GBT26243.1-2010信息技术中继组播控制协议（RMCP）框架.pdf 16页

'ICS33．040．40L78a亘中华人民共和国国家标准GB／T26243．1m2010／ISO／IEC16512-1：2005信息技术中继组播控制协议(RMCP)第1部分：框架Informationtechnology--RelayedMulticastControlProtocol(RMCP)·_——Part1：Framework2011-01-14发布(ISO／IEC16512-1：2005，IDT)2011-05—01实施宰瞀鹘鬻瓣警糌瞥星发布中国国家标准化管理委员会铽1” 前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯引言⋯⋯⋯⋯⋯⋯1范围⋯⋯⋯⋯··2规范性引用文件3术语和定义⋯一4缩略语⋯·⋯⋯·5RMCP的框架一6RMCP服务场景7RMCP功能·····8消息结构····⋯一参考文献⋯⋯⋯⋯GB／T26243．1—2010／ISO／IEC16512·1：2005目次IⅢⅣ112379¨地 GB／T26243．1—2010／ISO／IEC16512—112005前言26243{信息技术中继组播控制协议(RMCP)》由下列部分组成：——第1部分：框架本部分为GB／T26243的第1部分。本部分等同采用ISO／IEC16512—1：2005{信息技术中继组播控制协议(RMCP)第1部分：框架》。本部分由全国信息技术标准化技术委员会提出并归口。本部分起草单位：北京声讯电子有限公司、中国电子技术标准化研究所。本部分主要起草人：聂蓉、余和初、尹治飞、徐冬梅、董挺。Ⅲ Cn／T26243．1--2010／ISO／TEC16512—1：2005引言本部分详细规定了用于实现中继组播的中继组播协议(RMCP)。中继组播，也被称为叠加组播或应用层组播，是一种用于单播之上的组通信应用的数据交付方案。RMCP利用中间体组播代理来将应用数据从一个或多个发送者中继到许多接收者。RMCP的设计是由于下列观察结果所促成：在市场中，不同的组应用和服务在商业上世界范围内已经有了地位。这些例子包括因特网Tv、远程教育、实时流媒体应用、特殊事件的直播，诸如证券报价机等。目前，如上所述大多数的组应用使用复制的IP单播方法来实现组播服务。结果，这些应用由于同时服务的用户数量的限制导致服务质量下降的问题。在商业模型中，这意味着较少的收入或利益。IP组播已经被认为是提供组播服务的有效的运输技术。然而，IP组播由于几种原因还没有在因特网上被广泛部署，其原因如下：——高部署成本和不确定的投资回报模型。——仅有IP组播不能支持所有种类的组应用。网络服务(例如提供组文件传送或网络游戏的网络服务)需要可靠的组播数据交付方案。然而，甚至当前的可靠组播数据交付方案也还有没有解决的问题，包括可伸缩性、流控制、拥塞控制等等。直到合适的组播数据交付方案被制定，要求可靠数据运输的组通信应用才能继续依赖于基于服务器的复制单播方法。虽然IP组播还没有在全球部署起来，许多本地网络早已经安装了IP组播运输。例如，基于以太网的LAN和专用网，诸如公司网和校园网，实质上是在其本地子网或管理域内提供组播运输能力。认识到这些观察结果，开发可替换的组播交付方案是十分必要的。RMCP是在当前组播网上实现组播交付的这类方案中的一种。它很好地利用了现有的单播、组播和／或组播隧道方案。除此之外，RMCP被设计成作为几个单独的格式，能很好地支持任何一种组服务类型。期望RMCP能为现实世界因特网上的组应用提供实质上的解决方案。Ⅳ GB／T26243．1—2010／ISO／mC16512—1：2005信息技术中继组播控制协议(RMCP)第1部分：框架1范围本部分规定了用于中继组播的RMCP所需要的基本概念。它定义了相关术语，并提出了用于RMCP的将来发展的框架。本框架涵盖了包括网络实体及其之间的关系、服务场景、基本操作和消息编码规则在内的网络技术。RMCP是用于实现中继组播数据运输方案的协议。与常规IP组播不同，RMCP可以配置中继的组播路径，而该路径通过使用中间端主机来组播通信流量。可以将RMCP运用于尚未部署的、基于当前单播的Internet上，而完全无需进行任何修改。2规范性引用文件下列文件中的条款通过GB／T26243的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。ITU_T建议．X．601(2000)，多对等通信框架ITu—T建议．X．605(1998)lISO／IEC13252：1999，信息技术增强型通信运输服务定义ITu—T建议．X．606(2001)lISO／IEC14476—1：2002，信息技术增强型通信运输协议：单工组播运输规范ITu—T建议．X．606．1(2003)lISO／IEC14476—2：2003，信息技术增强型通信运输协议：单工组播运输Qos管理规范3术语和定义下列术语和定义适用于本部分。3．1组播multicast一种数据交付方案，在该方案中，在服务的单个调用中，相同数据单元从单一的源点发送到多个目的地。3．2网际协议组播internetprotocolmulticast在组播功能的IP路由器的帮助下，实现在IP网络中的组播方案。3．3中继组播relayedmulticast单播环境中的组播数据交付方案。3．4中继组播协议relayedmulticastprotocol使用端主机实现中继组播方案的协议。3．5中继组播协议会话relayedmulticastprotocolsession使用RMCP来配置数据交付路径的MA集合。1 GB／T26243．1--2010／ISO／IEC16512-1：20053．6会话ⅢsessionIDSID对应于组名，并且唯一地标识出分RMCP会话。3．7组播代理multicastagentMA对组应用数据进行中继的中间节点。3．8发送者组播代理sendermulticastagent；SMA在同一系统或本地网络中连接到发送者的MA。3．9接收者组播代理receivermulticastagent；RMA一种MA，而不是sMA。3．10会话管理者sessionmanager负责管理会话关系和会话树的RMCP实体。3．11父辈组播代理parentmulticastagent；PMARMCP数据交付路径中的下一个上游的MA。3．12子辈组播代理childmnlticastagent；CMARMCP数据交付路径中的下一个下游的MA。3．13单工simplex在其中只有发送者发送，并且所有其他各方只能接收。3．14N工N-plex在其中任何一个发送者谁都可以发送某些东西，并且，如果某个发送者这样做了，那么所有其他各方都可以接收这些东西。4缩略语CMACPIDIPIPCIPIPMAPMARMA子辈组播代理(ChildMulticastAgent)内容提供者(ContentsProvider)标识(Identificator)因特网协议(InternetProtoc01)进程间通信(Inter-ProcessCommunication)IP封装中的IP(IPinIPencapsulation)组播代理(MulticastA．gent)父辈组播代理(ParentMulticastAgent)接收者组播代理(ReceiverMulticastAgent) RMCPRMTSCTPSIDSMSMAT／TCPTCPTPUDPGB／T26243．1--2010／ISO／IEC16512-1：2005中继组播协议(RelayedMulticastProtoc01)可靠组播运输(ReliableMulticastTransport)流控制运输协议(StreamControlTransportProtoc01)会话ID(SessionID)会话管理者(SessionManager)发送者组播代理(SenderMulticastAgent)对事务的TCP扩展(TCPextensionstoTransactions)传输控制协议(TransmissionControlProtoc01)运输协议(TransportProtoc01)用户数据报协议(UserDatagramProtoc01)5RMCP的框架5．1概述中继组播协议(RMCP)是应用级的控制协议。它构建和管理中继组播厢络，以支持在当前基于单播因特网上的因特网组应用服务。在一系列的RMCP控制消息被交换后，组播数据交付路径通过使用多个端主机被构建，这样的端主机甚至可以是个人桌面计算机。沿着交付路径，实时或可靠数据运输信道在上游MA和下游MA之间被互连起来。只有在数据交付路径和信道被建立之后，组应用才能像工作在本地IP组播网络一样。RMCP旨在支持各种各样的因特网组应用。表1对通信类型以及数据交付的特征进行了分类。表1可考虑的因特网组应用服务特征通信类型实时数据可靠数据单工因特网直播TV、因特网直播标题等证券报价机、文件传翻、软件直接更新等分布式虚拟环境、网络游戏、数据镜像和N工视频会议、域间组播代理等高速缓存等5．2RMCP的基本概念每RMCP会话用在图1中示出的下列实体对中继组播数据交付模型进行配置a)会话管理者；b)每个发送者应用中SMA；c)或多个RMA；d)接收或发送组数据的组应用。 GB／T26243．1--2010／ISO／IEC16512-1：2005图1RMCP实体SM(会话管理者)只在会话配置和维护时被调用。单个的SM可同时处理一个或者多个会话。SM能在一个其他的RMCP会话实体中被实现，也可以不被实现。SM可以提供下列功能：a)会话初始化；b)会话释放；c)会话成员资格管理；d)会话状态监视。MA(MulticastAgent，组播代理)包括SMA和RMA两者，该MA构建了中继组播交付路径，并沿着这条构建路径将数据从PMA转发到CMA和接收者们(如果两者存在的话)。MA由控制模头和数据运输模头组成。前者的主要功能是建立中继数据交付路径，后者的主要功能是沿着由控制模型构建的路径建立数据信道，并建立通过信道的中继数据。图2示出了MA内部的每个模块的协议栈。图2组播代理(MA)的内部RMCP控制模块与其他RMCP实体交换控制消息。它执行如下：a)会话加人；b)会话离开；c)会话维护；d)会话状态报告。RMCP控制模块的消息流在图3中示出。如该图中所示，MA能够在带有(或没有)应用的相同系 CB／T26243．1—2010／I【sO／IEC16512-1：2005统中被实现。为了交付控制消息，将选择任何可靠的单播运输协议。应用和MA能被置于同系统或者本地网络中，例如以太网LAN。发送系统e=====令可靠运输信道(Tc9、T／1cR8c1P辞’中维系统接收系统图3RMCP控制模型数据运输模头沿图4中示出的由控制模块构建的中继组播数据交付路径来中继数据。中继组播交付路径由一个或者多个发送者、每个发送者一个SMA、一个或多个RMA及接收者组成。可以选择任何类型的运输协议来建立数据交付信道。发送系统中鲑系统接收系统图4RMTP数据运输模型按照中继数据的方法，MA可担任SMA或RMA。当RMA接收从PMA发送来的数据，然后将其转发给CMA和接收者(如果存在的话)时，SMA直接从原始数据发送者处接收数据，然后只将数据转发给CMA。SMA的数量取决于原始数据发送者的数量，而RMA的数量则不取决于此。5．3RMCP数据交付模型5．3．1用于实时服务的单工交付模型单工实时广播服务，例如因特网直播TV和软件标题，要求从发送者到多个接收者的实时的数据交付路径。此处最佳数据交付路径将是一棵每个源的中继组播树，该树的每接收者沿最短路径连接到发送者。必须沿该条路径建立单向的实时信道，图5示出了通过用于为单工实时应用的RMCP所配置的一棵可以的中继组播树。 GB／T26243．1—2010／ISO／IEC16512—1：2005／一——、、、L竺／⋯一一实时单擅及单向运输连接④④④‘／、实时嚣向运、鞴茬臻图5单工实时数据交付模型5．3．2用于可靠服务的单工交付模型单工传播应用(诸如证券报价机、文件传播和软件更新器)还要求一条从一个发送者到多个接收者的可靠数据交付路径。此处最佳交付路径也可能是一棵每个源的中继组播树。沿着这条路径宜构建一条单一方向可靠信道，以可靠地交付数据。图6示出了通过用于单工可靠应用所配置的一棵可能的中继组播树。可靠单捂及单向运输连接可靠组播厦单向运输连接图6单工可靠数据交付模型5．3．3用于实时服务的N工交付模型N工实时交互应用，诸如视频会议和域问组播代理，要求一条同时从多个发送者到多个接收者的健壮的并且最优的数据交付路径。在N工情况中，每个组共享的中继组播树比每个源组播树可更合理。沿着这条路径，宜构建双向实时信道。图7示出了为N工实时组通信应用，由RMCP配置的一棵6 可能的中继组播树。GB／T26243．1—2010／[so／mc16512-1：2005^／、＼实时单工及双向运输连接实时组播及双向运输连接图7N工实时数据交付模型5．3．4用于可靠服务的N工交付模型N工分布式应用，诸如分布式虚拟环境、网络游戏、数据镜像和高速缓存，需要将数据从多个发送者可靠地交付给多个接收者。与N工实施情况相似，每个组共享的中继组播树是最佳的数据交付路径方案之一。然而，与N工实时情况相反，它需要双向可靠性信道。图8示出了通过用于N工可靠组应用的RMCP所配置的一棵6RMCP服务场景图8N工可靠数据交付模式口s麓融一可靠单播厦双向运输连接／<可靠组播及双向运输连接该章阐明RMCP在组播服务内部的角色。它已经选择因特网直播TV服务，该直播TV服务可能是由RMCP所支持的组通信服务的一个例子。 GB／T26243．1--2010／ISO／IEC16512-1：2005假设此处举例说明的因特网直播TV服务由内容提供者、web服务器、媒体服务器和RMCP客户组成，如图9所示。在这个场景中，服务用户获得关于因特网直播Tv服务预定计划(该预定计划由内容提供者经过web服务器来对其提供服务)的信息，并且服务用户启动因特网直播TV应用，该应用调用EMCP协议实体接收来自媒体服务器的广播流。关于该服务场景的详细描述如下。cPg／Web厦务器；：¨糍，4；；i～交付路径带有支持RMcP的因特网直擂rv应用的一系列端主机图9使用RMCP的因特网直播TV服务的举例场景在图9中的顺序1和2中，内容提供者联系会话管理者(sM)。内容提供者通过提供信息，诸如媒体特征、会话名称、组地址等等，要求SM启动RMCP服务。当成功的响应时，SM为每会话分配SID，并将SID发送给CP。内容提供者通过web服务器宣布因特网直播TV节目计划以及其他如果需要的附加信息，例如服务名称、组地址、媒体特征等等。准备因特网直播TV媒体服务器的一系列规程在序号3～6中描述。按照之前宣布的预定计划，内容提供者调用在SMA的媒体服务器的调用之后的因特网直播TV媒体服务器。SMA与sM一起启动会话加人规程。序号7～9图示说明了预期内容用户对因特网直播TV服务的访问顺序。任何预期内容用户从web服务器获得关于广播计划的信息。为了使用服务，使用服务的用户注册登录到服务页面，并经受鉴别规程。成功的鉴别用户之后，可以从web服务器获得对RMCP会话加入所需要的一系列的会话信息。序号10和11图示说明了一系列使用服务的用户对调用RMA的本地调用。在用户调用因特网直播TV播放器应用同时从内容提供者获得会话信息之后，RMA被调用。序号12和13图示说明了一系列使用的RMA会话加入顺序。首先，RMA将加入请求发送给SM。SM检查该RMA是否已经具备加入会话的资格。如果它是可接受的，SM以有效的PMA列表对8 GB／T26243．1—2010／ISO／mC16512-1：2005RMA进行响应；否则，SM拒绝该加入请求，并指示着失败的原因。序号14～17图示说明了RMA对构建和管理组播数据交付路径所做出的努力。在成功的加入请求之后，RMA将按照网络距离、数据交付信道腔等从PMA列表中选择最好的PMA。RMA询问被选择的PMA是否能中继数据。如果它能，那么在RMA和PMA之间的中继组播数据交付路径和数据信道就加以建立。这个阶段之后，RMA完成其加入会话。在数据交付路径构建完成之后，数据可以沿已构建的中继路径从媒体服务器交付到一个或者多个端应用，如媒体播放器。组播数据沿数据交付信道流过之后，SM能收集每一个MA的状态，其目的是监视整个会话状态。MA宜按照SM的询问进行回答。为了维持稳定的数据交付路径，RMCP宜装备差错恢复机制以避免不期望的差错。详细的机制超出了本部分的范围。为了规定一个内部的用户从该服务中离开，内容用户离开RMCP会话在顺序18～19中图示。当服务的用户想停止接受因特网直播TV流时，它可以在任何时间离开。相关的RMA能够按照它是否该担当PMA来结束它的角色。如果这个RMA没有CMA，它可以立即离开RMCP会话。否则，它将隐式的或显式的告诉它的CMA它将离开会话；然后，CMA就需要尽快地寻找新的PMA。最终，内容的用户从网络服务器中注销。RMCP的范围涉及在ITU—T建议．X．601中定义的从注册阶段到数据传送阶段。7RMCP功能7．1会话初始化SM为每新会话分配SID。SID对应于SM标识出该会话的组名称。SM拥有关于将要构建的会话的信息。该信息包括媒体特征、会话、鉴别等等。SM等待来自MA的预订请求。7．2会话加入每个MA通过发送一个预订请求来联系会话管理者。SM的位置早已通知给每个MA。SM必须对预订请求进行响应，以指示该请求者是否具有加入会话的资格。如果MA预订请求成功，那么它可以得到来自SM的一个PMA的列表。这意味着SM并未为MA规定最好的父辈，而是MA为自己选择邻最佳父辈。它可能选择最近的或者是最具有资源的MA作为PMA。否则，当来自SM的响应指示任何拒绝或者没有来自SM的任何响应时，MA不能加入会话。得到预订许可的RMA能发送中继请求给它的PMA，然后等待来自PMA的响应。SMA不向其PMA发送中继请求，因为它没有任何PMA。中继请求宜包含足够多的信息，例如IP地址和MA数据信道的端口号以及它们之间的连接比较偏好的数据信道类型。如果PMA允许该请求，它将把中继许可通知给请求者。然后它通过调用其数据运输模块作为在中继请求中指示的优选的数据信道类型，开始在它自己和请求者之间建立数据信道。如果PMA不允许该请求，它发送中继拒绝通知，请求者就搜索其他PMA或者停止加入会话。只有在成功的中继规程之后，MA才能开始通过调用其数据运输模型来接收来自发送者的应用数据。7．3会话离开当MA想离开会话时，它将发通知给其PMA和CMA。7．4会话释放RMCP会话可按照需要被释放。7．5会话维护在数据信道已成功建立之后，中继请求及其响应将在两个MA之间周期性地被交换。这样做的目的是为了对失败MA的检测以及数据交付路径的维护。如果PAM注意到CMAs中的已经失败了，那么PMA将停止向有关的CMA传输数据。中继组播树的最初配置可被一些MA或信道的失败所改变。数据交付路径的一个新加入者或一9 GB／T26243．1--20IO／ISO／IEC16512-1：2005个新离开者也能改变拓扑结构。这一改变能在数据交付路径中引起划分或者路径循环。因此，每个MA都有必要维护数据交付路径。中继组播树的维护功能由下列组成：a)环路检测和避免；b)划分检测和恢复；c)父辈切换。7．6会话监视会话监视用于SM监视会话状态，诸如成员资格动态以及由MA所发觉的QoS。状态报告请求及其响应在MA和SM之间被交换。SM可以要求特定MA报告其状态，并且有关的MA在处理所要求的作业之后把结果报告给SM。RMCP会话监视功能由下列部分组成：a)报告数据信道的状态：数据吞吐量等；b)RMCP成员资格收集；c)RMCP拓扑信息收集。8消息结构8．1基本消息结构RMCP控制消息用来初始或者管理中继组播数据交付路径。它们被封装在运输片段中，如图10所示。用于控制消息的TP头部RMCp消息一一，一一一一一一一，一，，。一一＼、消息体可变长度的选项字段图10RMCP控制消息的封装来自原始发送者来的数据的封装如图11所示。图11原始数据的封装8．2选项格式每个RMCP控制消息都能包括选项字段(如果需要的话)。图12示出了由可变长度的选项和填充字段组成的RMCP选项字段。图12RMCP选项域图13示出了每个RMCP选项格式。选项类型用来描述哪个选项被使用以及选项的长度。选项数据放在值字段中。因为类型字段的长度是1字节，所以唯一选项类型的组合可以达到256种情况。在这256种情况中，全0和全1的类型值被保留，供将来使用。10 GB／T26243．1—2010／ISO／IEC16512-1：2005一个或多个选项可被放置到RMCP选项字段中。当使用多个选项时，这些选项宜按图14所示排列。图14消息中的多RMCP选项8．2．1选项类型及值每EMCP控制消息在其支配下能定义任何种类的选项。当前，在框架中只定义了两种选项类型；任何其他特定类型超出了不在本部分范围。8．2．1．1填充选项填充选项特别地被设计成能使32比特的消息宽度对齐，如图15。o7图15RMCP填充选项8．2．1．2选项扩展如果选项类型字段需要被扩展以保存进一步的选项类型，扩展选项可被用来扩展当前选项类型。图16示出了扩展选项。图16RMCP扩展选项 GB／T26243．1—2010／]so／mc16512-1：200512参考文献下列IETFRFC对理解GB／T26243的本部分是有用的：——768(1980)，用户数据报协议(UDP)——79l(1981)，网际协议(IP)——793(1981)，传输控制协议(TCP)——1112(1989)，关于IP组播的主机扩展——1644(1994)，7"／TCP——关于多功能规范的TCP扩展——1853(1995)，IP隧道中的IP——2236(1997)，互联网组管理协议，版本2——2960(2000)，流控制传输协议'