华为网规培训-IP组播技术基础胶片.ppt

IP组播技术,数据通信技术支持部,内容,为什么组播?组播编址技术主机-路由器通告协议-IGMP组播分发树-SPT组播转发-RPF组播路由协议-PIM组播配置命令组播配置示例,单播vs组播,服务器,路由器,单播方式,服务器,路由器,组播方式,组播的优势,例如:收听电台广播流所有的客户端都接收相同的8Kbps电台广播,提高效率:控制网络流量，减轻服务器和CPU负荷优化性能:减少冗余流量分布式应用:使多节点应用成为可能,0,0.2,0.4,0.6,0.8,流量,Mbps,1,20,40,60,80,100,客户端数量,组播,单播,适合于组播的应用,多媒体流媒体培训、联合作业场合的通信视频/音频会议数据仓库金融应用（股票）任何的“单到多”数据发布应用,内容,为什么组播?组播编址技术主机-路由器通告协议-IGMP组播分发树-SPT组播转发-RPF组播路由协议-PIM组播配置命令组播配置示例,组播编址,一个组播组就是一个IP地址，不表示具体的主机，而是表示一系列系统的集合，主机加入某个组播组即声明自己接收某个IP地址的报文。IP组播组地址224.0.0.0239.255.255.255“D”类地址空间第一个字节的高四位=“1110”保留的本地组播组地址224.0.0.0224.0.0.255发送报文时TTL=1例如:224.0.0.1子网的所有系统224.0.0.2子网的所有路由器224.0.0.4DVMRP路由器224.0.0.5OSPF路由器224.0.0.6OSPF指定路由器224.0.0.13PIMv2路由器,组播编址,全局范围地址（GloballyScopedAddresses）224.0.1.0238.255.255.255用来在组织之间以及跨越互连网进行数据传递其中232.0.0.0-232.0.0.255范围给SSM(指定信源组播)使用，SSM是PIM协议的扩展，在一对多的组播网络环境中提供了一种有效的数据传输机制。233.0.0.0-233.0.0.255范围给已经获得自治系统编号的组织的组播使用，具体方法是将某AS号码写成十六进制，分成两个字节，然后再放到233.0.0.0/8的第二，三字节中，这样每个全局AS内就有255个保留的组播地址。例如对于AS62010F23AF2.3A242.58233.242.58.0/24如此在全球范围内233.242.58.0/24预留给自治系统62010使用,组播编址,管理范围地址（AdministrativelyScopedAddresses）239.0.0.0239.255.255.255私有地址空间类似于RFC1918的单播地址不能用于Internet全局传输用于有限范围内的组播传输,组播编址,32Bits,28Bits,25Bits,23Bits,48Bits,01-00-5e-7f-00-01,1110,5BitsLost,IP组播MAC地址映射(FDDI和以太网),239.255.0.1,组播编址,224.1.1.1224.129.1.1225.1.1.1225.129.1.1.238.1.1.1238.129.1.1239.1.1.1239.129.1.1,0 x0100.5E01.0101,相同的组播MAC地址(FDDI和以太网),32-IP组播地址,注意存在32IP-1MAC地址重叠,IP组播MAC地址映射(FDDI和以太网),内容,为什么组播?组播编址技术主机-路由器通告协议-IGMP组播分发树-SPT组播转发-RPF组播路由协议-PIM,IGMP,IGMP的三个标准RFC1112-IGMP版本1Windows95支持RFC2236-IGMP版本2（是目前的标准）Windows98后的版本及大多数UNIX系统IGMP版本3目前仍然是一个草案（draft）draft-ietf-idmr-igmp-v3-03.txt,主机如何告诉路由器组播组成员关系路由器向直连的所有主机询问组播组成员关系-通过IGMP协议：Internet组管理协议,IGMP,IGMPv1成员身份查询(Membershipquery)成员身份报告(Membershipreport)IGMPv2成员身份查询(Membershipquery)版本1的成员身份报告(Version1membershipreport)版本2的成员身份报告(Version2membershipreport)离开组(LeaveGroup)IGMPv3版本3的成员身份查询(Version3Membershipquery)版本3的成员身份报告(Version3membershipreport),IGMP,H1,H2,加入一个组,主机向路由器发送加入组的IGMP报文,IGMP,维护这个组,路由器周期性地向224.1.1.1发送查询,主机发送单个组的报告,组的其他成员监听到报告后抑制报告发送,IGMP,H1,H3,H2,离开组播组(IGMPv1),主机“默不作声”地离开组（不发报告了）,路由器发送3个普遍组查询(间隔60秒),路由器没有收到这个组的IGMP报告,组播组超时（离开）(最大可能延迟=3分钟),IGMP,主机向224.0.0.2发送离开组消息（包含离开的组）,H1,H3,路由器向这个组（224.1.1.1）发送特定组查询,3秒钟内没有收到该组的报告,组224.1.1.1超时（离开）,H2,离开组播组(IGMPv2),IGMP,IGMPv3:draft-ietf-idmr-igmp-v3-?.txt其应用仍然在测试阶段允许主机指定接收某些网络发送的某些组播组，相比以前的版本，增加了主机的控制能力，不仅可以指定组播组，还能指定组播的源。,内容,为什么组播?组播编址技术主机-路由器通告协议-IGMP组播分发树-SPT组播转发-RPF组播路由协议-PIM组播配置命令组播配置示例,组播分发树,最短路径树（基于源的分发树）,接收者R1,B,E,A,D,F,源S1,组播路由项(S,G),iif,oiflistS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,接收者R1,B,E,A,D,F,源S1,C,接收者R2,源S2,最短路径树（基于源的分发树）,组播路由项(S,G),iif,oiflistS源地址G组地址iif入接口oiifs出接口列表,组播分发树,共享分发树,接收者R1,B,E,A,D,F,C,接收者R2,(RP)PIM汇聚点,(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,组播分发树,共享分发树,接收者R1,B,E,A,F,C,接收者R2,(RP)PIM汇聚点,共享树,D,(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,组播分发树,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,不同分发树的特征,内容,为什么组播?组播编址技术主机-路由器通告协议-IGMP组播分发树-SPT组播转发-RPF组播路由协议-PIM组播配置命令组播配置示例,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,组播转发,源151.10.3.21,举例:RPF检查,组播报文,RPF检查失败报文从错误接口到来!,组播转发,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,E0,S1,S0,S2,S1,组播转发,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151.10.0.0/16S1198.14.32.0/24S0204.1.16.0/24E0,E0,S1,S0,S2,S1,然后才开始向所有出接口(即分发树的下游)转发,内容,为什么组播?组播编址技术主机-路由器通告协议-IGMP组播分发树-SPT组播转发-RPF组播路由协议-PIM组播配置命令组播配置示例,组播路由协议,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,组播路由协议,目前，主要有4个组播路由协议:DVMRPv3(草案)DVMRPv1(RFC1075)已经废止。MOSPF(RFC1584)PIM-DM(Internet草案)PIM-SMV2(RFC2362)其他(CBT,OCBT,QOSMIC,SM,等等),DVMRPv3,距离矢量组播路由协议-一个较为古老，具有实验性质的协议，现已经不常使用。密集模式协议基于距离矢量类似于RIP最大32跳DVMRP依赖自己找回来的单播路由:进行RPF检查创建“截断广播树”(TBT,一种组播分发树型结构)使用特殊的“毒性逆转”机制使用泛滥和剪枝机制组播数据开始时沿TBT向下泛滥当下游不需要该数据时对TBT枝杈进行剪枝剪枝每过一定时间超时，重新沿枝杈进行泛滥,MOSPF,对OSPF单播路由协议的扩展OSPF:路由器使用链路状态通告来获取整个网络的可用链路信息MOSPF:在OSPF链路状态通告中包含组播信息，以此构建组播分发树(每个路由器都维护整个网络的最新拓扑信息)组成员关系LSA（链路状态通告）向OSPF路由域整网泛滥，这样MOSPF路由器就可以计算出接口列表使用狄杰克斯特拉算法（Dijkstraalgorithm）来计算最短路径树为每个(SNet,G)对都需要单独的计算与单播路由协议相关，仅在OSPF网络内运行可伸缩性不好每个组播(SNet,G)对都需要使用Dijkstra算法进行计算！不支持共享树,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,组播源,初始泛滥,接收者,网络中的每个路由器都创建(S,G)!,PIM-DM泛滥与剪枝:,PIM-DM,组播源,剪枝不需要的数据流,接收者,PIM-DM泛滥与剪枝:,PIM-DM,剪枝之后，看.,组播源,接收者,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泛滥与剪枝:,PIM-DM,E0,进入路由器的组播数据报文(RPF检查都成功),E0,S0,S0,计算distance和metric值谁到源的路由最优谁获胜如果distance和metric相等，IP地址大的获胜输的就停止转发(剪枝接口),Assert机制：,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。（蛮夸张的哦:-)，不过现如今PIM-SM倒真是横扫一切）,PIM-SM,接收者,RP,(*,G)仅在共享树沿途建立,接收者加入树:,PIM-SM,接收者,RP,共享树,(S,G)仅在源树沿途建立,发送者注册:,PIM-SM,接收者,RP,共享树,RP向第一跳路由器发送注册停止（Register-Stop）消息，停止注册过程,数据流从组播源通过源树到达RP,发送者注册:,PIM-SM,接收者,RP,共享树,源数据流沿源树（SPT）流向RP,从RP开始，数据流沿共享树（RPT）流向接收者,发送者注册:,PIM-SM,C-RP通过全局命令配置ippimrp-candidateinterface-namegroup-listaclC-RP消息单播至BSR从BSR消息中获得BSR地址C-RP通告周期发送(缺省60秒)C-RP通告消息包括:服务组范围(缺省=224.0.0.0/4)C-RP地址Holdtime=3x,PIM-SM,BSR即“BootStrapRouter”，自举路由器负责在PIM-SM网络启动后，收集网络内的RP信息，为每个组选举出RP，然后将RP集（即组-RP映射数据库）发布到整个PIM-SM网络。一个网络内部只有一个BSR可以配置多个候选BSR(C-BSR)一旦某个BSRDown掉，可以切换到另外一个候选RP（C-RP）将声明发送到BSRC-RP通告通过单播发送BSR在RP集存储所有的C-RP通告BSR周期性地向所有路由器发送BSR消息BSR消息包含整个RP-set和BSR地址消息一跳一跳地自BSR向整个网络泛滥（flood）所有的路由器使用收到的RP集来确定RP所有路由器都使用相同的RP选择算法，选择的RP也是一致的,PIM-SM,BSR接收C-RP通告消息接收并存储所有C-RP消息生成BSR消息向所有的PIM-Routers(224.0.0.13)组以组播方式发送(TTL=1)向所有接口发送，一跳一跳地传播开去。每60秒钟或者发现有RP信息变化时发送BSR消息包括:BSR的“组-RP”映射激活BSR地址,PIM-SM,PIM-SM网络,C-RP,C-RP,D,E,G,A,B,C,BSR,PIM-SM,对于稀疏和密集应用都很高效优势:数据流仅沿“加入”的分支向下发送可以根据流量等条件动态地切换到源树与具体的单播路由协议无关，愿谁谁域间组播路由的基础和MBGP、MSDP共同结合使用可以完成跨域的组播,内容,为什么组播?组播编址技术主机-路由器通告协议-IGMP组播分发树-SPT组播转发-RPF组播路由协议-PIM组播配置命令组播配置示例,组播配置命令,multicastrouting-enable启动组播multicastminimum-ttlttl-value配置组播转发报文的最小TTL值multicastpacket-boundaryacl-number配置组播转发边界displaymulticastrouting-table查看组播路由表信息displaymulticastrpf-infosource-address查看RPF路由信息debuggingmulticastforwarding打开组播报文转发调试信息开关mtracertsource-addresslast-hop-addressgroup-address(从本跳路由器开始，按照到组播源的RPF规则，逐跳反向跟踪到直连组播源的第一跳路由器),基本配置与查看命令:,组播配置命令,igmpenable在当前接口上使能IGMPigmphost-joingroup-address配置路由器成为组成员igmpgroup-limitlimit配置接口上加入IGMP组的数量限制displayigmpgroup显示IGMP组播组成员信息displayigmpinterface显示接口的IGMP配置和运行信息debuggingigmpall|event|host|packet|timer-打开IGMP调试信息开关,IGMP相关的配置:,组播配置命令,multicastrouting-enable启动组播igmpenable在当前接口上使能IGMPPim进入PIM视图,配置与PIM相关的全局参数pimdm接口上启动PIM-DM协议,PIM-DM配置:,组播配置命令,multicastrouting-enable启动组播igmpenable在当前接口上使能IGMPPim进入PIM视图,配置与PIM相关的全局参数pimsm接口上启动PIM-SM协议pimbsr-boundary配置PIM-SM域边界c-bsrinterface-typeinterface-numberhash-mask-lenpriority-配置候选BSRc-rpinterface-typeinterface-numbergroup-policyacl-numberprioritypriority-value配置候选RPstatic-rprp-addressacl-number配置静态RP,内容,为什么组播?组播编址技术主机-路由器通告协议-IGMP组播分发树-SPT组播转发-RPF组播路由协议-PIM组播配置命令组播配置示例,组播配置示例,MulticastSource作为组播源，PC1和PC2是该组播组的两个接收成员。,PIM-DM示例:,Multicastsource,RouterA,RouterB,RouterC,PC1,PC2,E2/0/0,E2/0/0,E2/0/0,P1/0/0,P1/0/0,P1/0/0,P1/1/0,组播配置示例,1、A,B,C路由器全局下启动组播:system-viewRoutermulticastrouting-enable2、所有接口上启动PIM-DMRouterinterfacepos1/1/0Router-Pos1/1/0pimdmRouter-Pos1/1/0quitRouterinterfaceethernet2/0/0Router-Ethernet2/0/0pimdm3、在routerB,routerC的E/2/0/0上启动IGMPRouterinterfaceethernet2/0/0Router-Ethernet2/0/0igmpenable,组播配置示例,PC1,PC2,RouterA,RouterB,RouterC,RouterD,P4/0/0,P1/0/0,