近年来，随着互联网的快速发展和日益普及，出现了很多新应用，包括高带宽多媒体应用，如音频/视频网络广播，网络视频会议，股票市场行情发放，大规模协同计算，远程教育等，由此引发了急剧的带宽消耗和网络拥塞等问题。为了缓解网络瓶颈问题，人们已经提出了IP组播技术，该技术为单点发送和多点接收问题提供了有效的解决方法，网络中用点到多点进行数据传输，传输数据效率高，能够极大地节省网络带宽开销，从而减轻网络负载压力，此外还可以提供包括流媒体、视频会议、IPTV等在内的各种宽带增值业务。当前域内组播路由技术的首选是PIM-SM组播路由协议，该协议具有良好的扩展性和从RPT向SPT切换的能力。同时，如何提高网络中组播数据包的转发效率是目前广泛讨论的议题之一。本文首先简单介绍了组播方面的基本知识，之后对现在网络中最常用的组播路由协议PIM-SM进行详细的介绍和分析。PIM-SM协议的实现复杂度和对报文负载的控制是制约协议广泛使用的主要问题，因此PIM-SM协议的高效运行无疑是需要优先得到保证的，从协议本身来分析,注册消息所消耗的路由器处理负载是最大的，因此我们对PIM-SM协议注册流程进行深入研究，同时研究了当前IP报文在网络中的分片重组、多个队列的调度和三层路由分层结构等，围绕注册过程中存在的低效问题，提出了一些改进思路和改进算法，并给出了改进后协议的实验结果，最后通过实际的网络环境测试来证明这些改进能够增加多播数据包的传输数量和提高PIM-SM协议的运行效率，同时可满足兼容性、通用性、可靠性等需求。本文工作的主要研究点和创新点在于：1. PIM-SM协议注册过程的深入研究。包括DR端对注册报文的封装流程，封装方式和报文格式，RP端对注册报文的处理方式和实现机制等。2.分析DR端原有封装方式的不足，即一个多播数据包封装成一个注册报文，因而DR会发送许多多播数据包到同一个目的RP，封装后的报文占用更多的带宽，封装和解封需要耗费大量的路由器资源。对此在封装上进行一些改进，借鉴IP数据包在网络中分片重组的思想，在DR端把多个组播IP数据包封装在一个PIM注册报文中一起发送。同时，改进RP端对注册报文处理流程，解封的方式和处理方法。即RP端对收到的注册报文要能够区分是传统的注册报文还是改进之后的，两种注册报文都能够分别处理，对改进的注册报文要有相应改进的处理方法。3.针对改进的封装方式，提出相应的多队列予以支持。根据协议特性创建相适应的队列来放置多播数据包，研究队列间的调度顺序和多播数据包封装的相关安排来更好地提高注册效率。4.把分层结构模型运用到RP端注册报文的解封过程。针对注册报文的种类，在不同层面模块上(组播路由管理模块和PIM协议模块)选择各自合适的处理方式。通过分类分层处理减少协议软件对注册报文的处理次数，缩短汇聚点(RP)端注册过程的处理时间，提高协议的运行效率。5.搭建网络实验环境，把改进的协议在路由设备上进行对比测试，验证了改进方案的可行性，以及在协议运行效率上的保证。