组播原理及配置介绍

互联网OTV培训材料2014.52目录OTV组播业务的开展•OTV开展的2种形式•角色及术语描述•组播平台建设•复制点的选择•用户上线方式的选择•用户认证和IP地址获取组播理论•组播的基本概念•协议简介•组播的实现•PIM-协议•IGMP协议四川移动完整的组播流程•组播建流流程•用户上线流程•用户观看流程OTV组播的优化•Anycast-RP•基于MAC的快速离开•业务QOS部署OTV组播改造网络各层设备配置•核心层•汇聚层•接入层OTV组播业务维护指导•维护经验•维护工具3成都核心四川移动省核心BRAS汇聚交换PON网络OTV平台OTV开展形式-单播4成都核心四川移动省核心BRAS汇聚交换PON网络组播平台OTV开展形式-组播组播的优势，减少网络链路带宽占用。5角色及术语描述PIM域角色和术语详细描述RPRP（RendezvousPoint）称为汇聚点，PIM-SM中建立的RPT（RendezvousPointTree），就是一棵以RP为根，以存在组播数据接收者的PIM设备为叶子的组播分发树。组播路由建立了从一个数据源端到多个接收端的组播数据转发路径，即组播分发树。RP是PIM-SM网络的转发核心。组成员向RP发起加入，构建以RP为根的RPT；组播源向RP注册，在RP上创建（S，G）表项，通过RP向组成员传输组播报文。网络中的设备必须知道RP的地址。AnycastRP在传统的PIM-SM域中，每个组播组只能映射到一个RP。但当网络负载较大或者流量过于集中时，可能导致RP的压力过大、RP失效后路由收敛较慢、组播转发路径非最优等问题。AnycastRP可采用PIM协议：在同一个PIM-SM域内设置多个具有相同地址的RP，同时在这些RP所在的设备上配置全网唯一标识该RP的本地地址，用于这些设备之间相互建立无连接的对等体，对等体之间以Register消息的方式共享组播源信息。DRDR（DesignatedRouter）称为指定路由器，在PIM网络中，存在两种DR：组播源DR：在PIM-SM中，组播源DR是与组播源直接相连且负责向RP发送注册报文的PIM路由器。接收者DR：与组播组成员（通常为接收者主机）直接相连且负责向该组成员转发组播数据的PIM路由器。RPTRPT（RendezvousPointTree），称为共享树。以RP（RendezvousPoint）为根，组播组成员为叶子的组播分发树称为RPT。SPTSPT（ShortestPathTree），称为最短路径树。以组播源为根，组播组成员为叶子的组播分发树称为SPT。RPFRPF检查，也称为反向路径转发，是组播路由的基础。设备对接收到的报文执行RPF检查，从而创建并维护组播路由表项，确保组播数据沿正确的路径转发。设备接收到组播报文后，依据“报文源”，查找单播路由表、MBGP路由表和组播静态路由表，选定RPF路由。如果报文实际到达接口与RPF接口相同，则RPF检查通过；否则RPF检查失败。6角色及术语描述IGMP域角色和术语详细描述组播VLAN组播VLAN是指组播数据所带的VLAN（也称为MVLAN，MulticastVLAN）；通常是按内容提供商（ISP）进行划分，通过实现基于VLAN实例的转发面、控制面和管理面，满足在同一个设备上互不干扰的组播业务的发放。除了superVLAN，在设备配置任何属性或类型的VLAN都可以成为组播VLAN。组播节目组播节目就等同于组播组，其最基本的属性就是组播IP。根据在业务发放前，是否预先配置每个节目的组播IP等节目属性，节目可以分为2类：预配置节目和动态节目。组播上行口组播上行口是组播源与设备相连的端口，同时也是上层组播路由器和设备相连的端口。根据是否依赖链路层环路协议，上行口可以分为2类：手工配置上行口和动态上行口。组播用户组播用户就是组播数据的接收者，必须为其配置一个上行承载组播控制报文的业务流（设备可以通过流分类识别出该用户），所以它是对应一个唯一的终端或发放用户。同时，必须为组播用户指定一个组播VLAN，即该发放用户隶属于哪个ISP。7组播平台建设（即组播源平台）现网已新建了3个平台，中兴、华为、成都台，预计新建4套平台，当前烽火平台还未进行建设。其中中兴、华为平台接入CMNET，成都台接入成都分公司。示意图：成都核心四川移动省核心BRAS中兴、华为组播平台成都台组播平台8复制点的选择BRAS作为组播复制点缺点：BRAS-S9300-OLT的链路带宽浪费；OLT作为组播复制点优点：节约了BRAS-S9300-OLT的链路带宽；四川移动选择采用OLT作为组播复制点9用户上线的选择BRASS9300OLTONUSTBPPP是广域网中点对点链路协议，PPPOE是将PPP帧封装在ethernet帧中，在交换设备和PON并不能读懂PPP帧。PPPOE上线的缺点：PPP为点对点会话，这将导致需要BRAS对用户组播报文基于PPP会话进行复制。PPPOE上线需要STB均支持PPPOE认证BRASS9300OLTONUSTBIPOE通过ethernet承载DHCP报文交互使用户上线。交换设备和PON均能读懂网络层协议和ethernet帧。IPOE上线的优势：在PON能读懂网络层协议和ethernet帧时，可以在OLT开启igmpproxy来对下层网络进行组播复制。四川移动选择采用IPOE的户上线方式10中继用户DHCP续租报文用户认证和IP地址获取-IPOEBRASS9300OLTONUSTBAAA平台DHCP服务器STB通过将用户名/密码填充至DHCPOPTION60请求获取IP地址中继用户DHCP报文提取用户名密码发送给AAA认证AAA返回认证结果认证通过则为用户分配IP地址，否则不予回应将DHCP报文发送给用户，包括用户获取的IP地址信息交互DHCP续租报文12311目录OTV组播业务的开展•OTV开展的2种形式•角色及术语描述•组播平台建设•复制点的选择•用户上线方式的选择•用户认证和IP地址获取组播理论•组播的基本概念•协议简介•组播的实现•PIM-协议•IGMP协议四川移动完整的组播流程•组播建流流程•用户上线流程•用户观看流程OTV组播的优化•Anycast-RP•基于MAC的快速离开•业务QOS部署OTV组播改造网络各层设备配置•核心层•汇聚层•接入层OTV组播业务维护指导•维护经验•维护工具12组播原理-概念13组播原理-TCP/IP应用层传输层网络层数据链路层物理层封装拆封装IP应用程序Tcp/Udp端口号ICMPIGMPMAC物理设备ARPRARPMAC交互依赖于ARP表IP交互依赖于路由表14组播原理-组播IP地址IP组播地址前四位均为“1110”，而整个IP组播地址空间的划分则如图IP组播地址用于标识一个IP组播组。IANA把D类地址空间分配给组播使用，范围从224.0.0.0到239.255.255.255。l224.0.0.0到224.0.0.255被IANA预留，地址224.0.0.0保留不做分配，其它地址供路由协议及拓扑查找和维护协议使用。该范围内的地址属于局部范畴，不论TTL为多少，都不会被路由器转发；l224.0.1.0到238.255.255.255为用户可用的组播地址，在全网范围内有效。其中232.0.0.0/8为SSM组地址，而其余则属于ASM组地址。l239.0.0.0到239.255.255.255为本地管理组播地址，仅在特定的本地范围内有效，也属于ASM组地址。使用本地管理组地址可以灵活定义组播域的范围，以实现不同组播域之间的地址隔离，从而有助于在不同组播域内重复使用相同组播地址而不会引起冲突。15组播原理-组播IP与组播MAC的映射IANA将MAC地址范围01:00:5E:00:00:00～01:00:5E:7F:FF:FF分配给组播使用，这就要求将28位的IP组播地址空间映射到23位的组播MAC地址空间中，具体的映射方法是将组播地址中的低23位放入MAC地址的低23位，如图。由于IP组播地址的后28位中只有23位被映射到组播MAC地址，这样会有32个IP组播地址映射到同一组播MAC地址上。16组播原理-组播IP与组播MAC的映射源IP224.1.1.1换算成二进制11100000.00000001.00000001.00000001再换成16进制01.01.01加上组播MAC头0100.5E最后形成：0100.5E01.01.01可用的其它31个组播IP地址：224.129.1.1225.1.1.1225.129.1.1226.1.1.1226.129.1.1227.1.1.1227.129.1.1228.1.1.1228.129.1.1229.1.1.1229.129.1.1230.1.1.1230.129.1.1231.1.1.1231.129.1.1232.1.1.1232.129.1.1233.1.1.1233.129.1.1234.1.1.1234.129.1.1235.1.1.1235.129.1.1236.1.1.1236.129.1.1237.1.1.1237.129.1.1238.1.1.1238.129.1.1239.1.1.1239.129.1.1加上：224.1.1.1刚好32个IP对应MAC的换算方法：将IP后23位换算成16进制，插入01:00:5E:后面则为对应的MAC地址。例如：224.1.1.1、224.129.1.1……239.1.1.1、239.129.1.1复用了一个MAC：0100.5E01.01.01。组播IP与组播MAC的换算17组播原理-组播转发组播报文是发送给一组接收者的，这些接收者用一个逻辑地址（即组播地址）标识，路由器在收到组播报文后，必须根据报文的源地址确定其正确的入接口（指向组播源方向）和下游方向，然后将其沿着远离组播源的下游方向转发——这个过程称为逆向路径转发（RPF），过程如下：路由器在单播路由表中查找组播源或RP对应的RPF接口（使用SPT时查找组播源对应的RPF接口，使用RPT时查找RP对应的RPF接口），如果组播报文是从RPF接口接收下来的，则RPF检查通过，报文向下游接口转发；否则，丢弃该报文。18组播原理-组播的实现模型lASM模型Any-SourceMulticast：即任意源组播模型。在ASM模型中，任一发送者都可作为组播源向某组播组地址发送组播信息，接收者通过加入由该组播组地址标识的组播组以获得发往该组播组的组播信息。在ASM模型中，接收者无法预先知道组播源的位置，但可以在任意时间加入或离开组播组。lSSM模型Source-SpecificMulticast：即指定信源组播模型。在现实生活中，用户可能只对某些组播源发送的组播信息感兴趣，而不愿接收其它源发送的信息。SSM模型为用户提供了一种能够在客户端指定组播源的传输服务。ASMSSM网络中默认采用ASM模型19组播原理-组播的转发树组播源DR接收者DR组播源平台用户组播源平台用户RP用户用户源树SPT（ShortestPathTree）•源树是指以组播源作为树根，将组播源到每一个接收者的最短路径结合起来构成的转发树。由于源树使用的是从组播源到接收者的最短路径，因此也称为最短路径树（SPT）。对于某个组，网络要为任何一个向该组发送报文的组播源建立一棵树。共享树RPT（RendezvousPointTree）•以某个路由器作为路由树的树根，该路由器称为汇集点（RP-RendezvousPoint），共享树就是由RP到所有接收者的最短路路径所共同构成的转发树。使用共享树时，对应某个组网络中只有一棵树。所有的组播源和接收者都使用这棵树来收发报文，组播源先向树根发送数据报文，之后报文又向下转发到达所有的接收者。组播报文在网络中沿着树型转发路径进行转发，该路径称为组播转发树。它可分为源树（SourceTree）和共享树（RPT）两大类20组播原理-PIM-DM21组播原理-PIM-DM22组播原理-PIM-DM23组播原理-PIM-DM24组播原理-PIM-DM