基于IPv6的组播技术在远程教育中应用(1)

基于IPv6的组播技术在远程教育中应用(1)

一、问题的提出

随着计算机技术、网络技术和多媒体技术的发展，现代远程教育实现了网络化和实时交互的教学形式。特别是Internet技术的发展，促进了众多网络大学和网络学堂的产生，教育网站的数量也迅速增长，网上的教学资源也越来越丰富，可以说现代远程教育进入了一个蓬勃发展的时期。但是由于网络带宽和传输机制的原因，目前教育网站的内容大多数以静态的教材为主，而很少有视频、音频流媒体教学信息，即使有些网站支持视频、音频流媒体教学内容的在线浏览与下载，但由于网络传输速率很慢，很难实现双向交互，因此效果并不理想。这在很大程度上削弱了网络教育对众多学习者的吸引力，因此使远程教育的质量和效果大大折扣。

IPv6协议的出现不仅解决了1Pv4地址空间几乎接近枯竭的问题，而且改进了IP数据包的基本报头格式，最为重要的是IPv6能更好的支持组播，使视频、音频流媒体教学信息在网络带宽没有大幅度增加的情况下通畅传输，节省了网络带宽，减轻了网络负载，并且实现了随时随地的个性化教育和终身教育。因此基于IPv6的组播技术为解决远程教育的上述问题提供了一条较好的途径。

二、IPv6及其组播技术简介

(一)IPv6性能简介

IPv6是为了解决IPv4地址空间已经将近枯竭的问题而提出来的。其性能主要有：

1、巨大的地址空间

IPv6采用的IP地址为128位，即IPv6提供2128个地址空间。形象地说，对于地球上的每平方米都将有超过1000个IPv6地址。

2、简便的寻址和路由方法

IPv6地址类型是基于分层的网络拓扑结构，这一结构对于网络安全是大有益处的。同时，IPv6改进了IP包的基本报头格式，它只有6个域和2个地址空间。这种简化的报头不仅所含字段少，而且报头长度固定，使得路由器的硬件实现更加简单，并且在路由分析中，IPv6不对数据进行分割，进一步减少了路由负载。

3、更好的安全特性

IPv6中提供了若干重要的安全功能。IPv6规范规定了“认证头标”和“封装安全净荷”。认证功能提供了接收方能确认IP分组源地址的正确无误，并且其内容在传输过程中不被修改的机制;“封装安全净荷”功能则保证只有合法的受信者才能读懂IP分组内容。这种身份认证方式能有效地防止网络窃听，从而保证用户和系统的安全性，并能在一定程度上遏止黑客利用网络协议的漏洞进行破获活动。

4、支持组播

IPv6提供了新的集群通讯地址方式——组播，组播是利用IP网络的组播能力，允许路由器一次将数据包复制给多个数据通道，实现一点对多点或多点对多点的数据传输方式。组播可以大大节省网络带宽，因为无论有多少个目标地址，在整个网络的任何一条链路上只传送一个数据包，从而减轻了网络负载。

(二)组播技术简介

1、组播的概念

组播是一种允许一个或多个发送者(组播源)发送单一的数据包到多个接受者(一次的，同时的)的网络技术。组播源把数据包发送到根据IP地址分组的组播组成员。组播组中的主机可以是在同一个物理网络， 也可以来自不同的物理网络(必须有组播路由器的支持)。

2、组播实现的关键技术

组播技术是适用于一点到多点或多点到多点的数据传输业务。组播实现的基本原则是：依托于IP协议完成组播;IP组播强制网络在数据分发树的分叉处进行信息包的复制。IP组播的实现主要包括三部分：寻址、组播成员管理和组播路由协议。

组播寻址：IPv6为组播预留了一定的地址空间，其地址高8位为“11111111”，后跟120位组播组标识。此地址仅用作组播数据包的目标地址，组播源地址只能是单播地址。发送方只需要发送数据给该组播地址，就可以实现对多个不同地点用户数据的发送，而不需要了解接收方的任何信息。

组播成员管理：组播使用IGMP(Internet Group Manager Protocol)协议实现用户的动态注册过程。在主机与组播路由器之间通过IGMP协议建立并且维护组播组成员的关系。组播转发路由器通过IGMP协议了解其在每个接口连接的网段上是否存在某个组播组的接收者，即组成员。如果出现成员，组播路由器将组播数据包转发到这个网段;如果没有则停止转发或不转发，以节省带宽。

组播路由协议：组播路由协议的作用是建立和维护组播路由表，以充分利用带宽。组播路由协议可以分为两种类型：密集模式和稀疏模式。密集模式组播路由协议是指组播成员密布在整个网络上，即许多子网至少包含一个成员，带宽很充裕。它不适用于大规模的网络。稀疏模式则适用于组播成员稀疏地分布在整个网络，并且未必有充裕的带宽可用的情况。