组播协议原理与应用

1、组播协议原理与应用第第2页页课程目标课程目标q 通过本课程的学习，您可以掌握如下知识点：通过本课程的学习，您可以掌握如下知识点：v组播相关概念组播相关概念vIGMPIGMP以及以及IGMP SnoopingIGMP Snooping工作原理工作原理v组播路由协议组播路由协议v组播在实际工程中的应用组播在实际工程中的应用第第3页页提提 纲纲q组播综述组播综述qIGMPIGMP工作原理工作原理qIGMP SnoopingIGMP Snooping工作原理工作原理q组播路由协议组播路由协议q组播在实际工程中的应用组播在实际工程中的应用第第4页页组播综述组播综述q组播定义组播定义:与播送和单播的区别与

2、播送和单播的区别效劳器效劳器主机主机单播单播播送播送组播组播第第5页页组播综述组播综述q为什么需要组播为什么需要组播?q随着数据通讯技术的不断开展，传统的数据通随着数据通讯技术的不断开展，传统的数据通讯业务已不能满足人们对信息的需求。视频点讯业务已不能满足人们对信息的需求。视频点播，网络电视，视频会议等点到多点业务已经播，网络电视，视频会议等点到多点业务已经被广泛的应用起来。被广泛的应用起来。q解决点到多点的通信解决点到多点的通信,可以通过单播和组播方式可以通过单播和组播方式来实现来实现.第第6页页组播综述组播综述q单播方式与组播方式的比照单播方式与组播方式的比照单播方式单播方式组播方式组播方

3、式第第7页页组播综述组播综述q组播的优势组播的优势:q单播可以通过建立多个点对点的连接来到达点单播可以通过建立多个点对点的连接来到达点对多点的传输。对多点的传输。 这种方式将在源点这种方式将在源点(效劳器效劳器)与与各个接收点建立连接，从效劳器开始，就将有各个接收点建立连接，从效劳器开始，就将有多份数据流分别流向分散的接收点。这种方式多份数据流分别流向分散的接收点。这种方式将加重效劳器的负荷，增大对效劳器性能的要将加重效劳器的负荷，增大对效劳器性能的要求；同时还在网络中造成大流量，从而增加网求；同时还在网络中造成大流量，从而增加网络的负载，导致网络拥塞。络的负载，导致网络拥塞。q组播那么不然，

4、发送方仅发一份数据包，此后组播那么不然，发送方仅发一份数据包，此后数据包只是在需要复制分发的地方才会被复制数据包只是在需要复制分发的地方才会被复制分发，每一个网段中都将保持只有一份数据流。分发，每一个网段中都将保持只有一份数据流。这样就可以减轻效劳器的负担，节省网络带宽。这样就可以减轻效劳器的负担，节省网络带宽。第第8页页组播综述组播综述q组播组件组播组件q组播源：以组播地址为目的地址发送报文组播源：以组播地址为目的地址发送报文q组播接收者：组播接收者：q能接受组播数据能接受组播数据q同一个组中可能有多个组播成员，具有相同的同一个组中可能有多个组播成员，具有相同的组播地址组播地址q组成员可以动

5、态参加或者离开组组成员可以动态参加或者离开组q组播设备：组播设备：q能支持组播数据分发的网络设备能支持组播数据分发的网络设备q运行组播协议运行组播协议第第9页页组播综述组播综述q组播协议体系结构组播协议体系结构v组播协议分为主机-路由器之间的组成员关系协议和路由器-路由器之间的组播路由协议.v组成员关系协议包括IGMP(Internet 组管理协议 ).组播路由协议分为域内组播路由协议及域间组播路由协议.v域内组播路由协议主要有PIM-DM,PIM-SM等协议.第第10页页组播综述组播综述q组播组播IP地址地址:q组播地址范围组播地址范围q保存组播地址保存组播地址q本地管理组播地址本地管理组播

6、地址q用户组播地址用户组播地址q组播组播MAC地址地址:q以太网以太网:01-00-5e-xx-xx-xx第第11页页组播综述组播综述q 常见保存组播常见保存组播IP地址地址地址地址含义含义224.0.0.1All host224.0.0.2All router224.0.0.4All DVMRP router224.0.0.5All OSPF router224.0.0.6All OSPF DR (Designated Router)224.0.0.9All RIPv2 router224.0.0.10All EIGRP router224.0.1.1NTP224.0.0.13All PIM

7、 router224.0.0.18VRRP第第12页页组播综述组播综述qIP地址到地址到MAC地址的映射地址的映射v例如,组播IP地址就映射为组播MAC地址01-00-5e-0a-0a-0a第第13页页提纲提纲q组播综述组播综述qIGMP工作原理工作原理qIGMP Snooping工作原理工作原理q组播路由协议组播路由协议q组播在实际工程中的应用组播在实际工程中的应用第第14页页IGMP工作原理工作原理q为什么需要为什么需要IGMP?q组播效劳器与需要接收组播信息的主机在同一组播效劳器与需要接收组播信息的主机在同一个子网内个子网内效劳器效劳器主机主机只要主机开启了组播流接收程序只要主机开启了组

8、播流接收程序,都可以收到组播数据都可以收到组播数据主机主机第第15页页IGMP工作原理工作原理q为什么需要为什么需要IGMP?q组播效劳器与需要接收组播信息的主机不在同组播效劳器与需要接收组播信息的主机不在同一个子网内一个子网内效劳器效劳器主机主机主机主机路由器收到效劳器发送的组播报文路由器收到效劳器发送的组播报文,将其隔离在效劳器所在的子网内将其隔离在效劳器所在的子网内需要接收组播数据的需要接收组播数据的主机无法接收到组播主机无法接收到组播数据数据需要一种机制需要一种机制,能够让路由器将组播数据转发到有接收需求的主机所在的子网能够让路由器将组播数据转发到有接收需求的主机所在的子网第第16页页

9、IGMP工作原理工作原理qIGMP定义定义qIGMP:Internet 组管理协议组管理协议q用于主机与路由器之间交互信息的一种协议用于主机与路由器之间交互信息的一种协议q主机动态参加主机动态参加/离开组离开组q路由器组成员关系的维护路由器组成员关系的维护q所有要参加组播组的主机和所有连接到有组播所有要参加组播组的主机和所有连接到有组播主机的子网中的路由器都必须使用主机的子网中的路由器都必须使用IGMPqIGMP消息不能被路由器转发，只能限制在本地消息不能被路由器转发，只能限制在本地网段内部。网段内部。IGMP的的TTL参数永远是参数永远是1，保证了，保证了IGMP的使用范围。的使用范围。qI

10、GMP的版本目前有的版本目前有V1/V2/V3三种。三种。第第17页页IGMP工作原理工作原理qIGMP报文分类报文分类(以以IGMPv2为例为例):v主机使用的IGMP报文:nMembership ReportnLeave Groupv路由器使用的IGMP报文:nGeneral QuerynGroup-Specific Query第第18页页IGMP工作原理工作原理qMembership ReportqMembership Report用于指示一台主机希望参用于指示一台主机希望参加一个组播组加一个组播组q当主机首次参加到一个组时，它会主动向组发当主机首次参加到一个组时，它会主动向组发送送Me

11、mbership Report。qMembership Report还用来响应本地路由器发还用来响应本地路由器发出的出的General Query和和Group-Specific Query消消息息Membership Report组播数据组播数据主机主机主机主机GeneralQueryGengralQueryGeneralQueryMembership Report第第19页页IGMP工作原理工作原理qLeave Groupq当主机退出一个组时，它用当主机退出一个组时，它用Leave Group消息消息通知本地的路由器。通知本地的路由器。q这个消息包含有退出的组的地址，但与这个消息包含有退出

12、的组的地址，但与Membership Report消息不同的是，消息不同的是，Leave group消息是发向消息是发向“子网中的所有路由器地址子网中的所有路由器地址的的,而而Membership Report是发向想要参加的组是发向想要参加的组播组地址。播组地址。主机主机主机主机不再需要接收不再需要接收组播数据组播数据Leave Group停止向该子网转发停止向该子网转发组播数据组播数据第第20页页IGMP工作原理工作原理qGeneral Queryq路由器通过路由器通过General Query消息向与其连接的消息向与其连接的所有子网进行轮询来发现是否有组员存在，并所有子网进行轮询来发现是

13、否有组员存在，并在子网中没有组员时检测到这一情况在子网中没有组员时检测到这一情况qGeneral Query消息被发向消息被发向“子网中的所有主机子网中的所有主机这个地址，而且不涉及任何一个具体组播组这个地址，而且不涉及任何一个具体组播组.主机主机主机主机如果一台组播路由器在3次查询的时间间隔里没有收到一个特定子网的Membership Report消息，那么这个路由器将宣布这个子网中没有组员,不再向这个子网发送组播数据。General Guery没有响应没有响应没有响应没有响应一定时间内仍无人响一定时间内仍无人响应应,那么不再像该子网那么不再像该子网转发组播数据转发组播数据第第21页页IGM

14、P工作原理工作原理qGroup-Specific Queryv路由器的Group-Specific Query消息是根据主机发出的Leave Group消息而发出的，当路由器收到Leave Group消息时，必须判断子网中是否仍有组员存在。目的地址为该发出Leave Group的主机所在组的组地址。不需要接收组播数据不需要接收组播数据Leave GroupGroup-Specific Query还需要接收还需要接收Membership report仍然向该子网发送仍然向该子网发送组播数据组播数据第第22页页IGMP工作原理工作原理q报告抑制报告抑制Membership Report想参加想参加

15、也想参加也想参加收到了关于的收到了关于的Report,知道知道子网中还有主机希望参加子网中还有主机希望参加于是抑制了关于的于是抑制了关于的Membership Report的发的发送送第第23页页IGMP工作原理工作原理q报告抑制报告抑制General GueryMembership Report还需要接收还需要接收组播数据组播数据还需要接收组播数据还需要接收组播数据收到了关于的收到了关于的report抑制了的抑制了的Membership Report的发送的发送第第24页页IGMP工作原理工作原理q查询路由器选举查询路由器选举q当子网中有多个路由器时，选举查询者的规那当子网中有多个路由器时，

16、选举查询者的规那么就十分简单：有较小的么就十分简单：有较小的IP地址的路由器成为地址的路由器成为查询者。查询者。q所有子网中现有的路由器在收到新路由器的所有子网中现有的路由器在收到新路由器的General Query消息后，就检查源地址。如果消息后，就检查源地址。如果它的它的IP地址的值更小，那么会继续发送查询。地址的值更小，那么会继续发送查询。q当新的路由器收到其中一个查询，并发现这台当新的路由器收到其中一个查询，并发现这台路由器有较小的路由器有较小的IP地址时，它就变成非查询者。地址时，它就变成非查询者。非查询者将旁听整个非查询者将旁听整个IGMP过程。过程。 q所有非查询路由器启动一个查

17、询计时器，无论所有非查询路由器启动一个查询计时器，无论何时只要收到来自何时只要收到来自IGMP的的General Query消息，消息，计时器被复位。默认的计时器持续时间是查询计时器被复位。默认的计时器持续时间是查询间隔的两倍。如果查询计时器满，就认为间隔的两倍。如果查询计时器满，就认为IGMP查询有问题，选择查询者过程重新开始。查询有问题，选择查询者过程重新开始。 第第25页页IGMP工作原理工作原理qIGMPv3 简介简介v在IGMPv3中主要增加了Group-and-Source-Specific Query ,它能允许一个组不仅用组地址进行识别，而且也能被源地址识别。v当一个组有多个源

18、时，IGMPv3路由器可以根据组员的请求对源进行过滤。第第26页页提纲提纲q组播综述组播综述qIGMP工作原理工作原理qIGMP Snooping工作原理工作原理q组播路由协议组播路由协议q组播在实际工程中的应用组播在实际工程中的应用第第27页页IGMP Snooping工作原理工作原理q为什么需要为什么需要IGMP Snooping?发送的发送的Membership Report开始向该子网发开始向该子网发送的组播数据送的组播数据并不需要接收并不需要接收的组播数据的组播数据需要接收的组播需要接收的组播数据数据需要一个机制需要一个机制,让二层交换机只把组播数据转发给需要接收组播的主机让二层交换

19、机只把组播数据转发给需要接收组播的主机.浪费了带宽浪费了带宽第第28页页IGMP Snooping工作原理工作原理qIGMP Snooping的作用的作用:vIGMP Snooping能使二层交换机将组播数据只朝需要接收的用户所在的端口转发，从而不会影响到其它的用户。发送的发送的Membership Report开始向该子网发送开始向该子网发送的组播数据的组播数据并不需要接收的并不需要接收的组播数据组播数据需要接收的组播数需要接收的组播数据据第第29页页IGMP Snooping工作原理工作原理q IGMP Snooping的工作过程的工作过程:发送的发送的Membership Report开

20、始向该子网发送的开始向该子网发送的组播数据组播数据需要接收的组需要接收的组播数据播数据根据收到的的根据收到的的Membership Report,生成组播生成组播MAC地址表地址表.MAC端口端口01-00-5e-05-05-051第第30页页IGMP Snooping工作原理工作原理q IGMP Snooping的工作过程的工作过程:MAC端口端口发送的发送的Leave Group向该子网发送的组向该子网发送的组播数据播数据不需要接收的组不需要接收的组播数据播数据01-00-5e-05-05-051停止向该子网发送停止向该子网发送的组播数据的组播数据第第31页页IGMP Snooping工作

21、原理工作原理q消息报告抑制问题消息报告抑制问题v如果主机收到了其他主机发出的Membership Report后,就抑制了自己的Membership Report的发送,这样的话就会造成交换机的组播MAC地址表里不会出现关于该主机所在的端口的转发信息.v在开启IGMP Snooping之后,交换机的CPU在收到Membership Report时,不会将Report报文转发到其他接口,这样其他主机就无法收到其他主机发出的Membership Report报文,不会产生消息报告抑制现象,从而保证交换机组播MAC地址表的完整.Membership Report抑制了抑制了Membership Re

22、port的发送的发送无法将相应端口添加到组播无法将相应端口添加到组播MAC表中表中第第32页页IGMP Snooping工作原理工作原理q取消消息抑制报告带来的问题取消消息抑制报告带来的问题q如果存在组播路由器如果存在组播路由器,但是由于但是由于IGMP Snooping抑制了消息报告抑制了消息报告,那么那么Membership Report报文报文将无法发送到组播路由器将无法发送到组播路由器,因此组播路由器将无因此组播路由器将无法将组播数据发送到相应的子网法将组播数据发送到相应的子网.q解决方法解决方法:采用路由连接口采用路由连接口,设置与路由器相连设置与路由器相连的端口为路由连接口的端口为

23、路由连接口需要接收的组需要接收的组播数据播数据发送的发送的Membership Report第第33页页IGMP Snooping工作原理工作原理qIGMP Snooping工作模式工作模式:vIVGL:在该模式下,各VLAN间的组播流是相互独立的.主机只能朝与自己处于同一个VLAN的路由连接口请求组播.vSVGL:在该模式下, 主机可以跨VLAN申请组播流.指定一个Multicast VLAN,在该VLAN收到的组播数据流可以向其他VLAN的主机转发.Vlan 10Vlan 20vlan 10的路由连接口的路由连接口第第34页页提纲提纲q组播综述组播综述qIGMP工作原理工作原理qIGMP

24、Snooping工作原理工作原理q组播路由协议组播路由协议q组播在实际工程中的应用组播在实际工程中的应用第第35页页组播路由协议组播路由协议q为什么需要组播路由协议为什么需要组播路由协议?需要接收的组播数需要接收的组播数据据发送着的组播发送着的组播数据数据从哪里能够得从哪里能够得到到224.5.5.5的的组播数据组播数据如何能够将如何能够将224.5.5.5的组播数据发送到网的组播数据发送到网络中有需求的地方络中有需求的地方发送的发送的Membership Report需要一种机制需要一种机制,可以让组播数据在网络中传输有接收需求的地方可以让组播数据在网络中传输有接收需求的地方第第36页页组播

25、路由协议组播路由协议q组播路由协议分类组播路由协议分类v分为域内组播路由协议及域间组播路由协议v域内的组播路由协议又分为密集模式与稀疏模式.域内组播路由协议主要PIM-DM,PIM-SM,DVMRP等协议.v我们在园区网中经常使用的域内组播路由协议为PIM-DM和PIM-SM.第第37页页组播路由协议组播路由协议q逆向路径转发逆向路径转发发送着的组播发送着的组播数据数据两个接口都收到了目的地址为两个接口都收到了目的地址为224.5.5.5,源地址为的组播源地址为的组播报文报文查找单播路由表查找单播路由表,去往的下一去往的下一跳接口是跳接口是S1,于是丢弃从于是丢弃从S2收收到的组播报文到的组播

26、报文.R1R2R3S1S2重复的组播数据重复的组播数据流流第第38页页组播路由协议组播路由协议qPIMqPIM(Protocol Independent Multicasting)独立独立于单播协议于单播协议,使用任意单播路由协议进行使用任意单播路由协议进行RPF检检查查.与其他的路由协议不同，与其他的路由协议不同，PIM不在路由器之不在路由器之间发送和接收路由更新信息。间发送和接收路由更新信息。qUDP端口号：端口号：103qPIM路由器组地址为：路由器组地址为：qPIM协议分为：协议分为：qPIM-DM协议无关组播协议无关组播-密集模式密集模式qPIM-SM协议无关组播协议无关组播-稀疏模

27、式稀疏模式第第39页页组播路由协议组播路由协议q剪枝与嫁接剪枝与嫁接v当组播路由器的某个接口RPF检查失败时,该路由器会从这个接口发出一个剪接报文,以通知邻居路由器不要再向它发送组播数据.发送着的组播发送着的组播数据数据R1R2R3S1S2RPF检查失败检查失败所连接的子网内没有所连接的子网内没有接收的需求接收的需求发送着的组播发送着的组播数据数据剪枝消息剪枝消息剪枝消息剪枝消息第第40页页组播路由协议组播路由协议q剪枝与嫁接剪枝与嫁接v嫁接报文正好与剪枝报文相反,它是用来通知上游路由器将组播报文转发给自己.发送着的组播数发送着的组播数据据R1R2R3S1S2S1接口接口down掉掉所连接的子

28、网内无接收的所连接的子网内无接收的需求需求发送着的组播发送着的组播数据数据嫁接消息嫁接消息所连接的子网内有接收所连接的子网内有接收的需求的需求嫁接消息嫁接消息第第41页页组播路由协议组播路由协议qPIM-DMqPIM-DM用于指导路由器如何将组播数据在网用于指导路由器如何将组播数据在网络中传输到有组播接收需求的地方络中传输到有组播接收需求的地方.qPIM-DM使用推使用推push模式将组播数据包扩模式将组播数据包扩散散flood到网络的每个角落。这种推模式是到网络的每个角落。这种推模式是一种使用蛮力将数据包传送到接收者的方法。一种使用蛮力将数据包传送到接收者的方法。如果网络中的每个子网都有接收

29、者，那么这种如果网络中的每个子网都有接收者，那么这种方法是高效的。方法是高效的。第第42页页组播路由协议组播路由协议qPIM-DM工作过程工作过程v扩散并剪枝组播源组播源所连接的子网内无接所连接的子网内无接收的需求收的需求所连接的子网内有接收所连接的子网内有接收的需求的需求所连接的子网内有所连接的子网内有接收的需求接收的需求R1R2R3R5R4R6剪枝剪枝置为修剪状态置为修剪状态pruneds1s2剪枝剪枝从两个接口都收到了组从两个接口都收到了组播报文播报文,在在S2上做上做RPF检检查失败查失败.第第43页页组播路由协议组播路由协议qPIM-DM工作过程工作过程v嫁接组播源组播源所连接的子网

30、内无接收的所连接的子网内无接收的需求需求R1R2R3R5R4R6s1s2所连接的子网内有接所连接的子网内有接收的需求收的需求嫁接嫁接第第44页页组播路由协议组播路由协议qPIM-DM工作过程工作过程v剪枝组播源组播源所连接的子网内有接收的所连接的子网内有接收的需求需求R1R2R3R5R4R6s1s2所连接的子网内有接所连接的子网内有接收的需求收的需求所连接的子网内有接收所连接的子网内有接收的需求的需求所连接的子网内无所连接的子网内无接收的需求接收的需求确认所连接子网内没有接收确认所连接子网内没有接收需求需求,但还有但还有R6需要从这里接收需要从这里接收数据数据,因此将不发送剪枝信息因此将不发送

31、剪枝信息给给R2所连接的子网内无接收所连接的子网内无接收的需求的需求确认所连接子网内没有接收需求确认所连接子网内没有接收需求,因此发送剪枝信息给因此发送剪枝信息给R3,同时将同时将相应端口置为修剪状态相应端口置为修剪状态收到收到R5的剪枝消息的剪枝消息,将响应将响应接口修剪接口修剪,并确认其他接口并确认其他接口都没有接收需求都没有接收需求,因此发送剪因此发送剪枝消息给枝消息给R1,并将相应的接口并将相应的接口修剪修剪剪枝剪枝剪枝剪枝收到收到R3的剪枝消息的剪枝消息,将相应将相应的接口修剪的接口修剪第第45页页组播路由协议组播路由协议qSPTvPIM-DM采用扩散与剪接的方式来构建组播路由表.v

32、PIM-DM形成的组播路由表呈现一种树型结构v我们通常称这种树型结构为SPT(Shortest Path Tree)最短路径树 组播源组播源R1R2R3R5R4R6R1R2R3R4R6R5组播源组播源第第46页页组播路由协议组播路由协议qSPTvSPT是以组播源为根构造的从根到所有接收者路径都最短的分布树。n优势:最短路径保证转发组播数据的网络时延最小 n劣势:路由器必须为每个组播源维护路径信息,开销过大.v在组播设计时,如果选用PIM-DM(SPT),那么组播源的数量、带宽情况、有组播接收需求的子网分布情况都应该成为设计者考虑的各种因素.第第47页页组播路由协议组播路由协议q组播路由器的组播

33、转发表项是怎么样的呢？组播路由器的组播转发表项是怎么样的呢？v单播：目的地址-下一跳n目的地址 下一跳v组播：组地址-下一跳？n在R4上会出现一个组地址有两个下一跳？组播源组播源R1R2R3R5R4R6第第48页页组播路由协议组播路由协议q 组播转发表项的形式组播转发表项的形式q 组播转发表项可以简单地理解为组播转发表项可以简单地理解为S，G，入口，出口集合，入口，出口集合,S代表代表组播源地址，组播源地址，G代表组播组地址，入口代表离组播源最近的接口代表组播组地址，入口代表离组播源最近的接口RPF检查通过的接口检查通过的接口,出口集合代表经过出口集合代表经过PIM协议计算后没协议计算后没有被

34、修剪掉的所有接口集合。有被修剪掉的所有接口集合。R1R2R3R4E0E0E0S1S2S2S1E0E1S1S2S，G，E0，S1,S2S，G，S1，E0S，G，S1，E0S，G，E0，E1第第49页页组播路由协议组播路由协议qPIM-SMqPIM-SM用于指导路由器如何将组播数据在网用于指导路由器如何将组播数据在网络中传输到有组播接收需求的地方。络中传输到有组播接收需求的地方。qPIM-SM使用一种拉使用一种拉pull模式来传送组播模式来传送组播数据包。只有包含活动接收者，并且接收者直数据包。只有包含活动接收者，并且接收者直接发送数据接收请求的网段才会收到数据。接发送数据接收请求的网段才会收到数

35、据。第第50页页组播路由协议组播路由协议qPIM-SM工作过程工作过程qPIM-SM与与PIM-DM不同，采用的是一种共享不同，采用的是一种共享树的机制。树的机制。qPIM-SM引入了一个非常重要的概念，引入了一个非常重要的概念，RPRendezous Point，会聚点。，会聚点。qRP的作用：所有的组播源在发送组播数据时，的作用：所有的组播源在发送组播数据时，与组播源相连的第一跳路由器都会把组播数据与组播源相连的第一跳路由器都会把组播数据发送给发送给RP，然后再由，然后再由RP把组播数据发送给有把组播数据发送给有接收需求的路由器，依次类推。接收需求的路由器，依次类推。第第51页页组播路由协

36、议组播路由协议qPIM-SM工作过程工作过程v组播源到RPR2R1R3R4R5RP组播源组播源检测到组播报文，查找检测到组播报文，查找组播组组播组G对应的对应的RP的的IP地址地址组播组组播组G将收到的组播报文封装在将收到的组播报文封装在单播报文中，目的地址为单播报文中，目的地址为RP的的IP地址地址根据单播路由表，将注根据单播路由表，将注册报文发给册报文发给RP注册报注册报文文第第52页页组播路由协议组播路由协议qPIM-SM工作过程工作过程qRP在收到单播注册报文后会做哪些动作呢？在收到单播注册报文后会做哪些动作呢？q当当RP上没有存在关于上没有存在关于*，G的转发表项，的转发表项，它将向

37、它将向R6返回一个注册暂停报文，以通知返回一个注册暂停报文，以通知R6不要再将组播报文封装在单播报文中发送，并不要再将组播报文封装在单播报文中发送，并且也不会建立到组播源的且也不会建立到组播源的SPTR2R1R3R4R5RP注册报注册报文文注册报注册报文文注册暂注册暂停停组播源组播源R6组播组组播组G注册暂注册暂停停第第53页页组播路由协议组播路由协议q PIM-SM工作过程工作过程q RP在收到单播注册报文后会做哪些动作呢？在收到单播注册报文后会做哪些动作呢？q 当当RP上存在上存在*，G的转发表项，的转发表项，RP将解封装单播报文，并将将解封装单播报文，并将组播报文从组播报文从(*，G)的

38、转发表项的出口集合中发送出去。的转发表项的出口集合中发送出去。q 向向R6发送发送PIM保存信息，以终止保存信息，以终止R6继续发送单播注册报继续发送单播注册报文。文。q 同时同时RP还会向源的方向发送一条还会向源的方向发送一条S,G的参加消息，形成的参加消息，形成与组播源之间的与组播源之间的SPT，按照这个，按照这个SPT从组播源接收组播数据。从组播源接收组播数据。R2R1R3R4R5RP组播源组播源注册报注册报文文注册报注册报文文加入信加入信息息R6组播组组播组G保留信保留信息息保留信保留信息息加入信加入信息息第第54页页组播路由协议组播路由协议qPIM-SM工作过程工作过程v接收者到RP

39、R2R1R3R4R5RP组播源组播源组播组组播组G接收者接收者创立创立(*,G)的转发表项，并将收的转发表项，并将收到到Membership Report的接口的接口加到出口集合中加到出口集合中,向向RP方向发出方向发出参加报文参加报文创立创立(*,G)的转发表项，并将收的转发表项，并将收到到(*,G)参加报文的接口加到出参加报文的接口加到出口集合中口集合中,将组播组将组播组G的数据从的数据从出口集合中发送出去出口集合中发送出去组播组组播组G创立创立(*,G)的转发表项的转发表项,将收到将收到(*,G)参加报文的接口加到出参加报文的接口加到出口集合中口集合中,向向RP方向发送参方向发送参加加(

40、*,G)报文报文第第55页页组播路由协议组播路由协议qPIM-SM工作过程工作过程v完整的PIM-SM过程R2R1R3R4R5RP组播组组播组G接收者接收者创立创立(*,G)的转发表项，并将收到的转发表项，并将收到Membership Report的接口加到出口的接口加到出口集合中集合中,向向RP方向发出参加方向发出参加(*,G)报文报文创立创立(*,G)的转发表项，并将收的转发表项，并将收到参加报文的接口加到出口集合到参加报文的接口加到出口集合中中,将组播组将组播组G的数据从出口集的数据从出口集合中发送出去合中发送出去,如果没有组播组如果没有组播组G的数据的数据,需等待组播源的注册需等待组播

41、源的注册.组播组组播组G组播源组播源R6组播组组播组G注册报注册报文文保留信保留信息息加入信加入信息息保留信保留信息息注册报注册报文文加入信加入信息息注册暂注册暂停停注册暂注册暂停停检测到组播报文，查找组播检测到组播报文，查找组播组组G对应的对应的RP的的IP地址地址将收到的组播报文封装将收到的组播报文封装在单播报文中，目的地在单播报文中，目的地址为址为RP的的IP地址地址根据单播路由表，将注册根据单播路由表，将注册报文发给报文发给RP不存在关于不存在关于(*,G)的的表项表项存在存在(*,G)的表项的表项,向组播源方向向组播源方向发送注册保存信息发送注册保存信息,并向组播源并向组播源发送参加

42、消息发送参加消息创立创立(*,G)的转发表项的转发表项,将将收到收到(*,G)参加报文的接口参加报文的接口加到出口集合中加到出口集合中,向向RP方方向发送参加向发送参加(*,G)报文报文第第56页页组播路由协议组播路由协议qPIM-SM工作过程工作过程v剪枝R2R1R3R4R5RP接收者接收者组播源组播源R6组播组组播组G组播组组播组G组播组组播组G不想接收不想接收GLeave将收到将收到leave报文的接口从报文的接口从(*,G)的转的转发表项中的出口集合中删除发表项中的出口集合中删除,发现发现(*,G)的的转发表项中的出口集合为空转发表项中的出口集合为空,于是向于是向RP方向发送一个剪枝消

43、息方向发送一个剪枝消息,将自己从共享将自己从共享树上修剪树上修剪剪枝消剪枝消息息剪枝消剪枝消息息将收到剪枝消息的接口从将收到剪枝消息的接口从(*,G)中中删除删除,发现发现(*,G)的转发表项中的出口的转发表项中的出口集合为空集合为空.向向G的组播源发送剪枝消息的组播源发送剪枝消息.剪枝消剪枝消息息剪枝消剪枝消息息将收到剪枝的接口从将收到剪枝的接口从(*,G)的转发的转发表项中的出口集合中删除表项中的出口集合中删除,发现发现(*,G)的转发表项中的出口集合为空的转发表项中的出口集合为空,于于是向是向RP方向发送一个剪枝消息方向发送一个剪枝消息,将自己从将自己从共享树上修剪共享树上修剪第第57页

44、页组播路由协议组播路由协议qPIM-SM工作过程工作过程v剪枝R2R1R3R4R5RP接收者接收者组播源组播源R6组播组组播组G组播组组播组G组播组组播组G不想接收不想接收GLeave将收到将收到leave报文的接口从报文的接口从(*,G)的转发的转发表项中的出口集合中删除表项中的出口集合中删除,发现发现(*,G)的的转发表项中的出口集合为空转发表项中的出口集合为空,于是向于是向RP方向发送一个剪枝消息方向发送一个剪枝消息,将自己从共享将自己从共享树上修剪树上修剪剪枝消剪枝消息息接收者接收者将收到剪枝消息的接口从将收到剪枝消息的接口从(*,G)的转发表的转发表项中的出口集合中删除项中的出口集合

45、中删除,发现发现(*,G)的转发表项中的出口集合不为空，的转发表项中的出口集合不为空，于是不向于是不向RP方向发送剪枝消息方向发送剪枝消息第第58页页组播路由协议组播路由协议q共享树共享树vPIM-SM形成的组播转发表通常被成为共享树结构.v共享树的根为RP,RP与组播源形成一个独立的SPT,网络中的所有组播组接收者都以RP为树根,接收各自的组播数据,形成一棵共享树.RPG组播源组播源SRP到到G组播源组播源S的的SPTG接收者接收者1G组播接收者组播接收者1-n都都以以RP为根为根G接收者接收者n不同的组播组可以对应不同的不同的组播组可以对应不同的RP第第59页页组播路由协议组播路由协议q共

46、享树共享树v共享树的优势和劣势:n优势:每个路由器上需要保存的状态数最少 .n劣势:每个组播接收者到组播源的路径可能不是最优的.v在组播设计时,如果选择PIM-SM作为组播路由协议的话,那么RP的性能以及位置将成为重要的考虑因素.第第60页页组播路由协议组播路由协议q共享树到共享树到SPT的切换的切换q设定一个阀值设定一个阀值,当接收到的组播流量超过这个阀当接收到的组播流量超过这个阀值时值时,路由器会向源发送一个路由器会向源发送一个(S,G)的参加消息的参加消息,以便要参加这个源的以便要参加这个源的SPT中中.R2R1R3R4R5RP接收者接收者组播源组播源R6组播组组播组G组播组组播组G组播

47、组组播组G接收到的组播流量超过设定的阀接收到的组播流量超过设定的阀值值,向向G的源的源S发送发送(S,G)的参加消的参加消息以建立息以建立SPTR4检测到检测到SPT和共享树在此别离和共享树在此别离,于是于是 向向RP方向发送剪枝消息方向发送剪枝消息,将自己从共享树中修剪掉将自己从共享树中修剪掉,创立创立(S,G)转发表项转发表项,向组播源方向发送参加向组播源方向发送参加消息消息剪枝消剪枝消息息将收到剪枝消息的接口将收到剪枝消息的接口从从(*,G)的出口集合中删的出口集合中删除掉除掉第第61页页组播路由协议组播路由协议qRP的产生的产生v通过静态指定n必须在所有的路由器上明确指定RP的地址n容

48、易存在单点故障,一旦配置的RP失效,组播将不可用vBSR动态学习第第62页页组播路由协议组播路由协议qBSR:BootStrap RouterqBSR是是RP的管理者，由的管理者，由BSR来收集和发布整个来收集和发布整个网络内的网络内的RP信息。信息。q多个候选多个候选BSRCandidate Bootstrap Router，C-BSR通过自举报文通过自举报文Bootstrap Message选举产生唯一公认的选举产生唯一公认的BSR。 qBSR周期性的向网络发送周期性的向网络发送BSR信息信息,以便所有候以便所有候选选RP知道知道BSR的存在的存在q所有侯选所有侯选RP将自己的信息单播给将

49、自己的信息单播给BSR.qBSR定期发送包含所有候选定期发送包含所有候选RP信息的信息的bootstrap报文给所有路由器报文给所有路由器.q所有的路由器根据相同的所有的路由器根据相同的HASH算法在本地算算法在本地算出一个出一个RP.第第63页页提纲提纲q组播综述组播综述qIGMP工作原理工作原理qIGMP Snooping工作原理工作原理q组播路由协议组播路由协议q组播在实际工程中的应用组播在实际工程中的应用第第64页页组播在实际工程中的应用组播在实际工程中的应用q园区网组播设计原那么园区网组播设计原那么:q如果需要接收组播的子网很多如果需要接收组播的子网很多,分布密集分布密集,并且并且园区网带宽资源充足园区网带宽资源充足,那么采取的组播路由协议那么采取的组播路由协议多为多为PIM-DM,反之可考虑反之可考虑PIM-SMq二层组播设计多采用二层组播设计多采用IGMP Snooping SVGL模模式式第第65页页组播在实际工程中的应用组播