multicast. Host có thể tham
gia và rời nhóm. Các nhóm thuộc mức 2 phải được cài đặt giao thức IGMP trong nó. Mục
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
7
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về IP
Multicast
đích chính của IGMP là thông báo cho các router biết về sự hiện diện của host trong
nhóm để router có thể chuyển tiếp các gói đến cho nó.
Khả năng của multicast trên router:
Chuyển tiếp các gói tin IP Multicast có thể được thực hiện thông qua quá trình cấu
hình tĩnh hoặc sử dụng các giao thức định tuyến multicast. Thiết bị chuyển tiếp các gói tin

multicast gọi là multicast router. Chúng cũng có khả năng chuyển tiếp các gói tin unicast
hoặc không tùy vào mục đích sử dụng. Router chuyển các gói tin multicast dựa vào giá trị
địa chỉ nguồn và đích của chúng. Cùng với sự bùng nổ dữ liệu thông tin hiện có như là
các ứng dụng multimedia, truyền dữ liệu thời gian thực, các router mới hiện nay đều có
khả năng định tuyến các gói tin multicast được xây dưng sẵn.Tuy nhiên vẫn còn rất nhiều
router không thể chuyển tiếp các gói tin multicast một cách đúng đắn.
Một host gửi một thông điệp multicast lên mạng và ngay lúc đó các router có khả
năng định tuyến multicast lấy gói tin này, chuyển nó đến nhóm riêng của nó. Router xây
dựng đường đi cho các nhóm bằng cách xây dựng một cây phân phối từ phía người gửi
đến tất cả các người nhận khác. Multicast router phải thực thi một giải thuật định tuyến
dựa trên giao thức đinh tuyến multicast.
Giao thức multicast có thể được sử dụng nằm trên tất cả các giao thức khác đã có
trong mạng chỉ cần thao tác nâng cấp phần mềm cho các thiết bị định tuyến hiện tại. Một
tương lai lí tưởng cho các IP multicast nếu như các thiết bị định tuyến đều hỗ trợ các giao
thức IGMP,DVMRP, MOSPF và PIM, điều này sẽ giúp nâng cao rất nhiều tầm của các
ứng dụng multicast và quá trình tương tác giữa các thành phần mạng.
1.2 Địa chỉ Multicast
1.2.1 Multicast trên các lớp khác nhau
Multicast có thể được cài đặt trên cả hai lớp: lớp liên kết dữ liệu và lớp mạng. Tại
lớp liên kết dữ liệu các giao thức Ethernet, FDDI, và Token Ring hỗ trợ địa chỉ Multicast
trong các trường mở rộng. Multicast tại lớp liên kết dữ liệu chỉ được giới hạn trong các
ứng dụng tại một mạng LAN. Tuy nhiên, multicast cũng có thể được sử dụng tại lớp
mạng nếu các ứng dụng multicast mở rộng ra khỏi mạng LAN hoặc phát triển trên nền
Internet bao gồm các môi trường truyền khác nhau và các cấu trúc mạng khác nhau.
Multicast được thực hiện ở lớp này bởi vì các lí do sau:
• Quá trình chuyển đổi địa chỉ tại ISO/OSI lớp 3 sang lớp 2.
• Một máy tính thuộc một nhóm có thể đăng kí với router để chuyển tiếp thông tin
nhóm đến nó. RFC 1112 định nghĩa IGMP. IGMP chỉ rõ phương thức mà một nút mạng
thông báo cho mạng biết nó là thành viên của một nhóm multicast.
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1

8
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về IP
Multicast
1.2.2 Phân giải địa chỉ
Các ứng dụng multicast luôn luôn dùng địa chỉ multicast. Địa chỉ multicast này
tượng trưng cho các ứng dụng multicast và còn được gọi là các nhóm. Không giống như
trong địa chỉ unicast (một địa chỉ tượng trưng cho một host), một địa chỉ multicast được
dùng như một địa chỉ đích trên một gói tin IP chỉ ra rằng gói tin đang mang traffic cho
một ứng dụng multicast. Ví dụ, nếu một gói multicast mang địa chỉ đích là 225.5.5.5, điều
này có ý nghĩa là “gói tin đang mang lưu lượng cho ứng dụng Multicast có địa chỉ nhóm
là 225.5.5.5, bạn có muốn dùng không ?”. Một địa chỉ multicast sẽ không bao giờ được
gán đến một thiết bị mạng, vì vậy nó sẽ không bao giờ dùng như một địa chỉ nguồn. Một
địa chỉ nguồn trên một gói multicast cũng sẽ giống như mọi gói tin unicast, luôn luôn
dùng một địa chỉ unicast.
Các router và switch phải có phương thức để phân biệt lưu lượng dạng Multicast
với dạng Unicast hay Broadcast. Điều này thực hiện thông qua việc gán địa chỉ IP, bằng
cách dùng địa chỉ lớp D từ 224.0.0.0 đến 239.255.255.255 chỉ cho multicast. Các thiết bị
mạng có thể nhanh chóng lọc ra các địa chỉ multicast bằng cách đọc 4 bit bên trái của một
địa chỉ. Bốn bit này của một địa chỉ multicast luôn luôn bằng 1110. Không giống như dãy
địa chỉ lớp A,B và C, địa chỉ lớp D này không có quá trình subnetting. Vì vậy có đến 2
28
địa chỉ nhóm multicast được lấy ra từ lớp D. Các địa chỉ multicast là tượng trưng một
nhóm, không tượng trưng cho host.
Khi một router trong một subnet nhận được một gói tin multicast lớp 3, nó có thể
ánh xạ một địa chỉ IP multicast này thành một địa chỉ multicast lớp 2, có thể là một địa
chỉ Ehernet MAC. Tại nơi nhận thiết bị giao tiếp mạng có thể dễ dàng đọc địa chi lớp 2
này bằng phần cứng. Nếu địa chỉ nhận được là địa chỉ Multicast thì gói tin sẽ được
chuyển tiếp lên lớp trên.
1.2.3 Multicast trong môi trường chuyển mạch lớp 2
Cách xử lý mặc định của mỗi thiết bị chuyển mạch lớp 2 là chuyển tiếp toàn bộ lưu

lượng Multicast tới tất cả các cổng trên thiết bị chuyển mạch thuộc mạng LAN đích. Điều
này sẽ đi ngược với chức nǎng của chuyển mạch là chỉ chuyển tiếp lưu lượng tới các cổng
cần nhận dữ liệu. Có hai phương pháp giải quyết khá hiệu quả vấn đề lưu lượng Multicast
trong môi trường chuyển mạch lớp 2 là: Giao thức quản lý nhóm của Cisco CGMP và
IGMP Snooping. Giao thức CGMP cho phép các chuyển mạch Catalyst xử lý thông tin
IGMP trên các router của Cisco để đưa ra các quyết định chuyển tiếp. CGMP phải được
cấu hình trên cả các router Multicast và các chuyển mạch lớp 2.
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
9
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về IP
Multicast
IGMP Snooping yêu cầu chuyển mạch LAN kiểm tra hoặc snoop (dò tìm) một số
thông tin lớp 3 trong các gói IGMP truyền giữa các host và router để biết host nào đang
nằm trong nhóm nào hoặc vừa rời khỏi nhóm nào. Khi đó, chuyển mạch sẽ thêm hoặc bớt
số thứ tự của cổng mà host đó gắn vào vào trong một bảng multicast của nhóm đó. Do các
bản tin điều khiển IGMP được phát như các gói multicast nên không thể phân biệt các gói
này với các dữ liệu multicast lớp 2. Khi sử dụng IGMP snooping, thiết bị chuyển mạch
phải kiểm tra tất cả các gói dữ liệu multicast để xem từng gói có bất cứ thông tin điều
khiển IGMP phù hợp không. IGMP snooping chỉ phù hợp với các chuyển mạch có nǎng
lực cao và có khả nǎng thực hiện các kiểm tra IGMP bằng phần cứng.
Ánh xạ địa chỉ IP multicast sang địa chỉ MAC
Làm thế nào mà một router và switch kết hợp một địa chỉ multicast của IP với một
địa chỉ MAC. Việc gán địa chỉ multicast vào một nhóm L3 sang một nhóm multicast
thường sẽ tự động tạo ra địa chỉ multicast lớp 2. Do không có cơ chế tương đương với cơ
chế ARP, một dạng giá trị đặc biệt dành riêng cho địa chỉ MAC của multicast sẽ được
dùng. Các địa chỉ này bắt đầu bằng 0100.5e. Phần 28 bit sau của địa chỉ multicast IP sẽ
được ánh xạ vào 23bit thấp của địa chỉ MAC bằng một giải thuật đơn giản. Địa chỉ MAC
được hình thành bằng cách dùng dạng OUI 01005E, sau đó là giá trị 0 và sau cùng là 23
bits địa chỉ của L3 multicast.
Hình 1.3 Ánh xạ địa chỉ IP Multicast sang địa chỉ Ethernet/FDDI MAC

Hình trên cho thấy cơ chế ánh xạ địa chỉ. Chỉ có 23 bit cuối của địa chỉ là được
chép từ địa chỉ IP sang địa chỉ MAC. Tuy nhiên chú ý rằng có 5 bit của địa chỉ IP không
được chuyển sang địa chỉ MAC. Khả năng này làm cho nảy sinh một vấn đề là có thể có
32 địa chỉ multicast khác nhau có thể ánh xạ vào cùng một địa chỉ MAC. Do sự nhập
nhằng này, một host multicast có một vấn đề nhỏ khi nó nhận một Ethernet frame của một
địa chỉ multicast. Một MAC có thể tương ứng với 32 địa chỉ multicast khác nhau. Vì vậy,
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
10
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về IP
Multicast
khi một host phải nhận và kiểm tra tất cả các frame có MAC mà nó quan tâm. Sau đó host
này phải kiểm tra phần địa chỉ IP bên trong mỗi frame để nhận ra phần địa chỉ của từng
nhóm multicast.
Hình 1.4 Sự không rõ ràng địa chỉ MAC
Để hiểu tiến trình chuyển đổi dùng các bước sau:
• Bước 1: Chuyển đổi địa chỉ IP sang dạng nhị phân. Lưu ý 4bit đầu tiên luôn luôn là
địa chỉ 1110 cho bất kỳ địa chỉ multicast nào.
• Bước 2: Thay thế bốn bit đầu tiên 1110 của địa chỉ IP với 6 ký tự (24bits) 01-00-
5E như là địa chỉ bắt đầu trong tổng số 12 ký tự dạng thập lục phân (48bits) của địa
chỉ multicast MAC.
• Bước 3: Thay thế 5bit kế tiếp của dạng địa chỉ IP vớI một bit 0 trong không gian
địa chỉ MAC.
• Bước 4: Chép 23 bit cuối của địa chỉ IP dạng nhị phân vào 23 bit cuối của địa chỉ
multicast.
• Bước 5: Chuyển đổi 24bit cuối của địa chỉ multicast từ dạng nhị phân sang dạng 6
số thập lục phân.
• Bước 6: Kết hợp sáu chữ số hexa đầu tiên 01-00-5E với sáu chữ số hexa vừa tính ở
bước 5 để hình thành địa chỉ multicast đầy đủ.
Theo cách thức nêu trên, địa chỉ 238.10.24.5 sẽ sinh ra địa chỉ MAC là 0x01-00-
5E-0A-18-05 cũng giống như kết quả do địa chỉ 228.10.24.5. IETF đã chỉ ra rằng khả

năng hai ứng dụng multicast trên cùng một LAN có thể tạo ra cùng những địa chỉ MAC là
thấp. Nếu tình cờ điều này xảy ra, một gói tin từ một ứng dụng multicasat khác có thể sẽ
được phân biệt bằng địa chỉ lớp 3. Người quản trị nên cẩn thận khi chọn lựa địa chỉ
multicast, tránh việc tạo ra những địa chỉ MAC tương tự nhau. Toàn bộ không gian địa
chỉ multicast bao gồm: 224.0.0.0 - 239.255.255.255. Trong lớp này 256 địa chỉ đầu tiên
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
11
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về IP
Multicast
được dùng cho mục đích quản lí và các thành phần cấp thấp trong thao tác. Khoảng địa
chỉ giữa được sử dụng cho các ứng dụng multicast trong nhóm, Intranet hoặc Internet.
Địa chỉ Multicast Link-Local:
Dải 224.0.0.0 - 224.0.0.255 được dùng bởi các giao thức định tuyến. Router sẽ
không chuyển các gói tin có địa chỉ này. Các địa chỉ bao gồm địa chỉ tất cả các host all-
hosts 224.0.0.1, tất cả các router 224.0.0.2, tất cả các OSPF routers 224.0.0.5 - 224.0.1.1
dùng cho giao thức NTP. Đây là địa chỉ các nhóm cố định vì các địa chỉ này được định
nghĩa trước.
Dải địa chỉ 232.0.0.0 - 232.255.255.255. Địa chỉ GLOP trong dải 233.0.0.0 -
233.255.255.255. Dải địa chỉ dành cho quản trị (239.0.0.0-239.255.255.255) được dùng
trong các vùng multicast riêng, giống như dãy địa chỉ dành riêng trong RFC1918. Địa chỉ
này không được route giữa các domain nên nó có thể được dùng lại nhiều lần. Địa chỉ
toàn cục (224.0.1.0-238.255.255.255) được dùng bởi bất cứ đối tượng nào. Các địa chỉ
này có thể được định tuyến trên Internet, vì vậy địa chỉ này phải duy nhất.
Bảng 1.1 Địa chỉ Multicast Link – Local.
Địa chỉ multicast cho những nhóm thường trực:
IANA dành ra hai dãy địa chỉ dành riêng cho multicast. Sự khác nhau giữa hai dãy
địa chỉ này là dãy thứ nhất được dùng cho những gói tin không nên được truyền bởi router
và nhóm thứ hai được dùng khi các gói tin phải được truyền bởi router.
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
12

Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về IP
Multicast
Dãy địa chỉ được dùng cho cục bộ là 224.0.0.0 đến 224.0.0.255. Các địa chỉ này
tương tự như các địa chỉ dùng bởi các giao thức định tuyến. Ví dụ như 224.0.0.5 và
224.0.0.6 được dùng bởi OSPF. Các ví dụ khác bao gồm địa chỉ multicast 224.0.0.1 chỉ ra
tất cả các host có thể xử lý multicast và 224.0.0.2 chỉ ra tất cả các router có khả năng xử
lý multicast. Dãy các địa chỉ nhóm được dùng khi các gói tin phải được định tuyến là
224.0.1.0 đến 224.0.1.255. Dãy địa chỉ này bao gồm 24.0.1.39 và 224.0.1.40 là hai địa chỉ
được dùng bởi Auto-RP.
Địa chỉ multicast cho các ứng dụng multicast SSM:
IANA đã cấp phát dãy địa chỉ 232.0.0.0 đến 232.255.255.255 cho các ứng dụng
SSM. Mục đích của ứng dụng này là cho phép một host chọn ra một nguồn cho các nhóm
multicast. SSM giúp cho việc định tuyến multicast trở nên hiệu quả hơn, cho phép một
host chọn lựa một nguồn có chất lượng tốt hơn và giúp các nhà quản trị mạng giảm thiểu
kiểu tấn công multicast DoS. Chỉ có các host chạy IGMPv3 có khả năng dùng tính năng
SSM. IGMPv3 là một giao thức mới.
Địa chỉ multicast cho các ứng dụng GLOP:
IANA dành ra dãy địa chỉ 233.0.0.0 đến 233.255.255.255.255 gọi là địa chỉ GLOP.
Địa chỉ này có thể được dùng bởi bất kỳ ai đang có một AS hợp lệ (registered
autonomous system number-ASN) để tạo ra 256 địa chỉ multicast toàn cục. IANA dành
riêng các địa chỉ này để đảm bảo tính duy nhất toàn cục của địa chỉ. Bằng cách dùng giá
trị 233 cho octet đầu tiên và bằng cách dùng ASN cho octet thứ hai và thứ ba, một AS có
thể tạo ra một địa chỉ multicast toàn cục. Ví dụ nếu AS dùng số hiệu mạng ASN 5663, giá
trị này có thể chuyển sang dạng nhị phân là 0001011000011111. 8 bit đầu tiên, 00010110,
bằng với 22 trong dạng thập phân và 8 bit cuối, 00011111, bằng với 31 trong dạng thập
phân. Ánh xạ 8bit đầu tiên vào octet thứ hai và 8bit cuối vào octet thứ ba trong dãy địa
chỉ 233, công ty nào có mạng AS là 5663 sẽ được tự động cấp dãy địa chỉ 233.22.31.0
đến 233.22.31.255.
Địa chỉ multicast cho những domain riêng:
Dãy địa chỉ dành riêng cuối cùng là dãy địa chỉ dành cho quản trị. IANA gán dãy

địa chỉ 239.0.0.0 đến 239.255.255.255 (RFC 2365) để dùng trong những miền multicast.
IANA sẽ không gán các tầm địa chỉ này tới bất kỳ một giao thức nào hoặc một ứng dụng
nào. Các nhà quản trị mạng có thể tự do sử dụng các địa chỉ trong dãy này, tuy nhiên họ
phải cấu hình các router multicast để đảm bảo multicast traffic trong dãy địa chỉ này
không vượt quá ranh giới của miền multicast.
Địa chỉ multicast tạm thời cho các nhóm:
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
13
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về IP
Multicast
Khi một doanh nghiệp muốn dùng một địa chỉ multicast toàn cục, doanh nghiệp
cần một khối địa chỉ từ ISP hoặc từ IANA. Tuy nhiên, khi một doanh nghiệp muốn dùng
một địa chỉ multicast mà không phải là một phần của các không gian địa chỉ multicast
được mô tả trong các phần trước, các phần địa chỉ còn lại này được gọi là các địa chỉ
multicast transient. Điều này có nghĩa là toàn bộ Internet phải chia sẽ địa chỉ này. Các địa
chỉ này sẽ được cấp phát động khi cần thiết và phải được giải phóng khi không còn được
dùng. Bởi vì các địa chỉ này không được gán vào bất cứ ứng dụng nào nên nó được gọi là
tạm thời. Bất kỳ một doanh nghiệp có thể dùng các địa chỉ multicast này mà không cần sự
cho phép từ IANA nhưng các doanh nghiệp cần giải phóng sau khi dùng xong.
1.3 Định tuyến cho lưu lượng Multicast
1.3.1 Tóm tắt hoạt động truyền Multicast
Multicast được sử dụng trong rất nhiều lĩnh vực của ứng dụng mạng, bao gồm dịch
vụ truyền hình, hội thảo, trình diễn báo cáo, truyền phát thông tin. IP multicast có thể hoạt
động trên hầu hết các kiến trúc mạng bao gồm Ehernet, ATM, Frame Relay, SMDS, và vệ
tinh.Để multicast có thể hoạt động, thì giao thức TCP/IP hiểu multicast phải được cài đặt
trong máy.
Multicast là giao thức không kết nối, có nghĩa là gói tin multicast không có sự đảm
bảo nào chắc chắn là sẽ đi đến tất cả các thành viên của một nhóm hoặc cùng thứ tự như
nó được gửi đi. Giao thức truyền multicast thuộc dạng nỗ lực tối đa (best-effort).
Tuy nhiên, các ứng dụng multicast yêu cầu các gói tin phải đảm bảo QoS khi

chúng được nhận. Các mức độ của an toàn, băng thông, độ trễ, nhiễu, tỉ lệ lỗi,chi phí và
khả năng nén là một vài thông số mà các mạng phải có để thỏa mãn QoS. Giao thức
RSVP (Resource Reservation Protocol) là thành phần chính của QoS. Các giao thức và
thuật toán sử dụng bởi các ứng dụng multicast thì rất nhiều và phức tạp. Multicast có thể
được thiết lập tại vài lớp của mô hình OSI, các thiết bị khác nhau và trên các giao thức
khác nhau.
1.3.2 Mô hình truyền dữ liệu
Multicasting được xây dựng dựa trên khái niệm nhóm. Một nhóm multicast là một
nhóm không hạn chế các đầu cuối nhận có chung mối quan tâm đến một luồng dữ liệu cụ
thể. Nhóm này không bị hạn chế về mặt vật lý cũng như vị trí địa lý. Các host có thể nằm
ở bất cứ nơi nào trên mạng Internet hay ở bất cứ mạng riêng nào. Mỗi host muốn nhận
được luồng dữ liệu của một nhóm thì phải tham gia vào nhóm thông qua giao thức quản
lý nhóm IGMP (Internet Group Management Protocol). IGMP được sử dụng để đǎng ký
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
14
Đồ án tốt nghiệp đại học Chương I: Tổng quan về IP
Multicast
động các host riêng lẻ trong một nhóm multicast hoặc trong một mạng LAN cụ thể. Các
host xác định các thành viên trong nhóm bằng cách gửi đi các bản tin IGMP đến router
multicast cục bộ.
Các router nghe các bản tin IGMP và định kỳ gửi đi các thông tin truy vấn để phát
hiện những nhóm nào đang hoạt động hoặc không hoạt động trên một mạng con cụ thể.
Chỉ khi là thành viên của nhóm, host mới có thể nhận được dữ liệu.
Hình 1.5 Tham gia nhóm Multicast
Hình 1.5 cho thấy cách Multicast được ứng dụng để phân phối dữ liệu từ một
nguồn tới rất nhiều đích quan tâm. Các đầu cuối nhận (ở trong nhóm có nhu cầu chưa
chính thức) muốn nhận luồng dữ liệu video từ nguồn, chúng sẽ gửi đi một thông báo
IGMP host tới các router trong mạng. Tiếp đó, các router trong mạng sẽ chịu trách nhiệm
phân phát dữ liệu từ nguồn tới các đích. Router sử dụng cơ chế PIM (Protocol
Independent Multicast) hay một loại giao thức hỗ trợ multicast nào đó để tạo ra một cây

phân phối multicast động. Có nhiều phương thức để chuyển tiếp các gói tin multicast từ
một nguồn đến các nơi nhận. Bước đầu tiên là ánh xạ một nhóm vào một địa chỉ lớp D,
bước thứ hai là sử dụng một trong các giao thức định tuyến multicast để thiết lập một
đường chuyển tiếp các gói tin.
a. Cây phân phối multicast:
Các router hỗ trợ multicast tạo ra các cây phân phối để điều khiển đường dẫn của
các lưu lượng IP multicast. Hai loại cây phân phối cơ bản là cây nguồn và cây chia sẻ.
Cây nguồn là dạng cây phân phối đơn giản nhất với gốc là nguồn dữ liệu multicast và các
nhánh là đường dẫn tới các đầu cuối nhận dữ liệu. Do loại cây này sử dụng đường dẫn
ngắn nhất nên còn có tên là cây đường ngắn nhất SPT (Shortest Path Tree).
Không có gốc từng nguồn như các cây nguồn, các cây chia sẻ sử dụng một gốc
chung duy nhất tại một điểm đã chọn trên mạng. Gốc chia sẻ này chính là điểm hẹn (RP -
Trần Văn Nam – Lớp D2004VT1
15