组播原理及配置介绍ppt课件

互联网OTV培训材料 2014 5 目录 成都核心 四川移动省核心 BRAS 汇聚交换 PON网络 OTV平台 OTV开展形式 单播 成都核心 四川移动省核心 BRAS 汇聚交换 PON网络 组播平台 OTV开展形式 组播 组播的优势 减少网络链路带宽占用 角色及术语描述 角色及术语描述 组播平台建设 即组播源平台 现网已新建了3个平台 中兴 华为 成都台 预计新建4套平台 当前烽火平台还未进行建设 其中中兴 华为平台接入CMNET 成都台接入成都分公司 示意图 成都核心 四川移动省核心 BRAS 中兴 华为组播平台 成都台组播平台 复制点的选择 BRAS作为组播复制点缺点 BRAS S9300 OLT的链路带宽浪费 OLT作为组播复制点优点 节约了BRAS S9300 OLT的链路带宽 四川移动选择采用OLT作为组播复制点 用户上线的选择 BRAS S9300 OLT ONU STB PPPOE PPP是广域网中点对点链路协议 PPPOE是将PPP帧封装在ethernet帧中 在交换设备和PON并不能读懂PPP帧 PPPOE上线的缺点 PPP为点对点会话 这将导致需要BRAS对用户组播报文基于PPP会话进行复制 PPPOE上线需要STB均支持PPPOE认证 BRAS S9300 OLT ONU STB IPOE IPOE通过ethernet承载DHCP报文交互使用户上线 交换设备和PON均能读懂网络层协议和ethernet帧 IPOE上线的优势 在PON能读懂网络层协议和ethernet帧时 可以在OLT开启igmpproxy来对下层网络进行组播复制 四川移动选择采用IPOE的户上线方式 中继用户DHCP续租报文 用户认证和IP地址获取 IPOE BRAS S9300 OLT ONU STB AAA平台 DHCP服务器 STB通过将用户名 密码填充至DHCPOPTION60请求获取IP地址 中继用户DHCP报文 提取用户名密码发送给AAA认证 AAA返回认证结果 认证通过则为用户分配IP地址 否则不予回应 将DHCP报文发送给用户 包括用户获取的IP地址信息 交互DHCP续租报文 1 2 3 目录 组播原理 概念 组播原理 TCP IP MAC交互依赖于ARP表 IP交互依赖于路由表 组播原理 组播IP地址 IP组播地址前四位均为 1110 而整个IP组播地址空间的划分则如图 IP组播地址用于标识一个IP组播组 IANA把D类地址空间分配给组播使用 范围从224 0 0 0到239 255 255 255 l224 0 0 0到224 0 0 255被IANA预留 地址224 0 0 0保留不做分配 其它地址供路由协议及拓扑查找和维护协议使用 该范围内的地址属于局部范畴 不论TTL为多少 都不会被路由器转发 l224 0 1 0到238 255 255 255为用户可用的组播地址 在全网范围内有效 其中232 0 0 0 8为SSM组地址 而其余则属于ASM组地址 l239 0 0 0到239 255 255 255为本地管理组播地址 仅在特定的本地范围内有效 也属于ASM组地址 使用本地管理组地址可以灵活定义组播域的范围 以实现不同组播域之间的地址隔离 从而有助于在不同组播域内重复使用相同组播地址而不会引起冲突 组播原理 组播IP与组播MAC的映射 IANA将MAC地址范围01 00 5E 00 00 00 01 00 5E 7F FF FF分配给组播使用 这就要求将28位的IP组播地址空间映射到23位的组播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 如图 由于IP组播地址的后28位中只有23位被映射到组播MAC地址 这样会有32个IP组播地址映射到同一组播MAC地址上 组播原理 组播IP与组播MAC的映射 源IP224 1 1 1换算成二进制11100000 00000001 00000001 00000001再换成16进制01 01 01加上组播MAC头0100 5E最后形成 0100 5E01 01 01可用的其它31个组播IP地址 224 129 1 1225 1 1 1225 129 1 1226 1 1 1226 129 1 1227 1 1 1227 129 1 1228 1 1 1228 129 1 1229 1 1 1229 129 1 1230 1 1 1230 129 1 1231 1 1 1231 129 1 1232 1 1 1232 129 1 1233 1 1 1233 129 1 1234 1 1 1234 129 1 1235 1 1 1235 129 1 1236 1 1 1236 129 1 1237 1 1 1237 129 1 1238 1 1 1238 129 1 1239 1 1 1239 129 1 1加上 224 1 1 1刚好32个 IP对应MAC的换算方法 将IP后23位换算成16进制 插入01 00 5E 后面则为对应的MAC地址 例如 224 1 1 1 224 129 1 1 239 1 1 1 239 129 1 1复用了一个MAC 0100 5E01 01 01 组播IP与组播MAC的换算 组播原理 组播转发 组播报文是发送给一组接收者的 这些接收者用一个逻辑地址 即组播地址 标识 路由器在收到组播报文后 必须根据报文的源地址确定其正确的入接口 指向组播源方向 和下游方向 然后将其沿着远离组播源的下游方向转发 这个过程称为逆向路径转发 RPF 过程如下 路由器在单播路由表中查找组播源或RP对应的RPF接口 使用SPT时查找组播源对应的RPF接口 使用RPT时查找RP对应的RPF接口 如果组播报文是从RPF接口接收下来的 则RPF检查通过 报文向下游接口转发 否则 丢弃该报文 组播原理 组播的实现模型 lASM模型Any SourceMulticast 即任意源组播模型 在ASM模型中 任一发送者都可作为组播源向某组播组地址发送组播信息 接收者通过加入由该组播组地址标识的组播组以获得发往该组播组的组播信息 在ASM模型中 接收者无法预先知道组播源的位置 但可以在任意时间加入或离开组播组 lSSM模型Source SpecificMulticast 即指定信源组播模型 在现实生活中 用户可能只对某些组播源发送的组播信息感兴趣 而不愿接收其它源发送的信息 SSM模型为用户提供了一种能够在客户端指定组播源的传输服务 ASM SSM 网络中默认采用ASM模型 组播原理 组播的转发树 组播源DR 接收者DR 组播源平台 用户 组播源平台 用户 RP 用户 用户 组播报文在网络中沿着树型转发路径进行转发 该路径称为组播转发树 它可分为源树 SourceTree 和共享树 RPT 两大类 组播原理 PIM DM 组播原理 PIM DM 组播原理 PIM DM 组播原理 PIM DM 组播原理 PIM DM 组播原理 PIM SM 组播原理 PIM SM 组播原理 PIM SM 组播原理 PIM SM 组播原理 PIM SM SPT切换 SPT切换的两种方式 RP触发SPT切换RP收到源端DR的注册报文后 将封装在注册报文中的组播数据沿RPT转发给组成员 同时RP会向源端DR发送SPT加入报文 建立RP到源的SPT树 SPT树建立成功后 RP停止使用注册消息 使源端DR和RP免除了频繁的封装 解封装 组播数据从与组播源直接相连的路由器 通过SPT树转发到RP 再沿RPT转发给组成员 组成员端DR触发SPT切换 组成员端DR周期性检测组播报文的转发速率 一旦发现 S G 报文的转发速率超过阈值 则触发SPT切换 建立从源到组成员的SPT后 后续报文可能不再流经RP 由于RPT不一定是路径最短的树 进行SPT切换后 减少了组播数据在网络中的传输延迟 组播原理 PIM SM SPT切换 组播原理 PIM SM SPT切换 组播原理 PIM SM SPT切换 组播原理 PIM SM SPT切换 组播原理 IGMP协议差异 lIGMPv1 RFC1112 中定义了基本的组成员查询和报告过程 lIGMPv2 RFC2236 在IGMPv1的基础上添加了组成员快速离开的机制等 lIGMPv3 RFC3376 中增加的主要功能是成员可以指定接收或拒绝来自某些组播源的报文 以实现对SSM模型的支持 组播原理 IGMP协议 IGMPv1 当一个主机希望接收一个组播组的数据 则发送成员加入报告给组播组 PC1 PC2 RTA 组成员加入过程 组播原理 IGMP协议 路由器RTA IGMP查询器 周期性地 默认60秒 向子网内所有主机 224 0 0 1代表子网内所有主机 发送成员关系查询信息 PC3 RTA 查询224 0 0 1 IGMPv1查询器 PC2 PC1 查询与响应过程 所有主机收到IGMPv1成员关系查询信息 一主机首先向组播组发送IGMPv1成员关系报告 组的其他成员监听到报告后抑制自己的成员关系报告发送 IGMPv1 组播原理 IGMP协议 IGMPv1 主机 默不作声 地离开组 不发送报告了 PC1 普遍组查询 PC2 组成员离开过程 组播组超时 剪枝 路由器没有收到该组的IGMP报告 则再发送成员关系信息 3次查询周期过后 路由器发送成员关系查询信息 组播原理 IGMP协议 IGMPv2 当一个主机加入了一个组播组 则应该立即发送一个或多个版本2的成员关系报告给组播组 PC1 PC2 RTA 组成员加入过程 组播原理 IGMP协议 IGMPv2 与IGMPv1相同 都存在抑制机制 增加了最大响应时间来指定延时值来规定所有主机的查询响应延时的上限 此外最大响应时间在IGMP查询器上配置 只应用在成员关系查询信息 PC3 RTA IGMPv1查询器 PC2 PC1 查询与响应过程 组播原理 IGMP协议 IGMPv2 主机向224 0 0 2发送离开组消息 报文中含有要离开的组地址224 1 1 1 PC1 路由器向这个组 224 1 1 1 发送特定组查询 1秒钟内没有收到该组的报告 发送第二个特定组查询 二个查询信息后未收到主机响应 组224 1 1 1超时 离开组 PC2 组成员离开过程 组播原理 IGMP协议 IGMPv2 路由器启动 主动发出到所有组播系统组 224 0 0 1 的IGMPv2常规查询信息 收到常规查询信息的路由器 会把此信息的源IP地址和接收口的IP地址作比较 拥有最低IP地址的路由器被选举为IGMP查询路由器 非查询路由器启动一个查询计时器 周期检查IGMP查询路由器的状态 默认为250秒 RTA RTB 192 168 1 1 192 168 1 2 IGMP查询路由器 查询器选择过程 组播原理 IGMP协议 改进之处 Source 1 1 1 1Group 224 1 1 1 Source 2 2 2 2Group 224 1 1 1 R1 R2 R3 PC1 组224 1 1 1的成员 PC1希望接收来自S 1 1 1 1而非来自S 2 2 2 2的数据通过IGMPv3 指定源可以剪枝掉来自S 2 2 2 2的数据 IGMPv3 组播原理 IGMP协议版本功能对比 IGMP三个版本的比较 查询器选举 IGMPv1 成员离开方式 指定组查询 指定源 组加入 依靠组播路由协议 IGMPv2 IGMPv3 不支持 不支持 自己选举 支持 不支持 自己选举 支持 支持 默默离开 主动发出离开报文 主动发出离开报文 组播原理 IGMPSnooping IGMPSnooping 工作机制 CMNET BRAS终结IGMP协议 以太网交换机运行IGMPSnooping协议 IGMP查询 IGMP报告 组播原理 IGMPSnooping IGMPSnooping 建立和维护组 CPU 0 1 2 3 4 5 IGMP报告 IGMP查询 转发表 IGMP报告224 1 2 3 PC1 PC2 PC4 PC3 Program239 93 0 2 VLAN3990 source TheBTVusermembers 0 10 1 14610 12 2 1232Total 2 IGMPPROXY BRAS S9300 OLT ONU Igmp加入 判断OLT本地是否已引入该组流 如果有则将流复制给用户 如果没有则向上发送IGMP加入 Igmp加入 OLT上没有该组播流的情况下 组播流 组播流 OLT记录已引入组播流 STB 组播原理 IGMPProxy 目录 四川移动完整的组播流程 组播建流流程 成都核心 四川移动省核心 BRAS接收者DR 组播平台 AnycastRP 组播源DR 组播平台发送组播至 组播源DR 组播源DR 将报文封装在register消息中发送给 RP RP 构建S G表项 当RP有 G表时 向 组播源DR 发送join消息 组播源DR 将组播发送给 RP RP 收到组播后向 组播源DR 发送停止注册消息 组播源DR 停止向RP发送注册消息 此时组播流沿SPT将数据以组播形式发送给 RP 接收者DR 下出现活跃用户 向 RP 发送join消息 RP 沿RPT将数据发送给 接收者DR 接收者DR 默认情况下收到第一个组播报文就开始进行STP切换 接受者DR 并向 组播源 发送join消息 组播源DR 收到 接受者DR 的join 并将组播流沿SPT发送给 接受者DR 接收者DR 沿SPT收到 组播源DR 的组播流之后 向RP发送剪枝报文 RP 停止向 接收者DR 发送组播流 四川移动完整的组播流程 用户上线流程 BRAS STB AAA平台 DHCP服务器 DHCPDiscover DHCPDiscover DHCPOffer 提取Option60进行认证 认证结果 认证成功将为用户分配IP地址失败则不予回应 DHCPOffer DHCPRequest DHCPRequest DHCPACK DHCPACK DHCPRequest DHCPRequest DHCPACK DHCPACK 用户上线 IP续租 DHCPRelease 用户下线 DHCPRelease 四川移动完整的组播流程 用户观看流程 BRAS S9300 OLT ONU ONU 2 在点击某直播节目的时候 发送IGMP加入请求 3 OLT截获请求后判断本地是否已有该组播流 如果有则直接发送给用户 如果没有则向上发送IGMP请求 4 BRAS终结IGMP请求 查看本地是否有该组播流 如果有则向下游接口发送 如果没有则向RP发送join请求 RP 5 RP收到join请求 查看是否存在该S G表项 如果存在则把流发送给BRAS 1 用户首先通过单播通道向组播平台获取节目单 目录 组播的优化 Anycast RP 通过msdp虚拟一个IP地址作为RP地址向下呈现 两台生核心之间进行组播源信息交互 使下层设备不论访问哪台RP设备均能获取到组播流 当前移动网络RP地址为 183 223 240 3 组播的优化 基于MAC的快速离开 基于MAC的快速离开是指 设备在生成组成员关系表时 不但会记录组播用户同时还会统计记录组播用户下组播组成员的MAC地址 当收到离开报文时 会先删除组成员关系表的MAC地址 只有当该组播用户下所有MAC地址都被删除完时才会停止组播组的转发 正常离开是指 按照IGMPv2标准定义 收到主机的离开报文后 路由器需要发送特定组查询报文 在查询超时后 才认为该主机不再需要该组数据 用户用遥控器进行一次频道切换会同时发出2个IGMP报文 1个离开旧组播组和1个加入新组播组 所以在旧组播组未停止前 用户线路上会同时存在2个组播组的流量 如果线路没有预留足够的带宽承载2个组播组的流量 则流量就会溢出 造成丢包 如果承载的内容是视频就会出现花屏 组播的优化 QOS服务质量保障 无QOS保障 有QOS保障 当网络突发拥塞时 有无QOS保障情况如下 QOS保障前 所有数据优先级一样 并在一个共享的数据通道进行传送 当网络出现拥塞时 电影播放出现卡屏 花屏现象 并伴有噪音 QOS保障后 数据送入自有的传输通道进行传送 当通道闲置时候可以相互共享带宽资源 当链路拥塞时 则能保障各优先级数据独享各自的通道资源 测试报文情况 QOS保障前后测试对比 组播的优化 QOS服务质量保障 QOS分类和队列优先级 组播的优化 QOS服务质量保障 四川移动城域网已完成QOS部署 为保障OTV业务服务质量 需要在PON网络和传输侧均进行QOS部署 城域网QOS策略部署 执行QOS策略 完成二 三层标记转换 组播的优化 QOS服务质量保障 接入设备部署策略 在ONU设备部署QoS时 主要是在用户接入端口区分用户业务 并标记不同优先级 在设备连接OLT的上行口部署WRR队列 优先通过重要业务数据流量 次优通过普通数据流量 在OLT设备部署QoS时 主要是在OLT下行端口继承下游ONU上传的数据优先级 对未标记优先级的数据进行重新标记 在设备连接OLT的上行口部署WRR队列 优先通过重要业务数据流量 次优通过普通数据流量 OLT ONU ONU S9300 BRAS 针对OTV域进行QOS限速 目录 OTV组播改造网络各层设备数据规划和配置 省网核心路由器 地市CR OTV组播改造网络各层设备数据规划和配置 BRAS 汇聚交换机 OTV组播改造网络各层设备数据规划和配置 OLT ONU OTV组播改造网络各层设备数据规划和配置 无组播Vlan情况 BRAS在对组播流进行转发的时候因为不同VLAN 需要把组播数据针对每个用户VLAN复制一份发送给LSW和OLT 组播VLAN功能可以轻松的解决这个问题 在二层设备上配置了组播VLAN后 三层设备需要把组播数据在组播VLAN内复制一份发送给LSW和OLT 而不必为每个用户VLAN复制一份 从而节省了网络带宽 OLT SW BRAS ONT STB ONT STB OLT SW BRAS ONT STB ONT STB 传统VLAN组播 组播VLAN组播 组播VLAN 目录 OTV组播业务维护经验 用户停留在检测状态 启动状态 链接异常 长时间停留于 判断是否能够获取IP地址 正常 异常 是否申报了正确的LOOPBACK地址和对应的IP地址段 DHCP服务器 数据维护中心 核对地址段是否在网络中存在异常 机顶盒厂家 请厂家核对网络检测机制是否存在问题 注意 当前规划OTV私网IP地址不能和公网互通 用户现象如下 OTV组播业务维护经验 观看组播卡 1 判断丢包引起 2 判断组播流问题 分公司实验室环境下观看该电视是否正常 沟通CMNET维护及组播平台协调处理 正常 异常 分公司内部处理 注意 OLT没有开启基于MAC的快速离开时 可能会导致频道切换时候短暂花屏约2秒 OTV组播业务维护经验 用户无法观看直播 1 查看bras OLT是否能够引流及配置是否正确 2 查看OLT配置是否正确 3 查看ONU是否使能IGMPSnooping 4 通过VLC测试是否能够正常观看 正常 不能观看 正常观看 5 机顶盒问题请沟通厂家 2 组播流问题请沟通CMNET维护和组播平台协调处理 OTV组播业务维护工具使用 模拟工具VLC BRAS S9300 OLT ONU 利用VLC软件模拟电视 STB来帮助网络排错 示意图 注意VLC软件默认发送IGMP报文版本为V3 请修改注册表 将IGMP报文版本修改为V2后再进行测试 注册表修改如下 在 运行 中输入regedit回车将打开注册表 进入HKEY LOCAL MACHINE SYSTEM CurrentControlSet Services Tcpip Parameters添加DWORD类型 IGMPVersion 值为3 OTV组播业务维护工具使用 模拟工具VLC 1 双击桌面图标 打开VLC软件 2 在 媒体 菜单中选 打开网络串流 3 输入rtp 组播IP地址 端口号点 播放 4 播放效果如上 总结 三层组播 组播平台 三层组播重点在于构建组播路由表S G G来指导设备进行组播路由的RPF转发 dispimrou239 10 0 10VPN Instance publicnetTotal378 G entries 187 S G entriesTotalmatched1 G entry 1 S G entry 239 10 0 10 RP 183 223 240 3 local Proto