组播培训

IP技术培训南京电信多媒体维护中心目录组播QosMPLSVPN组播组播概述组播地址主机－路由器协议:IGMP二层组播优化分发树和RPF组播路由南京城域网组播部署组播概述服务器路由器单播服务器路由器组播组播是主机向一组主机发送信息，存在于某个组的所有主机都可以接收到信息，属于点对多点通信单播是相互感兴趣的主机双方进行通信，主机不能接收对其不感兴趣的其它主机发送的信息，属于点对点通信单播可以通过在源点（服务器）与各个接收点之间建立多个点对点的连接来达到点对多点的传输。从服务器开始，就会有多份数据流分别流向分散的接收点。这将加重服务器的负荷，增大对服务器性能的要求；同时还在网络中造成大流量，从而增加网络的负载，导致网络拥塞。组播则不然，组播源（服务器）仅发一份数据包，此后数据包只是在需要复制分发的地方才会被复制分发，每一网段中都将保持只有一份数据流。这样就可以减轻服务器的负担，节省网络带宽。组播的优势例如：音频流所有客户端都收听一个8K的音频流00.20.40.60.8流量Mbps120406080100＃客户端数量组播单播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组播的劣势•尽力而为的分发机制:会出现丢包现象，组播应用不会有可靠的数据传递。可靠的组播仍然有待于进一步的研究。•无拥塞控制:缺乏TCP的“窗口机制”，且“慢启动”机制会导致拥塞。如果可行，组播应用应该尝试检测并避免拥塞情况（PGM、应用层组播）。•重复和乱序:一些组播协议机制会导致时不时产生重复的数据包。还会导致数据包的无序发送或者不按序到达。•安全:组播协议本身并不检查组播源和用户的合法性。所有组播应用都基于UDP协议组播体系结构组播协议分为主机-路由器之间的组成员关系协议和路由器-路由器之间的组播路由协议。组成员关系协议包括IGMP(互连网组管理协议)。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。域内的组播协议又分为密集模式与稀疏模式。域内组播路由协议主要使用PIM-SM，PIM-DM，DVMRP协议。组播在城域网中的实现组播源DRDRIGMPIGMPSnoopingPIMSPARSERPRPPIMSPARSEMSDP•主机至业务控制点通过IGMP加入、离开组播组；•接入网二层交换机利用IGMPSnooping优化组播性能；•三层设备之间通过PIMSPARSE模式建立组播路由；•通过MSDP保证RP的冗余性。组播组播概述组播地址主机－路由器协议:IGMP二层组播优化分发树和RPF组播路由南京城域网组播部署组播地址组播业务源地址：1.0.0.0——223.255.255.255即A、B、C三类地址；组播业务目的地址：224.0.0.0——239.255.255.255。一般都将组播目的地址称为组播地址。保留的本地链路地址224.0.0.0–224.0.0.255发送时TTL=1例如:224.0.0.1网段上的所有系统224.0.0.2网段上的所有路由器224.0.0.5OSPF路由器224.0.0.13PIMv2路由器224.0.1.0–224.0.1.255发送时TTL〉1例如:224.0.1.1NTP时钟协议224.0.1.39/40Auto—RP协议二层组播地址MAC地址范围01:00:5E:00:00:00——01:00:5E:7F:FF:FF分配给组播使用（即第25bit为0），这就要求将28位的IP组播地址空间映射到23位的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:11100000000100000000010111100IP组播地址后23位映射到MAC地址中32位IP组播地址48位MAC地址（以太网/FDDI）此5位地址不作映射，因此32个IP组播地址映射成一个MAC地址组播地址的二三层对应关系224.1.1.1224.129.1.1225.1.1.1225.129.1.1...238.1.1.1238.129.1.1239.1.1.1239.129.1.10x0100.5E01.01011-MulticastMACAddress(FDDIandEthernet)32-IPMulticastAddresses注意有32:1地址重复IP组播MAC地址映射组播地址在城域网内的使用239.0.0.0–239.255.255.255私有地址空间（类似于RFC1918中的单播地址）用于受限制的组播，不能用于internet上传播相同的地址可能在不同地方的组播应用中出现按照GLOP规定，将AS号直接填入组播地址的中间两个字节中，每个自治系统都可以得到255个组播地址，各个城域网根据自身的AS号计算出组播地址；以南京城域为例，AS号为64660，组播地址为239.252.148.0—239.252.148.255组播组播概述组播地址主机－路由器协议:IGMP二层组播优化分发树和RPF组播路由南京城域网组播部署主机至路由器的协议：IGMPH3H3224.1.1.1ReportH1H2加入一个组主机发送一个IGMP报告用于加入一个组主机至路由器的协议：IGMP路由器定期发送查询包到224.0.0.1•当同一个网段内有多个组播路由器时，IGMPv2通过查询器选举机制从中选举出唯一的查询器。查询器周期性地发送通用组查询消息进行成员关系查询；主机发送报告消息来响应查询。•主机发送报告消息的时间有随机性，当检测到同一网段内有其它成员发送同样的消息时，则抑制自己的响应报文。Query224.1.1.1Report224.1.1.1SuppressedX224.1.1.1SuppressedXH1H2H3维护一个组(Group)主机至路由器的协议：IGMP•主机安静的离开，没有主动退出H1H3H3#1•路由器发送三次查询(60secs每次)GeneralQuery#2•没有任何的成员回应信息•组超时(最坏情况延时~=3minutes)H2离开一个组(IGMPv1)主机至路由器的协议：IGMP•主机发送一个离开信息到224.0.0.2H1H3H3Leaveto224.0.0.2224.1.1.1#1•路由器发送一个特殊的查询信息到224.1.1.1GroupSpecificQueryto224.1.1.1#2•3seconds没有收到IGMPReport•224.1.1.1组超时H2离开一个组(IGMPv2)组播组播概述组播地址主机－路由器协议:IGMP二层组播优化分发树和RPF组播路由南京城域网组播部署二层组播流量的优化问题:二层组播流量泛滥•一般第2层交换机将组播流量作为未知或广播流，必须将帧泛洪（Flood）到每个端口•有时设置静态条目，以指定哪个端口应接收哪些组的组播流量•这些条目的动态配置将削弱用户管理二层组播流量的优化交换机感知“IGMP”主机发出IGMP成员报告消息，这个消息是给路由器的；在IGMP成员报告经过交换机时，交换机对这个消息进行监听并记录下来，形成组成员和接口的对应关系通过NMP或通过具体的硬件ASIC来拦截IGMP交换机在收到组播数据报文时，根据组成员和接口的对应关系，仅向具有组成员的接口转发组播报文。IGMP监听可以解决二层环境中的组播报文泛滥问题，但对2层交换机有一定的要求：交换机具有提取第三层信息的功能要求交换机对所有的组播报文进行监听和解读，这会产生很多无效工作也会占用大量的CPU处理时间最好使用硬件进行处理来保持吞吐量解决方案:IGMP探听（IGMPsnooping)组播组播概述组播地址主机－路由器协议:IGMP二层组播优化分发树和RPF组播路由南京城域网组播部署组播分发树最短路径树（基于源的分发树）接收者R1BEADF源S1组播路由项(S,G),iif,oiflist•S源地址•G组地址•iif入接口•oiifs出接口列表C接收者R2源S2组播分发树共享分发树接收者R1BEADFC接收者R2(RP)PIM汇聚点共享树(RP)组播路由项(*,G),iif,oiflist•*任何源地址•G组地址•iif入接口•oiifs出接口列表源S1不同分发树的特征源树（最短路径树）占用内存较多O(SxG)，但路径最优，延迟最小路由器必须为每个源维护路径信息共享树占用内存较少O(G)，路径不是最优的，引入额外的延迟实现时，设计者必须考虑RP在网络中的位置组播转发组播路由和单播路由是相反的:单播路由关心数据报文要到哪里去。组播路由关心数据报文从哪里来。组播路由使用“反向路径转发”机制(RPF,ReversePathForwarding)何谓RPF?路由器收到组播数据报文后，只有确认这个数据报文是从自己到源的出接口上到来的，才进行转发，否则丢弃报文。RPF检查在单播路由表中查找到组播报文源地址的路由如果该源地址路由的出接口就是组播报文的入接口，RPF成功，否则RPF失败RPF检查源151.10.3.21组播报文RPF检查失败报文从错误接口到来!RPF检查RPF检查失败!单播路由表网络接口151.10.0.0/16S1198.14.32.0/24S0204.1.16.0/24E0查看单播路由表:RPF检查失败E0S1S0S2S1源151.10.3.21发出的组播数据报文X丢弃数据报文！报文从错误接口到达RPF检查查看单播路由表:RPF检查成功RPF检查成功!单播路由表网络接口151.10.0.0/16S1198.14.32.0/24S0204.1.16.0/24E0E0S1S0S2源151.10.3.21发出的组播数据报文S1然后才开始向所有出接口(即分发树的下游)转发数据报文从正确的接口到达!组播组播概述组播地址主机－路由器协议:IGMP二层组播优化分发树和RPF组播路由南京城域网组播部署组播路由的类型密集模式（Dense-mode）使用“推”（Push）模型（先给你，可以不要）组播数据整网络的泛滥（Flood）下游不想接收的话则剪枝（Prune）泛滥、剪枝、泛滥、剪枝…周而复始(通常3分钟折腾一次)稀疏模式（Sparse-mode）使用“拉”（Pull）模型（你要了，才给你）组播数据只发送到有需要的地方有显式的加入（Join）过程。PIM-DM协议无关组播（ProtocolIndependentMulticast）支持所有的单播路由协议:静态路由、RIP、IGRP、IS-IS、BGP、OSPF，总之了，单播路由是什么都没关系。使用逆向路径转发（RPF）机制先向网络泛滥(Flood)，然后根据组播组成员关系进行剪枝(Prune)使用Assert机制来剪枝冗余数据流适合于...小规模的网络PIM-DM泛洪与剪枝组播源接收者组播数据报文网络中的每个路由器都创建(S,G)!初始泛洪PIM-DM泛洪与剪枝组播源剪枝不需要的数据流接收者组播数据报文剪枝消息PIM-DM泛洪与剪枝剪枝之后，看...组播源接收者组播数据报文泛滥和剪枝过程每3分钟重复一次!!!网络中的每个路由器中仍然保留(S,G)!PIM-DM对于小型网络来说非常有效优势:易于配置--总共只有两条命令实现机制简单（泛滥剪枝）潜在问题...泛滥剪枝过程不够高效复杂的Assert机制控制和数据平面混合导致网络内部的所有路由器上都有(S,G)可能会导致非确定性的拓扑行为不支持共享树PIM-SM支持共享树和源树假设没有主机需要接收组播数据，除非它们明确地发出了请求使用“汇聚点”(RP,RendezvousPoint)发送者和接收者在RP处进行汇聚发送者的第一跳路由器把发送者注册到RP上（报个到，挂个号）接收者的DR（直连网络上的负责人）为接收者加入到共享树(树根在RP)适合于…大规模的企业网络是任何网络的优选方案，不管其规模和成员密集程度。PIM-SM接收者RP(*,G)加入共享树(*,G)仅在共享树沿途建立接收者加入树PIM-SM