组播实验答案.doc

组播的原理以及一些重点由于组播是基于UDP的，所以继承了UDP的缺点1、只能是尽力而为的传输，传输无保证（Best-effort delivery）2、没有拥塞避免机制，不像TCP有windows窗口（No congestion avoidance）3、会产生重复的报文（Duplicates）4、无序的、UDP包没有序列号（Out-of-sequence delivery）组播分为三个部分：源部分、组播树部分、接收部分。组播的地址为224.0.0.0239.255.255.255其中224.0.0.0-224.0.0.255作为保留地址，用作一些协议的特定组播地址；224.0.1.0-238.255.255.255作为共有组播地址，能够在公网上传递的；239.0.0.0-239.255.255.255作为私有的组播地址，不能够在公网上传递的。其中公网的组播地址内又有233.0.0.0-233.255.255.255，这个是保留给每个AS的一组组播地址；232.0.0.0-232.255.255.255是给特定源地址做保留的。组播和MAC地址的对应：组播MAC地址的前25位固定，IP地址的最后23位被映射到MAC地址的最后23位，前25位一定是01.00.5e.0这个0是二进制的0。IGMPv1(每60S发送一次查询。hold time :180second):只有两种报文：1. Query包：每60秒发一次 由路由器发向224.0.0.1（所有节点）DIP：224.0.0.1 GROUP：0.0.0.02. Report包：主机回应Queries或主动发 DIP:224.1.1.1 GROUP: 224.1.1.1IGMPv2: 多了一个查询者的概念和以下两种消息（每60s发送一次查询，holdtime：180s，查询者超时时间为120s）1. 指定组查询消息Group-specific query DIP: 224.1.1.1 GROUP:224.1.1.12. 离组消息Leaving a Group DIP: 224.0.0.2 GROUP:224.1.1.1查询者：当有多个路由器在同一个以太网段时，要先选出查询者（比最小IP地址），查询者超时时间默认是120SShortest-Path / Source Distribution Tree（源树）原理：在源树的分发形式中，网络会找一条从源到目标最近的路径来下发组播流量 SPT（Shortest Path Tree）源树会在路由器上形成以下的组播条目： （S，G） （source，group） 源树的优点：在信源和接收方之间创建一条最优的路径，可以最大限度的降低转发多播流的网络延迟。 源树的缺点：同时也增加了开销，路由器要针对每个信源存储路径信息，在包含数千个信源的网络中，这种开销是庞大的。 一个源一棵树.适用于比较多接收者时使用.每3分钟修剪一次.推模型.一般运行在DENSE模式下.Shared Distribution Tree（共享树）原理：在共享树分发形式中，需要在网络中先找出一个集合点（RP）。然后每一个源都会先将流量发给RP，再由RP转发给接收者。共享树会在路由器上形成以下的组播条目： （*，G） （*，group） 共享树的优点：每台路由器存储的信息较少，降低内存消耗。 共享树的缺点：选择信源到接收方的路径不是最优的。所以要慎重考虑RP的位置。 拉模型.RP可以手工指定.receiver端向RP端发出register包.一般运行在SPARSE模式下.反向路径转发RPF校验的目地是为了防环和防止重复报文RPF的规则：收到组播包的方向(接口)也必须是本路由器用来向组播包的源地址进行数据转发的方向（接口），否则扔掉数据包RPF选接口的比较原则：1、lower AD 同样的路由，选最小AD值的路由所用的接口为RPF接口2、longest match 同样的路由，比最长掩码3、lower metric 如果IGP是负载均衡，同样的路由，掩码一样长，比metric4、higher ip 以上都一样，比接口IP地址PIM是基于IP的，它的报文直接封装在IP包中，在IP中的协议号是103协议无关的组播，指的是和单播协议无关，不管是何种单播路由协议，PIM都可以使用他们实现组播转发。使用现有单播路由表实现RPF校验。路由器之间不必发送组播路由更新，所以PIM比其他组播协议开销降低了很多。PIM有两种工作模式，dense-mode和sparse-mode组播路由器之间也要建邻居： Hello:30S 发向224.0.0.13 Hold :30*3.5= 1分45秒组播基本IGMP实验1 实验拓扑：2 实验需求：按照上述拓扑配置，R2、R3、R4、R5都模拟PC机，加入不同的组播组，了解一些常用的组播命令。3 实验步骤：（1） 配置底层IP地址信息R1(config)#ip multicast-routing /开启组播协议R1(config)#interface ethernet 0 /进入接口R1(config-if)#ip pim dense-mode /接口运行PIM协议，这个PIM配置后面实验会讨论R1(config-if)#ip address 10.0.0.1 255.255.255.0R1(config-if)#no shutdownR2(config)#no ip routing R2(config)#interface ethernet 0R2(config-if)#ip address 10.0.0.2 255.255.255.0R2(config-if)#no shutdown R2(config-if)#ip igmp join-group 224.2.2.2 /加入组播组224.2.2.2R2(config)#ip default-gateway 10.0.0.1 /网关为10.0.0.1R3(config)#no ip routing R3(config)#interface ethernet 0R3(config-if)#ip address 10.0.0.3 255.255.255.0R3(config-if)#no shutdown R3(config-if)#ip igmp join-group 224.3.3.3R3(config)#ip default-gateway 10.0.0.1R4(config)#no ip routing R4(config)#interface ethernet 0R4(config-if)#ip address 10.0.0.4 255.255.255.0R4(config-if)#no shutdown R4(config-if)#ip igmp join-group 224.4.4.4R4(config)#ip default-gateway 10.0.0.1R5(config)#no ip routing R5(config)#interface ethernet 0R5(config-if)#ip address 10.0.0.5 255.255.255.0R5(config-if)#no shutdown R5(config-if)#ip igmp join-group 224.4.4.4R5(config)#ip default-gateway 10.0.0.1R1#sh ip igmp groups IGMP Connected Group MembershipGroup Address Interface Uptime Expires Last Reporter224.0.1.40 Ethernet0 00:01:44 00:02:52 10.0.0.1224.2.2.2 Ethernet0 00:00:04 00:02:55 10.0.0.2224.3.3.3 Ethernet0 00:00:03 00:02:56 10.0.0.3224.4.4.4 Ethernet0 00:00:05 00:02:54 10.0.0.5 /最后发R包的地址现在把R5的E0口关闭：R5(config)#interface ethernet 0R5(config-if)#shutdownR1#sh ip igmp groups IGMP Connected Group MembershipGroup Address Interface Uptime Expires Last Reporter224.0.1.40 Ethernet0 00:33:43 00:02:56 10.0.0.1224.2.2.2 Ethernet0 00:32:03 00:02:58 10.0.0.2224.3.3.3 Ethernet0 00:32:02 00:02:52 10.0.0.3224.4.4.4 Ethernet0 00:32:04 00:02:57 10.0.0.4R1#sh ip igmp interface Ethernet0 is up, line protocol is up Internet address is 10.0.0.1/24 /IP地址 IGMP is enabled on interface /IGMP在此接口上是开启的 Current IGMP host version is 2 /主机的IGMP版本是2 Current IGMP router version is 2 /路由器的IGMP版本是2 IGMP query interval is 60 seconds /query包发送的时间间隔是60s IGMP querier timeout is 120 seconds /querier 的超时时间是120S IGMP max query response time is 10 seconds /IGMP最大响应时间是10S Last member query count is 2 Last member query response interval is 1000 ms Inbound IGMP access group is not set IGMP activity: 7 joins, 3 leaves Multicast routing is enabled on interface Multicast TTL threshold is 0 Multicast designated router (DR) is 10.0.0.1 (this system) /DR是10.0.0.1 IGMP querying router is 10.0.0.1 (this system) Multicast groups joined by this system (number of users): 224.0.1.40(1)我们可以修改这些计时器：R1(config-if)#ip igmp last-member-query-count 2 /路由器修改发送指定组查询消息的次数，默认2次R1(config-if)#ip igmp last-member-query-interval 2000 /修改发送指定组查询消息的间隔，默认是1000ms，这个值乘上次数就得到路由器等待的最大时间R1(config-if)#ip igmp querier-timeout 130 /修改查询者超时间隔，默认是120SR1(config-if)#ip igmp query-interval 190 /修改查询间隔时间，改了后查询者超时时间也会自动变化R1(config-if)#ip igmp query-max-response-time 11 /最大查询响应间隔时间我们再来查看IGMP的INTERFACE：R1#sh ip igmp interface Ethernet0 is up, line protocol is up Internet address is 10.0.0.1/24 IGMP is enabled on interface Current IGMP host version is 2 Current IGMP router version is 2 IGMP query interval is 190 seconds IGMP querier timeout is 130 seconds IGMP max query response time is 11 seconds Last member query count is 2 Last member query response interval is 2000 ms Inbound IGMP access group is not set IGMP activity: 7 joins, 3 leaves Multicast routing is enabled on interface Multicast TTL threshold is 0 Multicast designated router (DR) is 10.0.0.1 (this system) IGMP querying router is 10.0.0.1 (this system) /IGMP查询者为10.0.0.1这个路由器 Multicast groups joined by this system (number of users): 224.0.1.40(1)我们看到计时器都修改了。4 实验结论：组播IGMP snooping实验1 实验拓扑：2 实验需求：要求熟悉IGMP协议的工作原理以及IGMP snooping的工作原理3 实验步骤：（1） 配置基本IP地址信息R2(config)#no ip routing /关闭路由功能R2(config)#interface ethernet 0R2(config-if)#ip address 10.0.0.2 255.255.255.0R2(config-if)#no shutdown R2(config-if)#ip igmp join-group 224.2.2.2 /加入组播组224.2.2.2R2(config)#ip default-gateway 10.0.0.1 /默认网关为10.0.0.1R3(config)#interface ethernet 0R3(config-if)#ip address 10.0.0.3 255.255.255.0R3(config-if)#no shutdown R3(config-if)#ip igmp join-group 224.3.3.3R3(config)#no ip routing R3(config)#ip default-gateway 10.0.0.1R4(config)#no ip routing R4(config)#interface ethernet 0R4(config-if)#ip address 10.0.0.4 255.255.255.0R4(config-if)#no shutdown R4(config-if)#ip igmp join-group 224.2.2.2R4(config)#ip default-gateway 10.0.0.1R1(config)#interface ethernet 0R1(config-if)#ip address 10.0.0.1 255.255.255.0R1(config-if)#no shutdown R1(config)#ip multicast-routing R1(config)#interface ethernet 0R1(config-if)#ip pim dense-mode我们在SW1上查看IGMP snooping的情况：SW1#sh ip igmp snooping Global IGMP Snooping configuration:-IGMP snooping : EnabledIGMPv3 snooping (minimal) : EnabledReport suppression : EnabledTCN solicit query : DisabledTCN flood query count : 2Last Member Query Interval : 1000Vlan 1:-IGMP snooping : EnabledIGMPv2 immediate leave : DisabledExplicit host tracking : EnabledMulticast router learning mode : pim-dvmrpLast Member Query Interval : 1000Source only learning age timer : 10CGMP interoperability mode : IGMP_ONLY我们看到IGMP snooping在3550上默认开启的。SW1#sh ip igmp snooping groups Vlan Group Version Port List-1 224.0.1.40 v2 Fa0/11 224.2.2.2 v2 Fa0/2, Fa0/41 224.3.3.3 v2 Fa0/3我们了解到了IGMP snooping的工作原理，就是从路由器过来的组播流量在交换机上进行过滤。对于一个特定的组播组，它使用IGMP snooping来使得组播组地址IP和端口绑定在一起，这样实现了过滤。我们再来查看SW1的组播MAC地址表SW1#sh mac-address-table multicast Vlan Mac Address Type Ports- - - - 1 0100.5e00.0128 IGMP Fa0/1 1 0100.5e02.0202 IGMP Fa0/1, Fa0/2, Fa0/4 1 0100.5e03.0303 IGMP Fa0/1, Fa0/3我们发现这里面有每个接口和MAC的对应关系。我们再来看路由器上面的IGMP组：R1#sh ip igmp groups IGMP Connected Group MembershipGroup Address Interface Uptime Expires Last Reporter224.0.1.40 Ethernet0 00:22:39 00:02:01 10.0.0.1224.2.2.2 Ethernet0 00:21:02 00:02:56 10.0.0.2224.3.3.3 Ethernet0 00:04:44 00:01:57 10.0.0.3我们来解释下接收者这一段的工作原理：首先最后一条路由器接收到组播流量后，把这个组播地址转化成2层的组播MAC地址传递给交换机，交换机的IGMP snooping表中有组播地址和端口的对应表。所以当交换机收到组播流量的时候他按照IGMP snooping表中的信息对特定组的成员转发，从对应的接口转发出去。4.实验结论：IGMP snooping默认在交换机上都开启了的ip igmp snooping 全局开启IGMP snoopingip igmp snooping vlan XX 在某个VLAN上开启IGMP snooping RPF选路原则1 实验拓扑：2 实验需求：了解RPF选路原则。首先R2、R3、R5运行EIGRP 100 ，R2、R4、R5运行OSPF 1，两个路由协议同时宣告12.0.0.0/24 和56.0.0.0/24网段，然后再R1上面激发去224.6.6.6的组播流量，看看R5上面的组播路由表RPF是选择哪一条路径？现在我们把EIGRP 100的自动汇总打开，我们来看看R5上面的组播路由表RPF选择了哪一条路径？然后我们再把R2、R3、R5全部运行OSPF 1，使得R2、R3、R5这条路径的COST值修改成200，看看R5上面的组播路由表是选择哪一条路径？最后我们把COST删除，使得metric值是一样的，我们再看看R5的组播路由表RPF是选择哪一条路径？3 实验步骤：（1） 打通底层r1(config)#no ip routing r1(config)#ip default-gateway 12.0.0.2r1(config)#interface ethernet 1/0r1(config-if)#ip address 12.0.0.1 255.255.255.0r1(config-if)#no shutdownr2(config)#interface ethernet 1/0r2(config-if)#ip address 12.0.0.2 255.255.255.0r2(config-if)#no shr2(config)#interface serial 0/0r2(config-if)#ip address 23.0.0.2 255.255.255.0r2(config-if)#no shutdown r2(config)#interface serial 0/1r2(config-if)#ip address 24.0.0.2 255.255.255.0r2(config-if)#no shutdownr3(config)#interface serial 0/0r3(config-if)#ip address 23.0.0.3 255.255.255.0r3(config-if)#no shr3(config)#interface serial 0/1r3(config-if)#ip address 35.0.0.3 255.255.255.0r3(config-if)#no shutdownr4(config)#interface serial 0/1r4(config-if)#ip address 24.0.0.4 255.255.255.0r4(config-if)#no shutdown r4(config)#interface serial 0/0r4(config-if)#ip address 45.0.0.4 255.255.255.0r4(config-if)#no shr5(config)#interface serial 0/1r5(config-if)#ip address 35.0.0.5 255.255.255.0r5(config-if)#no shr5(config)#interface serial 0/0r5(config-if)#ip address 45.0.0.5 255.255.255.0r5(config-if)#no shutdown r5(config)#interface ethernet 1/0r5(config-if)#ip address 56.0.0.5 255.255.255.0r5(config-if)#no shr6(config)#no ip routing r6(config)#ip default-gateway 56.0.0.5r6(config)#interface ethernet 1/0r6(config-if)#ip address 56.0.0.6 255.255.255.0r6(config-if)#no shutdown（2） R2、R3、R4、R5运行EIGRP和OSPF r2(config)#router eigrp 100r2(config-router)#no auto-summary r2(config-router)#network 12.0.0.0 0.0.0.255r2(config-router)#network 23.0.0.0 0.0.0.255r2(config)#router ospf 1r2(config-router)#router-id 2.2.2.2r2(config-router)#network 24.0.0.0 0.0.0.255 area 0r2(config-router)#network 12.0.0.0 0.0.0.255 area 0r3(config)#router eigrp 100r3(config-router)#no auto-summary r3(config-router)#network 0.0.0.0r4(config)#router ospf 1r4(config-router)#router-id 4.4.4.4r4(config-router)#network 0.0.0.0 255.255.255.255 area 0r5(config)#router eigrp 100r5(config-router)#no auto-summary r5(config-router)#network 35.0.0.0 0.0.0.255 r5(config-router)#network 56.0.0.0 0.0.0.255r5(config)#router ospf 1r5(config-router)#router-id 5.5.5.5r5(config-router)#network 56.0.0.0 0.0.0.255 area 0r5(config-router)#network 45.0.0.0 0.0.0.255 area 0r1#p 12.0.0.2Type escape sequence to abort.Sending 5, 100-byte ICMP Echos to 12.0.0.2, timeout is 2 seconds:!Success rate is 100 percent (5/5), round-trip min/avg/max = 8/40/100 ms（3） 在R2、R3、R4、R5启用组播协议pim 以及igmp r2(config)#ip multicast-routing r2(config)#interface serial 0/0r2(config-if)#ip pim dense-mode r2(config)#interface serial 0/1r2(config-if)#ip pim dense-moder2(config)#interface ethernet 1/0r2(config-if)#ip pim dense-moder3(config)#ip multicast-routing r3(config)#interface serial 0/0r3(config-if)#ip pim dense-mode r3(config)#interface serial 0/1 r3(config-if)#ip pim dense-moder4(config)#ip multicast-routing r4(config)#interface serial 0/1r4(config-if)#ip pim dense-mode r4(config)#interface serial 0/0r4(config-if)#ip pim dense-moder5(config)#ip multicast-routing r5(config)#interface serial 0/1r5(config-if)#ip pim dense-mode r5(config)#interface serial 0/0r5(config-if)#ip pim dense-mode r5(config)#interface ethernet r5(config-if)#ip pim dense-moder6(config)#interface ethernet 1/0r6(config-if)#ip igmp join-group 224.6.6.6（4） 查看各个路由器的组播路由表：我们首先查看R5的组播路由表，因为运行的是dense模式，所以是使用源树。r5#sh ip mroute (*, 224.0.1.40), 00:01:01/00:01:59, RP 0.0.0.0, flags: DCL Incoming interface: Null, RPF nbr 0.0.0.0 Outgoing interface list: Serial0/0, Forward/Dense, 00:00:56/00:00:00 Serial0/1, Forward/Dense, 00:01:01/00:00:00我们看到，R5上面默认有一个（*,G）表项，这个是PIM协议私有的，不用深究。r5#sh ip igmp groups IGMP Connected Group MembershipGroup Address Interface Uptime Expires Last Reporter Group Accounted224.6.6.6 Ethernet1/0 00:00:14 00:02:45 56.0.0.6 224.0.1.40 Serial0/1 00:03:01 stopped 35.0.0.5 我们看到IGMP 的组里面已经有这个组播组的地址了。查看R2、R3、R4的组播路由表r2#sh ip mroute (*, 224.0.1.40), 00:06:45/stopped, RP 0.0.0.0, flags: DCL Incoming interface: Null, RPF nbr 0.0.0.0 Outgoing interface list: Serial0/1, Forward/Dense, 00:04:23/00:00:00 Serial0/0, Forward/Dense, 00:06:45/00:00:00R3#sh ip mroute (*, 224.0.1.40), 00:06:45/stopped, RP 0.0.0.0, flags: DCL Incoming interface: Null, RPF nbr 0.0.0.0 Outgoing interface list: Serial0/1, Forward/Dense, 00:04:23/00:00:00 Serial0/0, Forward/Dense, 00:06:45/00:00:00R4#sh ip mroute (*, 224.0.1.40), 00:06:45/stopped, RP 0.0.0.0, flags: DCL Incoming interface: Null, RPF nbr 0.0.0.0 Outgoing interface list: Serial0/1, Forward/Dense, 00:04:23/00:00:00 Serial0/0, Forward/Dense, 00:06:45/00:00:00我们发现，路由器没有（S,G）表项的组播路由条目，因为组播的路由条目不会自动产生的，必须要在源处激发一个组播数据流才能够出现，现在我们在R1上面激发一个发往224.6.6.6的组播数据流：r1#ping 224.6.6.6Type escape sequence to abort.Sending 1, 100-byte ICMP Echos to 224.6.6.6, timeout is 2 seconds:Reply to request 0 from 56.0.0.6, 608 ms我们看到组播数据包的第一个包都没有丢包，而是转发了。r2#sh ip mroute (*, 224.6.6.6), 00:00:33/stopped, RP 0.0.0.0, flags: D Incoming interface: Null, RPF nbr 0.0.0.0 Outgoing interface list: Serial0/1, Forward/Dense, 00:00:33/00:00:00 Serial0/0, Forward/Dense, 00:00:33/00:00:00(12.0.0.1, 224.6.6.6), 00:00:33/00:02:30, flags: T Incoming interface: Ethernet1/0, RPF nbr 0.0.0.0 Outgoing interface list: Serial0/0, Forward/Dense, 00:00:33/00:00:00 Serial0/1, Prune/Dense, 00:00:33/00:02:26(*, 224.0.1.40), 00:09:35/stopped, RP 0.0.0.0, flags: DCL Incoming interface: Null, RPF nbr 0.0.0.0 Outgoing interface list: Serial0/1, Forward/Dense, 00:07:12/00:00:00 Serial0/0, Forward/Dense, 00:09:35/00:00:00我们看到路由器自动产生了（S,G）表项的路由条目，在这里不做深究，下面几个实验会详细阐述。我们查看R5的组播路由表：r5#sh ip mroute (*, 224.6.6.6), 00:04:05/stopped, RP 0.0.0.0, flags: DC Incoming interface: Null, RPF nbr 0.0.0.0 Outgoing interface list: Ethernet1/0, Forward/Dense, 00:04:05/00:00:00 Serial0/0, Forward/Dense, 00:04:05/00:00:00 Serial0/1, Forward/Dense, 00:04:05/00:00:00(12.0.0.1, 224.6.6.6), 00:00:43/00:02:24, flags: T Incoming interface: Serial0/1, RPF nbr 35.0.0.3 Outgoing interface list: Serial0/0, Prune/Dense, 00:00:43/00:02:16, A Ethernet1/0, Forward/Dense, 00:00:43/00:00:00(*, 224.0.1.40), 00:06:52/stopped, RP 0.0.0.0, flags: DCL Incoming interface: Null, RPF nbr 0.0.0.0 Outgoing interface list: Serial0/0, Forward/Dense, 00:06:47/00:00:00 Serial0/1, Forward/Dense, 00:06:52/00:00:00我们发现了，R5上面RPF选择的是35.0.0.3，而把从OSPF的路径给抑制掉了，这个说明RPF选路原则：会选择AD小的。现在我们把EIGRP的自动汇总打开，查看R5选择哪一条路径r2(config)#router eigrp 100r2(config-router)#auto-summaryr3(config)#router eigrp 100r3(config-router)#auto-summaryr5(config)#router eigrp 100r5(config-router)#auto-summary我们再次来查看R5的路由表：r5#sh ip route 35.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnetsC 35.0.0.0 is directly connected, Serial0/1 23.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnetsD 23.0.0.0 90/2681856 via 35.0.0.3, 00:15:53, Serial0/1 24.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnetsO 24.0.0.0 110/128 via 45.0.0.4, 00:15:24, Serial0/0 56.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnetsC 56.0.0.0 is directly connected, Ethernet1/0 12.0.0.0/8 is variably subnetted, 2 subnets, 2 masksO 12.0.0.0/24 110/138 via 45.0.0.4, 00:00:37, Serial0/0D 12.0.0.0/8 90/2707456 via 35.0.0.3, 00:00:36, Serial0/1 45.0.0.0/24 is subnetted, 1 subnetsC 45.0.0.0 is directly connected, Serial0/0我们发现有两条去12.0.0.1的路由，只是掩码不一样，现在我们再来从R1上激发一个组播流，看看R5选择哪一条路径：r1#ping 224.6.6.6Type escape sequence to abort.Sending 1, 100-byte ICMP Echos to 224.6.6.6, timeout is 2 seconds:Reply to request 0 from 56.0.0.6, 364 ms