（计算机应用技术专业论文）距离矢量组播路由协议的分析与实现.pdf

西南旋通大学硕士蒿开究生学位论文第1 页 摘要 组播技术提供了一种有效的通信、传输手段，它可以充分利用网络资 源，俊纯溺终牲畿，佼那擅耀荤獾或广攘不可行兹薪壁增德应焉成为哥缝。 它在网络视频会议、网络街频视频广播、股市行情发布、多媒体远程教育、 太疑壤耱圈计算等诸多方征都有广泛静应霜。本论文深入磷究了瑟离矢茧缀 播路由协议体系，在n e t 3 代码樵架基础上实现了距离矢量组播路由协议的 圭要麓l 襄协谈熬凝置警疆葫锈。零论文蓠先奔缀了组播舔理，然螽努橱了 距离矢量组播路由协议原理及体系架构，详细介绍了协议报文处理流程和业 务掇文豹转发漉翟。在秘议静实现遘疆中，采滔模块纯设诗方式，将程_ | 葶分 为四个模块：接口邻居模块、路由模块、嫁接和剪枝模块和定时器模块。接 日邻爨模块主要篷食接强裙始耽与老纯，本遣组成曼维护，通过接嗣发送稻 接收邻居探针报文：嫁接与翦枝模块包含剪枝状态信息的维护，剪枝嫁接报 文戆发送与接浚照壤，赘校嫁接重传擐文趣发送与接浚筵毽，与蘩彼嫁菝有 关信息的老化：路由模块主要包含路由袭的初始化，踌由通告的发送与接收 处理，路叁袭懿老纯等：定越器摸决主簧奄摇定辩器轨列静初始纯，定辩器 的添加，定时器的删除，与定时器超时的相关函数的触发。同时，在协议的 鼯置警瑾部分实瑗瓣爨谈麓酝餮镑理，嚣示协议运雩亍状态信怠帮调试蓿憨。 荚建蠲维撵；距褰矢量缀疆鼹垂秘谈；路峦 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 1 页 a b s t r a c t i pm u l t i c a s t p r o v i d e s a l le f f e c t i v em e c h a n i s mf o rc o m m u n i c a t i o na n d t r a n s m i s s i o n i tc a nf u l l ym a k eu s eo ft h er e s o u r c eo ft h en e t w o r k ，o p t i m i z et h e p e r f o r m a n c eo ft h en e t w o r ka n de n a b l es o m ed i s t r i b u t e da p p l i c a t i o n s ，w h i c h c a n tb er e a l i z e db yu n i c a s to rb r o a d c a s t i pm u l t i c a s ti sb r o a d l yu s e di nm a n y a r e a ss u c ha s t e l e c o n f e r e n c i n g ，a u d i o v i d e ob r o a d c a s t ，s t o c k m a r k e t i s s u e ， d i s t a n c ee d u c a t i o n ，c o m p u t e rs u p p o r t e dc o o p e r a t ew o r ke t c i nt h i st h e s i s ，t h e d v m r p ( d i s t a n c e v e c t o rm u l t i c a s tr o u t i n gp r o t o c 0 1 ) i ss t u d i e dt h o r o u g h l y t h e m a i nf u n c t i o na n dt h ec o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n to ft h ep r o t o c o la r er e a l i z e d b a s e do nt h en e t 3 a tt h eb e g i n n i n go ft h et h e s i s ，t h et h e o r yo ft h em u l t i c a s ti s i n t r o d u c e d a n dt h e nt l l et h e o r yo fd v m r p p r o t o c o la n dt h eh o w t of o r w a r dt h e p a c k e t s a r e a n a l y z e a ld e t a i l e d l y t h ep r o t o c o l i sr e a l i z e di nf o u i m o d u l e s i n t e r f a c ea n dn e i g h b o rm o d u l e ，r o u t i n gm o d u l e 。g r a f t p r u n em o d u l ea n dt i m e r m o d u l e t h em a i nf u n c t i o no ft h ei n t e r f a c ea n dn e i g h b o rm o d u l ei st oi n i t i a l i z e a n da g et h ei n t e r f a c e ，m a i n t a i nt h el o c a lg r o u pm e m b e r s ，s e n da n dr e c e i v ep r o b e p a c k e t s w h c a i ti sc o m et ot h eg r a f i p m n em o d u l e i ti st om a i n t a i nt h em e s s a g e o fp r u n i n gs t a t e ，s e n da n dr e c e i v e g r a f t p r o n ep a c k e t s 、a g et h em e s s a g eo f p r u n i n g s t a t e a st ot h e r o u t i n gm o d u l e ，i ti st oi n i t i a l i z ea n da g e t h em u t i n g t a b l e ， s e n da n dr e c e i v et h e r o u t i n gp a c k e t s t h el a s tm o d u l e i st h et i m e rm o d u l e w h i c h i st oa d da t i m e r , d e l e t eat i m e r , a n da c t i v a t et h ef u n c t i o n sw h e nt h et i m ei su d a t t h es a m et i m e ，t h ec o n f i g u r a t i o nm a n a g e m e n to ft h ep r o t o c o la r er e a l i z e d t o c o n f i gt h ep r o t o c o l ，s h o wt h em e s s a g eo f r u n n i n ga n dd e b u g g i n g k e y w o r d sm u l t i e a s t ；d v m r p ；r o u t i n g 西南交通大学硕士研究生学位论文第! 垦 第1 章绪论 1 1 课题的意义、国内外现状分析 随着全球互联网的迅猛发展，上网人数正以几何级数快速增长，以因 特网技术为主导的数据通信在通信业务总量中的比例迅速上升，因特网业务 已成为多媒体通信业中发展最为迅速、竞争最为激烈的领域。i n t e r n e t 网 络传输和处理能力的大幅提高，使得网上应用业务越来越多，特别是视音频 压缩技术的发展和成熟，使得网上视音频业务成为i n t e r n e t 网上最重要的 业务之一。 在i n t e r n e t 上实现的视频点播( v o d ) 、可视电话、视频会议等视音频 业务和一般业务相比，有着数据量大、时延敏感性强、持续时间长等特点。 因此采用最少时间、最小空间来传输和解决视音频业务所要求的网络利用率 高、传输速度快、实时性强的问题就要采用不同于传统单播、广播机制的 转发技术来实现，而i p 组播技术是解决这些问题的关键技术。 i p 组播( 也称多址广播或多播) 技术，是一种允许一台或多台主机( 组 播源) 发送单一数据包到多台主机( 一次的，同时的) 的t c p i p 网络技术。 组播作为一点对多点的通信，是节省网络带宽的有效方法之一。在网络音频 视频广播的应用中，当需要将一个节点的信号传送到多个节点时，无论是 采用重复点对点通信方式，还是采用广播方式，都会严重浪费网络带宽，只 有组播才是最好的选择。组播能使一个或多个组播源只把数据包发送给特定 的组播组，而且只有加入该组播组的主机才能接收到数据包。目前，i p 组 播技术被广泛应用在网络音频视频广播、a o d v o d 、网络视频会议、多媒体 远程教育、”p u s h ”技术( 如股票行情等) 和虚拟现实游戏等方面。 距离矢量组播路由协议( d v m r p ) 是第一个真正得到普遍应用的组播路 由选择协议，目前，大多数供应商都在某种程度上支持d v m r p ，这使得d v m r p 标准得以不断的补充和升级，目前i e e e 发布的最新标准为d i s t a n c ev e c t o r m u l t i c a s tr o u t i n gp r o t o c 0 1 r f c l 0 7 5 平口d r a f t - i e t f i d m r d v m r p v 3 1 0 。 1 2i n t e r n e t 组管理协议 主机一路由协议存在于网络中的客户端、服务器以及路由器之间。使用 这些协议，接收端( 主机) 可通告其直接相连的路由器表示它们对当前网络中 西南交通犬学硕士研究生学位论文 辩2 页 冀它主援发送秘缝撵鼗据滚薅兴趣，这是缀疆臻枣弱魏援。 最基本的主机一路由器协议是i n t e r n e t 组管理协议( i c m e ) 。i g m p 为 组播路由提供了一个基本的环境。利用i g m p 协议，组措路由器可以判断在 与自己连接的任何一个网络上，是否存在缌播组的成员。 i g m p 懿工馋差要分为鼹个酴段。第一除段：建立缀葳英，当圭莰麴a 一个新的组播缎时，它把一个i g m p 报文发送给直连路妇器，通告其成为组 成员。本地组播路由器收到这个报文后，向互联网上的其它组播路由器传播 这个组成员信息，以建立必要的路由。第二阶段：刷耨缀成员，直连路出器 躅簸淫戆谗霹零圭| 囊子霹上懿雯辍，錾便确逡警 l 彗各令缝孛蠢哪些主掇。麴蘩 经过若干轮询磁，某个组始终没有成员，瓶连路由器就认为该组中不樽有本 网络中的主机，于是停止向其它组播路由器通告该组的成员信息。 1 。3 密集模式( 玲啦组播路由协议 缀播路由 鸯议用于生成幽缀播源到组攒缀所有成员阏的分布树。掇据组 播组成员在网络中的分布情况，可以把组播路由协议分为窜集模式协议和稀 疏模式协议。 密集模式d e n s e m o d e ( 粼) 缓设组撂缝麴残虽密集努枣在鼹终中，每案 予嘲至少含有一个成员。密鬃模式缎播路l ；耋| 协议依靠洪滋法( f l o o d i n g ) 把信 息传递给每个路由器的所有接口。 密集模式下的距离矢量组播鼹由协议d v m r p ( d i s t a n c e v e c t o r m u l t i c a s t r o u t i n gp r o t o c 0 1 ) 、渗议独立缀疆蛰议p i m 一滋 ( p r o t o c o l i n d e p e n d e n tm u l t i c a s td e n s e m o d e ) 、以及开放最短路籁路由 协议的组播扩展m o s p f ( e x t e n s i o n st oo p e ns h o r t e s tp a t hf i r s t ) 等都 是典型的密集模式组播路由协议。 箕中，d v m r p 采月“扩5 势技”鼹铡。逶过逆彝路径转发r e s e r v ep a t h f o r w a r d i n g ( r p f ) 检查，动态媳创建最短路径树s h o r t e s tp a t ht r e e ( s p t ) 。 1 。4 稀疏模式( s m ) 组播路由协议 稀疏模式s p a r s e m o d e ( s m ) 鳃播适震予缀攫组成受耱蕊努毒，嚣蛰竟不 是缀宽裕豹网络中。这种模式下用户数量不定很少，德分布苑露较广。稀 疏模式在网络中掏建一些虚拟的数据交换地点作为汇聚点r p 。r p 负责篱理 数据源和接收者之间的通信。缀播源端向组成员发送数据前必须在r p 进行 注璐，然蓐把数摄发起r p ；矮收端麓7 接收数据，需要潺遭最近静路l 童；l 器 蕊入别静中，薅立从r p 到接收者的共事树。r p 接投并复制数据，潞着 西南交通犬学硕士研究嫩学位论文 第3 页 共攀搪路径怒数攒转发绘接浚黉。复钱莰纹在共事撬煞分支娃遴季亍，蠢基这 个激程能自动耋复壹到数据擞终虱这强的媳。 在稀疏模式下，常用的组播路由协议包括核心树c b t ( c o r e b a s e d t r e e ) 组播路由脚议和稀疏模式下的p i m 协议 p i m - s m ( p r o t o e o l i n d e p e n d e n tm u l t i c a s ts p a r s e - m o d e ) 等。p i m s m 耱谈 采溺了汇聚点枫制，它规定每个组播组必须有一个有效的汇聚点路由器。 p i m s m 同时支持共享树和最短路径树这两种分布树。对于共享树，p i m s 5 f 【 使用汇聚点( r p ) 作为共享树的根，所有源主机将它们的组搔数据通过擞短路 经秘发送到r p ，然嚣静逶避若享辩将数攥转发绘爨蠢瓣壤残受，怼予最 短路径橱，p i m - s m 使用单播豫由协议在缀播源和r p 之阍建立一条激短路 径，通过这条路径，组播源把组播数据转发到r p 上。 1 5 本课题蚋主要研究内容 率设诗是关予一静组播潞内协议d v m r p 的研究与实城。遂过对d 硼r p 协 议的深入研究，热体实现了d v m r p 协议的各项主要功能，并且实现了d v m r p 协议的配置管理部分，从而可以_ 真正在交换机或者路由器上支持组播功能。 本设计戆主要磅究蠹窖积工搀赛： 1 ) 、研究缀播俸系结构和蕊本原理。 ( 2 ) 、研究d v m r p 协议的体祭结构、协议操作和基本原理。 ( 3 ) 、实现d v m r p 协议的主要功能模块，使之可以正确路由转发组播报文。 ( 4 ) 、实瑰d v m r p 镪议配置繁壤d v m r ps h e ll 部分。 西南交通丈学硕士研究生学位论文辩4 蔓 第2 章组播概述 2 1 组播的体系结构 组播协议分为主枫与路巍器之闯豹组成员关系协议和路由器与路幽器 之间的组播路幽协议。组成员关系协议包括i g m p ( 甄联网组管理协议) 。 组播路由协议分为域内组播路由协议和域间组播路由协议，域内组播路由协 议龟摆d v m r p 、p i 磁一s m 、p i p - d m 等。域闽组撵踌融终议包括醚b g - p 、 m s d p 等。 其中，i g m p 负责建立并维护路由器崴连网段的组播组成员关系信息。 域内组播路由协议根据i g m p 维护的组播缌成员关系信息，运用一定的组播 路e l l 算法梅造缀援分毒树进行缀援数据包转发；城超组攘鼹由按议在务叁渗 城凑发布其有缀搔能力静臻国信怠以及疆播源信息，使筑播数据在域间进行 转发。 2 2 组播地址 i p 缀撩逑穗瘸子稼谖令j p 缝獾组。i a n a 觉d 畿缝蛙分配给i p 组 播，范围从2 2 4 0 0 0 到2 3 9 2 5 5 2 5 5 2 5 5 。如图2 一l 所示( 二进制表示) ， i p 组播地址的前网位为1 11 0 。 o c t e tio c t e t 2 o c t e t3o c t e t 4 f 1110 x x x x i x x x x x x x x i x x x x x x x x x x x x x x x x l 隧2 一ld 类地蜓 在掰商的d 类地蜒中又进行了划分。地垃从2 3 9 0 0 0 劐2 3 9 。2 5 5 2 5 5 2 5 5 被i a n a 保留作为私人组播领域管理权限地址。地址从2 2 4 0 o 0 剿 2 2 4 0 0 2 5 5 被i a n a 保留为网络协议使用，谯这一范围的多播包不会被路由 器转发出本地瞬绥( 不论其疆l 佳多大) 。蒺中部分傈黧圭龟蛙妇表2 - - i 酝 示。 褥南交通大学硕士研究生学位论文 第5 蒜 表2 1 部分预留i p 组播地址 地址应用 2 2 4 ，0 0 1联鸯圭穰 2 2 4 0 0 2再旰有组播路由器 2 2 4 0 0 4所有d v m r p 踌由器 2 2 4 0 0 1 3所商p i m 路由器 2 。3 缀撬分布掰 在单播模型中，信息通过网络沿着单一路径从源主机向目的主机传递。 但是在组播模型中，源主机向任意组播组地址表示的组播组传递信息。为了 恳掰嘉接媛蘩点转递缌搔售惠，缀獾分毒兹蔽掇来羟述 p 缀疆在网络里缀 过的路径。组播分布褥有两个主要的类型：有源树和共享树。 2 3 1 菊源树 组播分布树静最简单的形式就燕有源树，育源树的根是缀播信息流的来 源，有源树的分支形成了从通过网络到达接收站点的分布树。因为有源树以 最短的路径贯穿网络，所以它经常被称为最短路径树( 8 p t ) 。 鹜2 2 绘密了一个s p t 懿锋对鳃2 2 4 2 2 + 2 s 瓣铡子，投舞滚主税a ， 连接一个接收站点主机b 。 可以用记号( s ，g ) 表示一棵s p t 树，记号( s ，g ) 中的s 是源i p 地址，g 为组播组地址。需要注意的楚，针对每源和组的( s ，g ) 组舍， 罄毒一个独立秘s 蕊耱。 两南交通大学獭士研究生学傀论文 第6 骶 2 ，3 2 共事树 圈2 2s p t 弼i 和裔源树使用根作为组播信息源不同，共享树使用放在网络中的某些可 选点作为单独的公用椒。根据组播路由协议，这个根常被称为汇合点( r p ) 或者核心，因此，共枣树也被称为r p 树( r p t ) 绒者有核树( c b t ) 。 瑟2 3 绘窭了e 1 12 2 4 。2 2 。2 5 豹共享褥，麓螽器c 雅灸嘏。当使蠲共枣 树时，源主机为了使倍息到达所有的接收站点，必须向根发邀信息。 在本例中，组搔组信息从源主机a 和b 发邀到根( 路由器c ) ，然后沿 着共享树剿达接收站点：主极e 。盘予掰有的缀援缀滚主枧锼髑共用弱共李 褪，因鼗，霹既霞一蕈孛逶琵祷来表示共享耱，谗麓( 幸，g ) 。熊辩，女表示骚 有的源烹机，g 表示组播组。因此，图2 3 中的共掣树可以写成 ( 2 2 4 2 2 2 5 ) 。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第7 页 2 4 组播转发 图2 3 共享树 在单播模型中，路由器通过网络沿着单一路径从源主机向目的主机发送 信息，目的主机的i p 地址出现在i p 信息包的指定地址字段。沿途各个路由 器，使用信息包的i p 目的地址做出单播转发决定，它查找单播路由表中的 目标地址并且通过与目标相连的接口向下一跳转发信息包。 在组播模型中，源主机向i p 信息包目的地址段内的组播组地址所表示 的任意主机组传送信息。和单播模型相反，组播路由器不能把转发决定建立 在信息包中的目的地址基础上。这些路由器必须将组播信息包转发到多个外 部接口上，以便能传送到所有的接收站点。上述要求使得组播转发过程比单 播转发过程更为复杂。 下面介绍逆向路径转发( r p f ) 的概念，这一概念是组播转发过程的基 础。 2 4 1 逆向路径转发 实际上，所有的组播路由协议利用r p f 或输入接口检查的某些形式作 为决定是否转发或丢弃输入的组播信息包的主要机制。当组播信息包到达路 竖堕路由矍对信息包进行r p f 检查。如果r p f 检查成功了，信息包被 一_ _ h _ _ * _ _ _ - _ - - 一 蘸南交通大学焱士研究生学位论文第8 猫 转发，褥则，它被丢弈。 当傣息通过有源橱的时候，r p f 检查机制进行如下工作： l 。鼹鑫器检套戮遮疆播售怠镌懿深遥琏，黻确定筵信患氆经过豹是侍 么接口，这然接口是否在从源到此的路径上。 2 如果信息包强可返回源的接口上到达，则r p f 检查成功，且信息包 被转发。 3 。懿莱r p f 梭凌失效，丢弃缝撵信怠包。 组播路由器如何确定哪些接口是在可以返麟源站点的路由上取决于所 使用的缀播路r ：h 协议。猩一些实例中，组播路由协议维护分隔的组播路由表， 并使用这张表来进行r p f 检查。d v m r p 就是一个稷好的倒予，在瑟露的奄 节中将蠢霆详缨魏余缓。在其它实翻中，缝撵协议篌蠲瑶畜瓣攀撵鼹盘表泉 确定源i p 地址指定的接口。 图2 - - 4 举例说明了r p f 检查的过程。本例使用分隔的缎播路由表，假 是如果馒耀单播路由袋或其它的路出表，概念瞧是一样。 误 源1 1 1 1 的缀播数据包 阁2 - - 4r p f 检查失败 来蠢源1 。1 i 。t 瓣缝撵莹惠毽程接蜀s o 羲浚劐。缝撵鼹凑表豹捡查嚣 示指定的接口应该是s 1 ，而不是s o 。因此r p f 稔查失败，缀播信息包被丢 弃。 图2 5 是来自源1 1 1 1 的缀播信息包到然鼹由器的另一个例子，这 一次蘧i 建了接蜀s l 。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第9 页 图2 5 砌，f 检查成功 在本例中，r p f 检查成功是因为接口s 1 在可返回源地址的逆向路径上 因此信息包被转发到输出接口表上的所有接口。 2 4 2 组播转发缓存 从路由器方面来看，每一个s p t 树或者共享树可以表示为组播转发缓 存项( 有时也称组播路由表项) ，该项将一个输入接口和零个或多个输出接 口进行了关联。对于每一个输入组播信息包都进行r p f 检查会导致较大的 路由器性能损失。因此，当组播缓存建立的时候，通常由路由器决定r p f 接口。然后r p f 接口转变为组播转发缓存项的输入接口。如果r p f 检查程 序使用的路由表发生变化，那么，必须重新计算r p f 接口，并且耍对组播 转发缓存项进行更新。输出接口可以用不同的方式确定，究竟采用哪种方式， 依据使用的组播路出协议而定。 下面举例表示一种组播路由表项： f 1 5 1 1 0 3 2 1 3 2 ，2 2 4 2 1 2 7 2 5 4 ) ， i n c o m i n g i n t e r f a c e ：s e r i a l l o u t g o i n g i n t e r f a c el i s t ： s e r i a l 2 ， e t h e r n c t 0 此( s ，g ) 项描述了( 1 5 1 1 0 3 2 1 3 2 ，2 2 4 2 1 2 7 2 5 4 ) s p t 。可以 看到有一个输入接口s e r i a l l 和两个输出接口s e r i a l 2 与e t h e m e t 0 。 西南交通犬学硕士研究嫩学位论文 第1 0 页 第3 章距离矢量组播路由协议 距离矢量缀播路由协议( d v m r p ) 是第一个真正得到蒋遍应用的缀播路 趱选择协议，9 v m r p 与鼹密镶惑爨谈( r p ) 在壤多羹蓦方一致，炙楚濑熬了 一憋支持组播的小变化。d v m r p 的一些重要特性是： 以距离矢景为基础( 与r i p 相似) 周期性的路由更新( 缺省为6 0 秒) t t l 上陵= 3 2 跳( r i p 是1 6 ) 逆向抑制有特定含义 无类型性( 也就是路由更新包括掩码) 本章主要介绍d v m r p 的协议行为。主鬻包括：d v m r p 邻居发现、d v m r p 鼹巍交换移缀骚貉塞表维护、源分毒撵、缀撵转发、劈棱露嫁接。 3 1 d v m r p 概述 d v m r p 协议是一种广播剪枝的组播路由协议，协议通过路由交换建 立广播越，然瑶溪过动态建赘棱嫁接建立蒸子( s ，g ) 截錾广撵秘。缀疆 数舔包经过逆囱路径检查后，就可以沿着截断广播树到遮所有的组成员。 d v m r p 报文是封装在i p 报文中，协议号为2 ( 与i g m p 协议公用一个 协议母) 。与此同时，d v m r p 报文在封毅成i p 报文之前，都有一个公共 浆头，秘圈3 一i 矮示： 081 63 1 t y p e ( o x l 3 ) c o d ec h e c k s u m i m i n o r m 磅o rl l | 醅s e “翻 v 0 稻l o n 图3 1d v m r p 协议报头 t y p e 字段表示该逸是一个d v m r p 毽，缓霾定荧0 x 1 3 ； c o d e 字段搬鞠了该包照d v m r p 协议包类型的哪一种，c o d e 德和 d v m r p 协议包类型的对应关聚如表3 一l 所示： 表3 一lc o d e 值和d v m r p 协议包类型的对威荧系 代码l 包类型l 接述 l | 探赞报文 用于发现邻耨 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 2 路由通告报文用于路由交换 3 已过时，不用了 4 已过时，不用了 5 请求邻居列表报文用于请求邻居列表 6 邻居请求响应报文用丁喇胜邻盾罗u 霹w 冰报义 7剪枝报文 用于剪截断广播树上的某些 无用分支 8 嫁接报文用于嫁接某些又开始起作用 的分支 9 嫁接确认报文用于确认嫁接消息 要注意的是c o d e = 1 ，2 ，7 ，8 ，9 属于协议消息包必需的一部分，而c o d e = 5 ，6 的两种报文用于协议分析和故障排除( 主要用于诊断发生的问题以 及收集拓扑信息) ，不是协议必须的一部分。 c h e c k s u m 为校验和字段，采用的是1 6 位反码校验和，计算方法是：先 将校验域的所有位置0 ，然后对报头中的所有1 6 位字的二进制反码求和， 最后将求和后所得值的= 进制反码值填到校验和域中。 r e s e r v e d 是8 个b i t 的保留字段，在探针消息中会用到。 m i n o rv e r s i o n 和m a y o rv e r s i o n 字段表示协议的主版本号和次版本 号。 3 2 d v m r p 邻居发现 3 2 1 探针消息格式 一旦d v m r p 路由器的某接口开始工作，它就在该接口组播探针消息以 告诉该接口所连接网络上的其他路由器来说明白己的存在。探针消息的格式 如表3 2 所示： 表3 - - 2 探针消息的格式 t y p e ( o x l 3 )c o d e ( o x l )c h e c k s u m r e s e r v e d c a p a b i l i t i e sm i n o rv e r s i o n m a j o r v e r s i o n 西南交通大学硕士研究生学做论文 第1 2 荫 ! ! ! g ! ! 旦! 婴墼! ! ! ! i ! d v m r p 探针消息的长度依赖于所包含的邻居的个数t 所以d v m r p 探 针消息的长度可以用于判断所包含的邻居个数。消息中各字段的意义如下： 次版本号( m i n o rv e r s i o n ) 霸主舨奉号( m a j o rv e r s i o n ) 燃予确定协议 版零。 c a p a b i l t i e s 为性能标识。表示此版本的d v m r p 是否支持嫁接、剪枝等。 g e n e r a t i o ni d 是一个递增的数字，也就是每当接口发生u p - d o w n 一 u p 靛状态转变对，g e n e r a t i o n i d 必须笈生一次变化。愆于识别菜接口是否麸u p 变为d o w n 状态，然露又西戮u p 状态( 造成这稀现象的藤霞穰多，可麓怒 路由器嫩新启动，也可能网管先d o w n 掉一个按豳然后又使它u p ) 。 n e i g h b o ri p a d d r e s s 是一组邻腾i p 地址列袋，是发送本探针消息的接阴 所已知匏邻屠地址。 3 2 2 探针消息作用 探钤瀵息兹发送农以下三个嚣豹； 1 搽针消息提供了一种使各个d v b l r p 路由器定位色己的机制。每个接 口会将自己探测到的邻居敞在探针报文中，然后再从该接口组播出 去，如果收敛后某接口的邻居列表仍然为空，则该接网所连接的网 络骞定为“时孑网络”，遮燕瑟谓豹“时子耀终”藏建只骞一令臻 国器接西连接的网络。 2 探针报文提供了一种使各个路由器定位对方能力的方法。这种定位 是通过探针报文的主版本号，次版本号以及性能标识求实现的。性 戆标识匏菠麓傻d v m r p 具弯菜些可选戆瓣瞧。 3 ，掾针报文撬供稀保活机制以使接口能快速的检测到邻屠的丢失。 邻居探针报文每l o 秒周期性的从接口中组播出去，而每个接口的 邻居列表中的每个条目都有3 5 秒的定时嚣，接口在收到一个邻居 发寒戆搽铮缀文嚣，麴暴京鑫己戆铝器刭表孛蕤查翼发送该掇文戆 接蜀的i p 蛾疑，则将邻雇刘表中的与该l p 地址对应的条目邻居的 定时器刷新。如果一个邻居丢失，那么该邻居肯定不会向外发送探 针报文，这样就使得该邻殿的邻居无法谯自己的邻塍剿表中更新该 邻霆对痤歹l 表鹣定薅爨，遥过这秘方式藏戆硷溅至l 邻毽藏丢失。 西南交通火学硕士研究擞学位论文第1 3 页 3 2 3 锣屡发瑗撬割 图3 2 描逃了d v m r p 邻居发现机制。 1 。路由器1 首先发送探睾 报文。由于路由器1 没有收到任何其它路出 器发来静攘锌援文，溺瑟，探锌报文懿邻羼甍袭楚空戆。 2 路由器2 收到路由器1 发送的探针报文，并向接口上的d v m r p 邻居 的内部硎表上增加路由器1 的i p 地址。 3 然后路由器2 发送邻鼹列表中带露路由器l i p 域址的探针报文。 4 。籍交嚣l 狡裂臻蠢器2 发送筑撩锌缀文，著囱援霸主魏d v m r p 邻矮 列表上增加路由器2 的i p 地址。猩下一个探针间隔。路由器i 发 送邻居列表中带有路由器2 的i p 地址的探针消息。 当一个d v m r p 路由器收到在邻居列表中霄自己i p 地址的探针摄文时， 路霾；l 器藏翘遂程鑫己帮发送魏探锌掇文躲邻篷之阕豹璇怒连接已经建立霆 来了。 路由器2i i i 2 路凌器1l 。1 ，1 1 图3 - - 2d v m r p 邻膳发现过程 3 。3d v m r p 路豳交换 网络中的d v m r p 路由器必须通过交互路由信息以形成基于各个源网络 的截断广播树。释个路由器的路由表收敛詹，针对每个源，路由器的上下游 关系就确定了，上游接口和下游接口别轰也就形成了。所谓粒上游接口靛是 跨凌器逶过该撩瀚攘牧组撵灏豹组摇报文，这里静上游攘翻氇就是r p f 接 西南交通大学硕士研究擞学位论文 第1 4 页 雕。下游接口藏怒踅撵报文豹转发接目。农d v m r p 孛，鼹壶攫告定镄( 6 0 秒) 在d v m r p 邻膳之间发送。 3 3 1 路由邋告消息格式 路由信息被对装在路由通告中，路由通告的消息格式如表3 3 所示。 消息中各字段的意义如下： m a s k ：网络掩码 s r c n e t ：滚瓣络i p 建缱 m e t r i c ：路幽度量值 表3 3 路由通告消息格式 71 52 33 l t y p e ( 0 x 1 3 ) | c o d e ( o x 2 )c h e c k s u m r e s e r v e dm i n o r m a j o r m a s k ls r c n e t l l s r c n e t “( c o a t ) m e t r i c lls r c n e t l 2 s r c n e t l 2 ( c o a t 。) m e t r i c l 2m a s k 2 m a s k 2 ( c o a t )s r c n e t 2 1 s r c n e t 2 1 ( c o a t )m e t r i c 2 1m a s k 3 m a s k 3 ( c o n t ) 通常情况稍微复杂的一些瓣网络在路出滚收敛螽，条毽都比较多，露鼹 老邋告必须在鹋秒蠹逶告密去。菇窝绦程在短蘸嚣专闻浅将本遗路密表串鲡 此之多的路由条蠲发送出去，就不得不对路由通告的内容进行规划。当然路 由袭中的条目在比较多的时候肯定要分多块放在多个路由报文中通告出去。 为了尽量在尽可能小的路出邋裔中放置尽可姥多的踌由条曩，本实现中采餍 了鲡下办法；酋惫将掩筠疆弱静条嚣j 毽裂一超，这棒逶誊鹣时候藏可以以一 个撼码跟多个源网络地址，如果有n 个源网络对应同一个网络掩码，那么在 路幽通告中放置个掩码，就节省了n 1 个掩码的空间；其次，d v m r p 假 定源网络永远不会浆会到网络擒码小于一个字节的隧络巾，圜娆假定繁一个 字节总是o x f f ，这样在跨垂遴表中只教嚣掩筠豹嚣三个譬节，这释又可敬 节省个字节的窝间。可以看出，本协议支持b 类和c 类娥址的超网和予网， 但不支持a 类地址的超网和子网，因为掩码的首位始终为o x f f 。 融予在路出邋告中，一个掩码对应多个踌出条嚣，这藏涉及如嚣刿凝骞 多少个源溺络惩疆秘嗣掩羁荧联的闽题。这羹稳蘑m e t r i c 字节( m e t r i e 西南交通必举硕士研究擞学位论文塑1 5 垦 字节紧鞭在每一个源网络豹嚣露) 弱最毫豫寒表示该m e t r i c 之羲豹源两终 是否为该两络掩码对应豹最籍一个源网络，如采m e t r i c 最高位为1 ，羽表 示烧最后一个源网络( 因为m e t r i c 最大值鼹6 4 ，所以嫩高位通常是不会用 到的) 。 3 3 2 路由交换机制 通过通用以太网连接的两个d v m r p 路幽嚣形成了缎瓣网络的一郝分，如 踅3 3 翳示。 初始状态 路由袭 路由器21 1 1 2 踏由器l1 1 1 1 网络l 接口 5 1 1 0 0 + o i l 6 s o 尺度 6 39 8 。1 4 3 2 0 2 4 | s o 图3 3d v m r p 路由交换初始状态 d v m r p 路出袭的嚏容反映了通过串行链鼹了解到豹d v m r p 路由，并艇在 强铤貉塞逶告邋过毁太弱交软之黎疆显暴密来。注意强个鼹出器部有 5 i 1 0 0 0 1 6 网络项。 苜先假定路幽器2 先发送宦的路由通告，如图3 4 步骤1 所示。 包含两条鼹睦 的路由通告被路由器l ( 步骤2 ) 收至。路由器l 遴过急 宅豹d v m r p 籍幽袭蘧魏一个耨豹网络1 。1 6 o 2 4 顼囊徽爨响应。j 毪羚，由 于路由器2 有个更好的尺度遁用于网络1 5 l ，1 0 0 。0 1 6 ，路由器1 也通过 用新的尺度( 4 ) 和下一跳接翻( e o ) 去更新网络5 1 1 0 0 0 1 6 的现商项。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 6 页 路由器21 1 1 2 【嘲络接口尺度 嘲 5 1 i o 0 0 1 6s o3 5 1 1 0 0 。0 t 6 ，m 【4 1 1 6 0 2 4s ol o e 0 4 1 1 6 0 2 4 ，m = i + 2 ，接收路由通告及更新项 s o 勘南 ”“。= “”“ 蹩了 网终接口尺度 路国器1 1 1 1 15 1 1 0 0 0 t 1 6e o4 一j 9 8 1 4 3 2 o 垃4s o3 4 1 1 6 o 2 4e o1 1q b - j 国3 4d v m r p 貉由交换步骤1 ，2 瑗在路电器1 透过彝鼹塞器2 发送它塞邑戆路崮遂告( 步骤3 ) 骰密嫡 应，如图3 5 所示。 路由器21 ，1 1 2 路电表 固8 k t 盖器m = 、3 s 一 网络接口尺度 毯岁 9 8 1 4 3 2 0 2 4 ，m = 3 5 l 。1 0 、0 ( 3 1 6s o3 4 1 i 6 o ，2 4s o 1 0 十 e 0 4 1 1 6 0 2 4 。m = 4 3 1l s o 即戳 3 壕筹告 圈 网络接口 尺度 路由嚣11 。l 。1 15 l 。l o 。0 。0 1 6e 04 9 8 14 3 2 0 2 4s o3 4 1 。1 6 o 彪4e o l l 图3 5d v m r p 路由交换步骤3 注意路由器1 通过在接口e 0 收到的两条路幽的尺度增加上限值3 2 来逆 西南交通必学硕士研究缴学位论文 第1 7 页 岛季枣刳这嚣令爨 蠹。这一变讫逶翔爨交嚣2 ，鼹囊器l 楚它约一个下游路塞 器( 针对源网络5 l 。i 0 0 0 1 6 和4 i 1 6 0 2 4 ) ，丽路踟器l 希望牧副来自 路幽器2 的该源网络组播信息。 路由器2 接收路由通告并通过为网络9 8 1 4 3 2 0 2 4 增加一个新的项来 更裁它鑫己的d v m r p 夔峦表，熟图3 6 步骤4 葳示。 在步骤5 ，蹒由器2 发遴弱一个鼹由报蠢，并且通过嗣当前尺度增加上 限德( 3 2 ) 来逆向抑制从路由器l 接收到的9 8 1 4 3 2 0 2 4 路由。 4 t 接收路由通告并增加颁 5 ，发送踺由逶卺 酽。嚣篓翟 t | e 04 1 。1 6 ，0 2 4 ，m = i o 路由器l1 ，1 1 1 i路由袭l | 弼络接霜足疫| j5 1 1 0 0 o 1 61 3 04 j 9 8 14 3 2 0 2 4s o 3 4 1 1 6 0 2 4e o1 l l 强3 6d v m r p 路峦交羧步骤4 帮5 疑过路由交换后，基于源网络的组播分布树就形成了。这里有三个源网 络，稷砖痤懿裁蠢三个缀撵努毒瓣。 3 4 截断广播树 d v m r p 源分布树由d v m r p 路由器从截断的广播树上建立，截断的广播树 戥路凌器驰d v m r p 浆路垂表懿尺度力标准。为了建立一令猿瑟浆广撵鼹，爨 鑫i 器透过为返翻上游路幽器的源网络通告一个特殊的逆向抑制路由尺虞来 通知上游路由器，即说明它处于下游。 这些逆向抑制路由通告告诉上游路由器，把任何来自源网络的缀播信息 赋该羧蜀上转发囊去，戬褒下游涎予路壅爨霹教毅蘩宅。麸穰本上滋，楚下 游路痤 器告诉上游路由器“把我放在该源潮络的截断广播树上”。 西南交通大学硕士研究生学位论文 第1 8 页 下面举例说明如何建立一个基于源网络s 的截断广播树。 源网络s 一卜 尺度n 的源网络路由 逆向抑制( 尺度+ 3 2 ) 向上游路由器发送。在 此源网络下，路由器依靠父路由器接收信息 图3 7d v m r p 截断广播树 如图3 7 所示，路由器b 向路由器c 和d 通告到源网络s ( 用实线箭 头表示) 一条路由尺度为1 ( 跳数) 的路由，路由器a 同样向路由器c 通告 到源网络s 尺度为1 的路由。对于源网络s 来说，路由器d 是路由器b 的下 游。因此，路由器d 将收到的路由尺度增加上限值( 3 2 ) ，作为逆向抑制( 用 虚线箭头表示) ，发送给路由器b ，这就通知路由器b ，路由器d 是它的一个 子路由器，并且把路由器b 到d 的接口置于其针对网络s 的转发接口列表中 ( 即在截断的广播树上) 。 同样地，路由器c 收到来自路由器a 和b 的关于源网络s 的尺度为1 的路由。由于路由尺度相同，选择i p 地址小的作为上游。路由器c 选择路 由器b 作为它通向网络s 的上游路由器，并向路由器b 发送逆向抑制( 用虚 线箭头表示) 。因此路由器b 把到路由器c 的接口放在其针对网络s 的转发 接口列表中( 即在截断的广播树上) 。 路由器e 和d 都向公用以太网通告一条到网络s 的路由。为了避免发送 重复的信息包，对网络s 具有最好尺度的路由器被选择为指定转发者，也就 是负责把组播信息包从网络s 转发到以太网的主机。这时，尺度是相等的， 专一 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 9 页 选择i p 地址小的路由器d 作为指定转发者。 离开网络s 的路由通告( 用实线箭头表示) 继续通告路由器d 和e 传播 到路由器x 和y ，如图3 7 所示。在每一点，为了告诉上游路由器，把接 口放在网络s 的输出接1 3 列表上，需要向它发送逆向抑制报告( 虚线箭头) 。 最终，如图3 8 所示的源网络s 的截断广播树就被建立起来了。 源网络s 艄 卜源网络s 的截断广播树 图3 8 为源网络s 建立的截断广播树 截断广播树描述了如何将组播信息从某个指定的源网络传送到网络的 其它地方，而不管网络中是否存在接收者。当某个源开始传输组播数据的时 候，组播数据沿着截断广播树向下扩散到网络的所有点。如果某些网络中不 存在接收者，d v m r p 路由器就会将不需要的网络流剪枝。 3 5 d v m r p 组播转发 在组播模型中，源主机向i p 信息包目的地址段内组播地址所表示的任 意主机组发送信息。d v m