01-07 组播路由管理.doc

VRP特性描述-IP组播表格目录目 录7 组播路由管理7-17.1 简介7-27.1.1 控制平面7-27.1.2 转发平面7-37.1.3 组播转发流程7-47.1.4 用户控制组播转发7-67.2 RPF7-67.2.1 RPF检查7-67.2.2 用户控制组播路由7-97.3 组播路由与转发的应用7-117.3.1 使用组播静态路由改变RPF路由7-117.3.2 使用组播静态路由衔接RPF路由7-127.3.3 使用GRE隧道跨越单播网段传输组播数据7-137.3.4 本地组播拓扑7-137.4 参考信息7-14文档版本 01 (2008-01-15)华为技术有限公司v插图目录图7-1 组播转发流程7-5图7-2 RPF 检查过程7-8图7-3 组播静态路由7-9图7-4 使用GRE隧道传输组播报文7-10图7-5 使用组播静态路由改变RPF路由7-11图7-6 使用组播静态路由衔接RPF路由7-12图7-7 使用GRE隧道跨越单播网段传输组播数据7-13图7-8 本地MT拓扑7-14表格目录表7-1 display multicast routing-table 命令输出信息描述7-2表7-2 display multicast forwarding-table 命令输出信息描述7-3VRP特性描述-IP组播7 组播路由管理7 组播路由管理关于本章本章描述内容如下表所示。标题内容7.1 简介介绍VRP实现组播转发的基本原理、“控制平面”与“转发平面”之间的信息交互过程。介绍了通过配置命令，用户可以自行控制的组播转发功能。7.2 RPF介绍RPF检查的基本原理和典型示例。介绍了通过配置命令，用户可以影响RPF检查的结果，改变组播路由。7.3 组播路由与转发的应用介绍组播静态路由和GRE隧道的典型应用。7.4 参考信息提供参考资料清单。7.1 简介VRP可以同时维护多种组播路由协议，通过“控制平面”与“转发平面”之间的信息交互，实现了组播路由和转发。l 控制平面负责收集路由信息，创建并维护路由表项。l 转发平面继承控制平面的路由表项，负责指导报文转发。组播路由的基础是RPF（Reverse Path Forwarding）。必须在RPF检查通过后，组播路由协议才可以创建组播路由表项、构建组播分发树，从而转发组播报文。组播静态路由作用于RPF机制，能够影响组播路由和转发。7.1.1 控制平面主要功能控制平面的核心任务是：生成并维护组播路由表。l 每个组播路由协议维护一个协议自身的路由表，如PIM Routing-Table。l 各个组播路由协议的组播路由信息经过综合形成一个总的组播路由表，即Multicast Routing-Table。l 当控制平面收到转发平面上送的NOCACHE事件时，执行RPF检查。根据协议情况，创建路由表项。l 当控制平面收到转发平面上送的WRONGIF事件时，执行RPF检查。根据协议情况，更新路由表项。组播路由表Multicast Routing-Table是组播路由管理模块中的路由表，由一组（S，G）表项组成。（S，G）表示由源S向组播组G发送的组播数据的路由信息。如果组播路由管理支持多种组播路由协议，则路由表中将汇集由多种协议生成的组播路由表项。路由表信息如下所示。 display multicast routing-tableMulticast routing table of VPN-Instance: public net Total 1 entry 00001. (172.168.0.2, 227.0.0.1) Uptime: 00:00:28 Upstream Interface: GigabitEthernet1/2/1 List of 2 downstream interfaces 1: GigabitEthernet1/2/2 2: GigabitEthernet1/2/0 表7-1 display multicast routing-table 命令输出信息描述项目描述00001(S,G)项的序号(172.168.0.2，227.0.0.1)组播路由表的(S,G)项Uptime(S,G)项已经存在的时间Upstream interface(S,G)项的上游接口List of 2 downstream interfaces:1: GigabitEthernet 1/2/22: GigabitEthernet 1/2/0下游接口列表：接口序号：接口名7.1.2 转发平面主要功能转发平面的核心任务是：依照转发表项执行组播报文转发。l 保持转发表项信息与路由表项信息一致。将路由表项周期性下刷至转发表中。l 接收到组播报文时，如果转发表中存在与报文源组匹配的表项，且报文实际到达接口与表项信息一致，则执行报文转发。l 接收到组播报文时，如果转发表中存在与报文匹配的表项，且报文实际到达接口与表项信息不一致，则丢弃报文，同时向控制平面上送WRONGIF事件。l 接收到组播报文时，如果转发表中不存在与报文匹配的转发表项，缓存组播报文，同时向控制平面上送NOCACHE事件。组播转发表Multicast Forwarding-Table指导组播报文转发。转发表项直接继承路由表项信息。转发表信息如下所示。 display multicast forwarding-tableMulticast Forwarding Table of VPN-Instance: public netTotal 1 entry, 1 matched00001. (172.168.0.2, 227.0.0.1), MID: 0, Flags: 0x0:0 Uptime: 00:08:32, Timeout in: 00:03:26 Incoming interface: Ethernet1/2/1 List of 1 outgoing interfaces: 1: Ethernet1/2/2 Matched 18696 packets(523488 bytes), Wrong If 0 packets Forwarded 18696 packets(523488 bytes) 表7-2 display multicast forwarding-table 命令输出信息描述项目描述00001(S,G)项的序号(172.168.0.2,227.0.0.1)组播路由表的(S,G)项Uptime(S,G)项已存在时间Timeout in(S,G)项还有多少时间超时Incoming interface(S,G)项的上游接口List of outgoing interface:1: Ethernet1/2/2Matched 18696 packets (523488 bytes), Wrong If 0 packetsForwarded 18696 packets (523488 bytes)下游接口列表：接口序号：接口名(S,G)项匹配的报文个数(字节数), 发生wrong if的报文个数(S,G)已转发的组播报文个数(字节数)7.1.3 组播转发流程本节按照功能介绍组播转发流程，不细致区分“控制平面”与“转发平面”。当路由器接收到由源S向组播组G发送的组播报文后，按照如图7-3所示的流程，执行转发。图7-3 组播转发流程创建路由表项当路由器接收到组播报文时，依据（S，G）信息查找组播转发表。当转发表中不存在（S，G）表项时，将报文缓存，标志为NoCache并执行RPF检查。RPF检查通过则根据协议情况创建路由表项，并执行转发。依据转发表项转发当路由器接收到组播报文时，依据（S，G）信息查找组播转发表。当转发表中存在（S，G）表项时，比较报文实际到达接口与（S，G）表项的Incoming interface是否相同。如果相同，则依据表项向所有的Outgoing interfaces执行转发。更新路由表项当路由器接收到组播报文时，首先依据（S，G）信息查找组播转发表。当转发表中存在（S，G）表项时，比较报文实际到达接口与（S，G）表项的Incoming interface是否相同。如果不同，则记录WRONGIF，并执行RPF检查。如果RPF检查通过，则使用RPF接口更新路由表中（S，G）表项的Incoming interface。7.1.4 用户控制组播转发VRP允许用户通过配置命令，在一定程度上控制组播转发。定义组播转发范围网络中组播信息的转发不会是漫无边际的，每个组播组对应的组播信息都需要在一个确定的范围内传递。VRP允许用户通过三种方式定义组播转发范围：l 在接口上配置组播转发边界，以形成一个封闭的组播转发区域。当路由器接口配置了针对某组播组的转发边界以后，将不能再发出或接收该组播组的报文。l 在接口上配置组播转发TTL阈值，以限定组播报文被转发的距离。接口只转发TTL不小于阈值的报文（包括本机创建的），若报文TTL值小于阈值，则丢弃该报文。l 禁止接口接收组播报文，则组播路由器不能在该接口上交互组播协议报文，无法建立邻居，从而限制了组播转发范围。限制组播转发表中的表项数量路由器为每一个接收到的组播报文都维护有对应的转发表项。但是，过量的组播转发表项将有可能会耗尽路由器内存。VRP允许用户自己定义路由器组播转发表项的最大数量。根据实际组网情况和业务性能对表项数量进行适当的限制，可以避免由此引发的路由器故障。限制单个转发表项的下游接口数量路由器为每一个下游接口复制一份组播报文，发送出去。每一个下游接口形成组播分发树的一路分支。下游接口数决定了组播分发树可能达到的最大规模，和组播服务范围。VRP允许用户自己定义单个转发表项的下游接口数量。根据实际组网情况和业务性能对下游接口数量进行适当的限制，可以缓解路由器的处理压力，并控制组播服务范围。7.2 RPF7.2.1 RPF检查路由器创建并维护组播路由表项时，需要执行RPF（Reverse Path Forwarding）检查，从而确保组播数据能够沿正确的路径传输。执行RPF检查的过程如下：1. 依据“报文源”，查找单播路由表、MBGP路由表、MIGP路由表和组播静态路由表。从这些路由表中各选出一条最优路由。2. 从多条最优路由中选取一条作为RPF路由。如果报文实际到达接口与RPF接口相同，则RPF检查通过；否则RPF检查失败。报文源以组播报文传输的具体情况来区分，“报文源”代表不同的含义：l 如果当前报文沿从组播源到客户端的SPT或组播源到RP的源树传输，则以组播源为“报文源”进行RPF检查。l 如果当前报文沿从RP到客户端的RPT传输，则以RP为“报文源”进行RPF检查。l 如果当前报文为BSR报文，沿从BSR到各路由器的路径传输，则以BSR为“报文源”进行RPF检查。选取最优路由在执行RPF检查时，路由器同时查找组播静态路由表、MBGP路由表、MIGP路由表和单播路由表。l 组播静态路由表：组播静态路由表列举了用户通过静态配置指定的RPF路由信息。以“报文源”的IP地址为指定源地址查找组播静态路由表，自动选取一条最优组播静态路由。l MBGP路由表：MBGP路由表中汇集了专供组播使用的BGP路由。以“报文源”的IP地址为目的地址查找MBGP路由表，自动选取一条最优MBGP路由。l MIGP路由表：使能IGP（OSPF或ISIS）的本地MT特性以后，路由器会根据IGP路由表建立MIGP路由表，主要是将IGP路由表中出接口是逻辑接口的路由项的出接口转换为实际的物理接口，以避免被隧道穿越的中间路由器上不能建立组播路由表项的问题。主要用在使用TE-Tunnel的组播网络中。本地MT的原理请参见VRP 特性描述 IP路由，配置方法请参见VRP 配置指南 IP路由。l 单播路由表中汇集了到达各个目的地址的最短路径。以“报文源”的IP地址为目的地址查找单播路由表，自动选取一条最优单播路由。组播路由协议并不独立维护某种单播路由，而是依赖于网络中现有的单播路由信息、MBGP路由、MIGP路由或组播静态路由来创建组播路由表项。可以说，单播路由的畅通是组播路由畅通的基础。选取RPF路由如上所述，路由器已经从组播静态路由表、MBGP路由表、MIGP路由表和单播路由表中各选出一条最优路由。现在，路由器需要从这三四条路由中选取一条作为RPF路由，选取规则如下：l 如果配置了按照最长匹配选择路由，则： 从这四条路由中选择出掩码匹配最长的一条路由。 如果四条路由的掩码一样，则选择优先级最高的路由。 如果优先级相同，则按照组播静态路由、MBGP、MIGP、单播路由的顺序进行选择。l 如果未配置按照最长匹配选择路由，则： 从这四条路由中选择出优先级最高的路由。 如果优先级相同，则按照组播静态路由、MBGP、MIGP、单播路由的顺序进行选择。RPF接口RPF路由中对RPF检查有效的信息：RPF接口、RPF邻居。如果报文实际到达接口与RPF接口相同，则RPF检查通过；否则RPF检查失败。l 如果RPF路由为单播路由，则路由出接口为RPF接口，下一跳为RPF邻居。l 如果RPF路由为MBGP路由，则路由出接口为RPF接口，下一跳为RPF邻居。l 如果RPF路由为组播静态路由，该路由明确指定了RPF接口和RPF邻居。典型示例如图7-4所示，网络中单播路由畅通，未配置MBGP，RouterC上未配置组播静态路由。组播报文沿从组播源Source到客户端Receiver的SPT路径传输。RouterC上的相应（S，G）转发表项中记录：Incoming interface为POS2/0/0。图7-4 RPF 检查过程组播报文从POS1/0/0到达RouterC，系统发现与Incoming interface不符，于是进行RPF检查。查找单播路由表，如图7-4中IP Routing Table，发现到达Source的最短路径出接口是POS2/0/0，与Incoming interface相同。于是判定当前（S，G）表项正确，该报文从错误的路径而来，丢弃该报文。7.2.2 用户控制组播路由VRP允许用户通过配置命令，控制RPF检查，从而改变组播路由。组播路由用户可控，优势在于：适应客户需求，及时响应网络变化，并尽可能的保证组播报文传输路径是一棵以“报文源”为根结点、单向无环的最优路径树。组播静态路由通过配置组播静态路由，用户可以在当前路由器上为特定“报文源”指定RPF接口和RPF邻居。组播静态路由不能用于数据转发。它的作用仅在于影响RPF检查，又称为RPF静态路由。组播静态路由仅在所配置的组播路由器上生效，不会以任何方式被广播或者引入给其他路由器。图7-5 组播静态路由如图7-5所示，网络中未配置组播静态路由时，RouterC到Source的RPF邻居为RouterA，从Source发出的组播报文沿RouterA-RouterC的路径传输，与单播路径一致。在RouterC上配置组播静态路由，指定从RouterC到Source的RPF邻居为RouterB。之后，从Source发出的组播报文将改变传输路径，沿RouterA-RouterB-RouterC的路径传输。GRE隧道网络中可能存在不支持组播的路由器。组播数据沿组播路由器逐跳转发，当下一跳路由器不支持组播时，组播路径将被阻断。这时，通过在两岸组播路由器之间建立GRE（Generic Routing Encapsulation）隧道，可以实现跨越单播网段的组播数据交换。这种情况可以类比被河流阻断的交通，在两岸架桥是一种常见的解决方法。从组播能够记录的信息来看：组播报文从远端隧道接口发出，从本地隧道接口接收。当路由器接收到隧道远端发来的组播报文时，执行RPF检查，如果RPF接口为本地隧道接口，RPF邻居为远端隧道接口，则RPF检查通过。使用GRE隧道传输组播数据的过程如下：l 远端路由器识别出希望从隧道接口发出的报文，将报文使用单播报文头和GRE隧道封装，然后交给单播模块。单播模块将该报文当作普通的单播报文，查找单播路由表，从某物理接口发出。l 本地路由器从某物理接口接收到此单播报文，解封装，还原为组播报文，上传给组播模块。组播模块认为此组播报文从隧道接口接收到的。图7-6 使用GRE隧道传输组播报文如图7-6所示，在RouterA和RouterB之间建立GRE隧道。l RouterA将组播报文从隧道接口发出，经过隧道传输，到达RouterB。l RouterB从隧道接口接收到组播报文，执行RPF检查。RPF接口为本地隧道接口，RPF邻居为RouterA上的隧道接口。检查通过。组播路由匹配策略当组播路由器选择上游接口时若存在多个开销相同的单播路由时，路由器如何从中选取RPF路由？根据具体的网络需要，用户可以从以下三种方法中任选其一，设置路由器。l 缺省情况下，按照路由表项的顺序选取排在最前的路由。l 配置按照最长匹配原则，选取目的地址与“报文源”地址匹配最长的路由。l 配置各路由之间的负载分担。根据组播源、组播组或组播源/组来进行组播流量的负载分担，可以优化存在多个组播数据流时的网络流量。7.3 组播路由与转发的应用7.3.1 使用组播静态路由改变RPF路由图7-7 使用组播静态路由改变RPF路由如图7-7所示：网络中所有路由器都支持组播，组播拓扑结构和单播拓扑结构完全相同，组播数据的传输路径与单播也相同。配置组播静态路由，可以更改RPF路由，为组播数据创建一条与单播不同的传输路径。实现方案在RouterB上配置RPF组播静态路由，指定RPF邻居为RouterC。配置成功后，组播报文传输路径将变更为：source RouterA RouterC RouterB receiver。7.3.2 使用组播静态路由衔接RPF路由图7-8 使用组播静态路由衔接RPF路由如图7-8所示：RouterB和RouterC在一个OSPF域内，RouterA和RouterB不在一个OSPF域内。由于RouterB和RouterC上没有到达Source2的路由信息，Source2发送的组播报文到达时，无法进行RPF检查，从而无法向Receiver转发。配置组播静态路由，可以生成RPF路由。实现方案在RouterB和RouterC上配置RPF组播静态路由：l RouterB上到Source2的RPF接口为GE3/0/0，RPF邻居为RouterA。l RouterC上到Source2的RPF接口为GE1/0/0，RPF邻居为RouterB。7.3.3 使用GRE隧道跨越单播网段传输组播数据图7-9 使用G