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组播实验一实验目的1)理解Multicast的一些基本概念。2)掌握pimdense-mode的基本配置。3)理解pimdense-mode的flood和prune过程。4)理解pimdense-mode的assert机制5)掌握cgmp的配置，及其优点。6)掌握pimsparse-mode的基本配置。二、实验拓扑和器材S0Client.2.1192.168.0.x192.168.7.x192.168.4.x.1C.2.2Dclient.2192.168.1.xS1S1.1192.168.3.x.1.2A(2600)f0/0.1f0/1192.168.2.xf0.B（1600）.2switchServer192.168.5.x拓扑如上所示，需要路由器四台、交换机一台，主机三台（一台能作组播的服务器，需要Server级的windows操作系统）。三、实验原理1．组播基本原理Multicast应用在一点对多点、多点对多点的网络传输中，可以大大的减少网络的负载。因此，Multicast广泛地应用在流媒体的传输、远程教学、视频/音频会议等网络应用方面。Multicast采用D类IP地址，即224.0.0.0~239.255.255.255。其中224.0.0.0~224.0.0.255是保留地址，239.0.0.0~239.255.255.255是私有地址，类似于unicast的私有地址。Multicast的IP地址与MAC地址的映射：MAC地址有48位，前面24位规定为01-00-5E，接着一位为0，后面23位是IP地址的后23位。路由器间要通过组播协议（如DVMRP、MOSPF、PIM）来建立组播树和转发组播数据包。组播树有两类：源树和共享树。多播时，路由器采用组管理协议IGMP来管理和维护主机参与组播。IGMP协议v1中，主机发送report包来加入组；路由器发送query包来查询主机（地址是224.0.0.1），同一个组的同一个子网的主机只有一台主机成员响应，其它主机成员抑制响应。一般路由器要发送3次query包，如果3次都没响应，才认为组超时（约3分钟）。IGMPv2中，主机可以发送1leave信息给路由器（地址224.0.0.2）；路由器收到信息后，发送一个特别的query包，在3秒内没收到组成员响应，就认为组超时。由于组播的MAC不是具体某台主机的MAC，根据交换机的工作原理，交换机会对组播数据包进行广播。因此，对某些不参加组播的主机而言，这些都是不必要的流。为了解决这个问题，cisco公司开发了CGMP协议。该协议用于管理参与组播的主机。每当有主机加入或离开某个组时，路由器就会把该主机的多播IP地址（转换成组播MAC地址）、主机的MAC地址以及消息类型（加入或离开）以CGMP消息告知交换机。交换机根据这些信息就可以建立起组播转发表。2．PIM协议Cisco的路由器只支持PIM组播协议。PIM是一种可利用多种单播路由表（如EIGRP、OSPF、BGP和静态路由等）的组播路由协议，它根据这些路由表实现组播数据的转发。尽管它是组播路由协议，然而它实际上只是使用单播路由表来完成RPF检验功能，并没有重新建立组播路由表。不像其他的路由协议，PIM并不会在路由之间收发路由更新信息。PIM分为Dense-mode与Sparse-mode两种。密集模式的PIM（PIM-DM）使用“推”的方式，把组播流向网络的各个地方转发，从而把流“推”给不同接收者。这种方式适用于网络中的各个子网都有接收者（即接收者密集）的情况。PIM-DM一开始向网络中的各处发组播流，路由器每隔3分钟检查一次自己是否还存在“下游”的邻居，如果没有（即它无需转发组播流），就把这个流“剪”掉（即不再转发）。路由器会积累数据流所带有的源和组的信息，使得“下游”的路由器可以建立它们的组播转发表。PIM-DM只支持源树，而无法使用共享树。松散模式的PIM（PIM-SM）使用“拉”的方式，只有存在接收者的网段才会接收到数据流（即接收者把流“拉”出来）。PIM-SM通过在共享树中转发数据包来散布组播源的信息。PIM-SM使用共享树（至少在组播开始的时候需要使用），因此，它需要指定一个汇聚点（RP）。源在RP中“注册”后，数据就通过共享树转发到接收者。一旦其它路由器收到从共享树来的数据后，就知道了数据的源在哪里。于是，路由器就会向源发送PIM（S，G）加入信息。在反向路径上的每个路由器比较自己的单播路由表中它到RP的度量和它到源的度量，如果到源的度量更优，它就会继续发送PIM（S，G）加入信息。否则（包括度量相等的情况），PIM（S，G）信息就会沿着RP的方向来发送。这样，就生成了共享树和源树。如下图所示的单向共享树，靠近源的路由器先向RP注册，然后在源和RP之间生成源树，数据通过共享树（*，G）到达接收者。由于共享树并不是源到接收者的最优路径，因此，当流量超过某个门限值后，路由器会动态地生成源树。该门限值默认的情况为0（例如，在Cisco的路由器中，可通过ippimspt-thresholdinfinity命令来修改该门限值）。同时，为了减轻RP的负担，在PIM-SM的第二个版本中，规2定源要周期性的向RP注册，使得RP不必要维护大量的源的信息。五、实验步骤：1．路由器基本配置1）按上面的拓扑配置好各台路由器及主机的IP地址；2）启用eigrp协议，AS号为100，配置noauto-summary。2．每台路由器上启动multicast-routing。在全局配置模式下键入：(config)#ipmulticast-routing3．路由器的每一个端口上配置pimdense-mode命令如下：(config-if)#ippimdense-mode4．验证multicast的相关命令showippimneighbor：观察pim邻居；showippiminterface：观察端口上的pim信息；showipmroute：观察multicast路由表；debugippim：显示pim的debug信息；debugipigmp：显示igmp信息。5．Multicast验证验证分为四个阶段进行验证，都采用第4点所列出的命令1)在服务器未连接时（拔掉与server连接的线）只看到关于224.0.1.40的多播组的信息，看不到其它多播组的信息。2)接上与服务器连接的网线，但client还未连接可以看到服务器上启动的节目组的多播组信息。但由于没有client，稳定状况下所有端口都是prune状态的。3)在client端打开mediaplayer，连接上服务器访问组播用以下命令：。打开服务器上的*.nsc文件,等读取了*.nsc文件信息后，就自动开始播放节目，因.nsc文件中已经包含访问组播服务器所需要的组播IP地址、端口号、流媒体文件等信息。这时就可以看到一些端口的状态由prune变成forward，打开debugipigmp就可以看到主机加入某个组的信息。4)断开client与服务器的连接，即关闭mediaplayer的播放可以看到主机离开某个组的信息，并且在showipmroute后发现某些端口已经有forward变为prune。6．配置cgmp1)配置前，在switch上用showmac-address-table以及showcgmp查看一下相关信息，以同配置后的信息进行对比。2)在A及Switch上配置cgmp。对于路由器A，配置命令是在端口（连接主机的以太网口）模式下，键入：(config-if)#ipcgmp对于Switch，配置命令是：（config）＃cgmpleave-processing3)验证在A上，用debugipcgmp查看debug信息；在Switch上用命令debugcgmp查看3debug信息。但要注意1900没有debug命令。在Switch上再用命令showmac-address-table以及showcgmp看看前后有什么不同。7．配置pimsparse-mode(配置之前要把PIMDense-mode的设置去掉)1）基本配置每台路由器上启动multicast-routing。在全局配置模式下键入：(config)#ipmulticast-routing路由器的每一个端口上配置pimdense-mode命令如下：(config-if)#ippimsparse-dense-mode//配置了RP后自动为sparse-mode式，否则为dense-mode。2）static-RP的PIM-SM静态RP的配置时，只需要在连接有client的路由器上配置，用于指定需要去注册的RP的IP地址。还可以通过相应的ACL来控制哪些组的RP是谁。一台路由上可以指定多个RP。静态指定RP时，RP那台路由器并不需要知道它自己就是RP。这就是说RP无需本身无需配置。A、C和D的配置一样：Router(config)#access-list20deny224.0.1.39Router(config)#access-list20deny224.0.1.40Router(config)#access-list20permit224.0.0.015.255.255.255Router(config)#ippimrp-address10.10.10.1020//10.10.10.10为RouterB的回环接口地址B的配置：Router(config)#intloopback0Router(config-if)#ipaddress10.10.10.10255.255.255.0Router(config-if)#noshutRouter(config)#routereigrp100Router(config-router)#network10.10.10.00.0.0.255验证：1)showippimrp或showippimrpmappings2)与密集模式的相同。3)auto-RP的PIM-SM由于静态指定RP必须为每一台末端（连接有client）的路由器手工配置RP，且当RP改变时还要手动进行更改，带来很大的管理工作量。而自动RP则可以解决这个问题。自动RP模型中，分为候选RP和RP映射代理。前者可以配置作为某些组的候选RP而以224.0.1.39多播组地址向后者通告；后者接收这些信息后再以224.0.1.40得多播组地址通告候选RP的信息。末端路由器接收到这个224.0.1.40多播组的信息后就可以知道有哪些RP，并且这些RP对应哪些多播组，从而可以自动发现RP。4候选RP和RP映射代理可以相互独立，不一定属于同一台路由器。但为了可靠起见，而通常将它们合为一体。本实验中B是两者合为一体的，但C则只是候选RP通告而不做RP映射代理。A和D的配置一样：Router(config)#access-list20deny224.0.1.39Router(config)#access-list20deny224.0.1.40Router(config)#access-list20permit224.0.0.015.255.255.255Router(config)#ippimrp-address1.1.1.120//1.1.1.1为不存在的地址，目的是让些非自动RP通告的多播组找不到RP。在协议中这称为sinkRP。B的配置：Router(config)#access-list20deny224.0.1.39Router(config)#access-list20deny224.0.1.40Router(config)#access-list20permit224.0.0.015.255.255.255Router(config)#ippimrp-address1.1.1.120//注释同上Router(config)#access-list30permit224.2.80.80//作为224.2.80.80组的候选R