组播路由协议

1课程提纲组播技术简介MPLSVPN技术简介服务质量保证（QoS）技术简介2课程提纲组播的基本概念组播地址IGMP/IGMPSnooping协议PIM-SM协议MBGP、MSDP协议3单播、广播与组播单播服务器组播广播主机10.10.1.0/244单播流量（UnicastTraffic）...1.5Mbx100=150Mb1.5Mbx100=150Mb1.5Mbx100=150MbReceiver1Receiver1001.5Mbx100=150MbVideoServer单播传送为每一个客户端发送一份数据包的拷贝5广播流量（BroadcastTraffic）我根本不希望接收这个视频流，但是我的CPU仍然需要处理这1.5MB的数据。1.5Mb1.5Mb1.5Mb1.5Mb1.5Mb1.5Mb1.5MbVideoServerReceiverReceiverReceiverNotAReceiver不希望接收业务的主机也必须处理广播流6组播流量（MulticastTraffic）1.5Mb1.5Mb1.5Mb1.5Mb1.5Mb1.5MbVideoServerReceiverReceiverReceiverNotAReceiver组播服务器使用一个特殊的组播地址为多个客户端发送单独一份数据流7组播技术的特点优点增强效率，控制网络流量，减少服务器和CPU负载优化性能，消除流量冗余分布式应用，使多点传输成为可能较少的资源需求，网络带宽和主机处理资源要求小基本可保证同步传输可拓展新的应用实现8组播技术的特点缺点组播应用基于UDP尽最大努力交付无拥塞控制数据包的无序交付安全性9有关概念“组播源”：信息的发送者称为“组播源”，Source。“组播组成员”：所有的接收者都是“组播组成员”，Receiver。“组播组”：由所有接收者构成一个“组播组”，组播组”不受地域的限制。“组播路由器”：可以提供组播路由功能的路由器称为“组播路由器”，组播路由器不仅提供组播路由功能，也提供组播组成员的管理功能。组播源不一定属于组播组，也就是说其本身不一定是组播数据的接收者。可以同时有多个组播源向同一个组播组发送数据。10组播体系结构组播的体系包括以下四个部分：(1)寻址机制：借助组播地址，解决组播信息向哪里发送的问题；(2)主机注册/组成员管理：允许接收者主机动态加入和离开某组播组，实现对组播成员的管理；(3)组播路由：构建组播报文分发树（即组播数据在网络中的树型转发路径），并通过该分发树将报文从组播源传输到接收者；(4)组播应用：组播源与接收者必须安装支持视频会议等组播应用的软件，TCP/IP协议栈必须支持组播信息的发送和接收。11组播体系结构主机注册/组成员管理：组成员关系协议包括IGMP(互连网组管理协议)。IGMPv1/v2/v3二层组播抑制IGMPSnooping、CGMP、GMRP、RGMP、HMVR组播路由协议：分为域内组播路由协议及域间组播路由协议。域内：DVMRP、MOSPF、PIM-DM|PIM-SM、CBT，前三个为密集模式，后两个为稀疏模式域间：目前比较成熟的是MBGP/MSDP/PIM-SM12课程提纲组播的基本概念组播地址IGMP/IGMPSnooping协议PIM-SM协议MBGP、MSDP协议13组播地址组播数据包的目的地址是特殊的IP地址，称之为IP组播地址（组地址）。IP组播地址在网络层解决了如何寻址的问题，但通信最终还要依赖于数据链路层地址，在数据链路层有专门的MAC地址用于组播。14组播地址D类地址用途224.0.0.1在这个子网上的所有系统224.0.0.2在这个子网上的所有路由器224.0.0.4所有运行DVMRP协议的路由器224.0.0.5所有运行OSPF协议的路由器224.0.0.6所有OSPF指定路由器（DR或BDR）224.0.0.9所有运行RIPv2协议的路由器224.0.0.13所有运行PIM协议的路由器224.0.0.22IGMP224.0.0.0～224.0.0.255保留作网络协议使用232.0.0.0/8指定信源组播地址233.0.0.0/8GLOP地址，预留用作AS的静态定义地址239.0.0.0～239.255.255.255限制范围地址或保留用做本地管理使用所有的组播地址都是D类IP地址：224.0.0.0—239.255.255.255知名的D类IP地址：15IP地址到MAC地址的映射通过特定规则，将其转换成特有的预留MAC地址——01:00:5e:00:00:00—01:00:5e:ff:ff:ff；0000000100000000001011110ClassDIPAddress48-BitEthernetAddress11100781516232431NotUsedLow-Order23BitsofMulti-cast01005E224IP:MAC=32:116课程提纲组播的基本概念组播地址IGMP/IGMPSnooping协议PIM-SM协议MBGP、MSDP协议17IGMP——因特网组管理协议IGMP（InternetGroupManagementProtocol）协议是主机与路由器之间的信令协议，定义网络上谁将接收组播业务路由器通过IGMP周期性地查询组播组成员的状况支持两种具体结构的消息结构：查询消息和报告消息IGMP可以使一个主机加入或离开一个组播组主机发送IGMPReport加入一个组播组IGMPv1，主机离开组播组不需要发送任何报告IGMPv2，主机离开组播组需要发送“leave”报告，指定组查询IGMPv3，增加了指定源、组加入功能IGMP报文通过IP数据报进行传输，其IP协议号为2。IGMP有固定的报文长度（8个字节），没有可选数据。18IGMP三个版本的比较比较项目IGMPv1IGMPv2IGMPv3查询器选举依靠上层路由协议自己选举自己选举离开方式默默离开主动发出离开报文主动发出离开报文指定组查询无有有指定源、组加入无无有19IGMP中路由器、主机动作主动报告加入组普遍查询响应报告离开组消息指定组查询20报告抑制过程查询消息10.10.0.1/16响应报告响应报告响应报告响应报告路由器定期发送查询子网中每个组只有一个成员发送响应报告其他成员被抑制不再发送报告21IGMPv2报文格式Type（类型）0x11=MembershipQuery0x16=Version2MembershipReport0x17=LeaveGroup0x12=Version1MembershipReportMaxResponseTime（最大响应时间）只在成员查询（0x11）消息中有意义，指出在发出一个响应报告之前的最大允许时间（以1/10秒为单位）。在其它消息中，发送者将该字段设置为0，接收者忽略。GroupAddress（组地址）在成员查询时，如果进行普遍查询，将该字段设置为0。其它情况设置为组地址。22无Snooping功能交换机转发组播数据报组播？？交换机如果没有snoop，则组播报文像广播报文一样转发，浪费！我根本不希望接收这个视频流，但是我的CPU仍然需要处理这1.5MB的数据。ReceiverReceiverNotaReceiverNotaReceiver23二层交换机IGMPSnooping功能实现MAC地址端口01-00-5E1,2,512345转发表ReceiverReceiverNotaReceiverNotaReceiver24IGMPSnooping建立和维护组CPU12345IGMP报告IGMP查询MAC地址转发表端口01-00-5E135接收者接收者25课程提纲组播的基本概念组播地址IGMP/IGMPSnooping协议PIM-SM协议MBGP、MSDP协议26域内组播路由协议概述组播路由协议运行在组播路由器之间，用于建立和维护组播路由。组播路由建立了从一个数据源端到多个接收端的无环的数据传输路径，即组播分发树结构。DVMRP：距离矢量组播路由协议（DistanceVectorMulticastRoutingProtocol）PIM：协议无关组播（Protocol-IndependentMulticast）MOSPF：组播开放式最短路径优先（MultiOSPF）CBT：基于核心的树（Core-BasedTrees）SSM：指定信源组播（Source-SpecificMulticast）27协议无关组播－PIMPIM（ProtocolIndependentMulticasting），不依赖于某种具体的IP路由选择协议，仅仅是利用单播路由表来实现RPF检查功能。因此，它能工作在任何可以产生单播路由表的IP路由协议上，包括静态路由。值得强调的是：协议无关并不是指不需要单播路由协议；相反，组播协议必须有单播路由协议的支撑。UDP端口号：103PIM路由器组地址为：224.0.0.13PIM协议分为：PIM_DM（协议无关组播_密集模式）PIM_SM（协议无关组播_稀疏模式）28密集模式和稀疏模式密集模式（DenseMode）：通常用于组播成员较为集中、且数量较多，如网络中的大部分用户接收组播、并且有足够带宽的网络环境，比如公司或园区的局域网。因此，DM路由协议默认路由器的几乎每一个接口都有组成员正在接收组播信息，使用采用扩散-剪枝的机制维护组播分发树，组播流量传播到网络中所有的组播路由器。稀疏模式（SparseMode）：通常用于组播成员较少、在网络中稀疏分布，网络也没有充足带宽的情况，如广域网环境。在这种环境里将不再适宜采用密集模式协议，因为这将增加路由器的负担和导致网络拥塞。因此，SM路由协议采用选择性地建立和维护分发树的方式，由空树开始，仅当成员显式地请求加入分发树时才做出修改。PIM-DM和PIM-SM有两个本质的不同点：1）DM不会周期性地发送加入（join）消息，只会明确地触发剪除（prune）和嫁接（graft）消息；2）DM没有集合点(RendezvousPoint,RP)。PIM-SM定义了RP，所有的接收者在RP注册，组播业务由RP转发给接收者，RP是一棵共享组播分发树的根。29PIM-SM（稀疏模式）PIM-SM的设计目标保留由接收者初始化组播组成员身份的传统IP组播服务模型。在该模型中，源只是简单地将数据包放在第一跳路由器上。为了接收组播数据，接收者必须要主动通知路由器。保留主机模型不变。PIM-SM是一个路由器到路由器的协议，主机不需要升级，但必须在网络中的路由器中启动PIM-SM协议。同时支持共享树和源分发树。对于共享树，PIM-SM使用汇集点（RP）作为共享树的根。所有组播源将它们的组播数据发送到RP，然后RP通过共享树，将数据包转发给组的所有成员。源分发树则直接将源与接收者相连。每个源均有独立的树。从单播路由表角度看，源分发树可看作是最短路径树。PIM-SM可以单独使用任何一种类型的树，也可以同时使用二者。保持独立于特定的单播路由协议。使用软状态机制，以适应不断变化的网络拓扑和动态组播组。“软状态”是指除非经过刷新，否则路由器中的状态信息都是短期的，经过一定时间以后就会过期。30PIM-SM报文格式PIM消息封装在IP报文中传送，协议号为103，报文格式如图所示。03478151631PIM版本：PIM版本号是2。类型：0=HELLO；1=注册；2=注册—停止；3=加入/剪枝；4=自举；5=断言；6=嫁接（仅用于PIM-DM）；7=嫁接—应答（仅用于PIM-DM）；8=备选RP。PIM版本类型保留校验和31PIM-SM工作机制邻居发现RP发现建立组播分发树组播源注册组播转发RPT向SPT切换32PIM-SM邻居发现PIM路由器周期性的发送HELLO消息，用以发现邻接的PIM路由器。HELLO消息被组播到所有PIM路由器