组播学习笔记

1、组播学习笔记一、基础知识1、组播的概念：使用组播的好处：一个源可以利用组播向多个目标发送数据（如：IGP的无类路由协议使用的组播）使用组播可以节省带宽和设备的cost组播的缺点：组播是基于UDP发送的。（数据层面）2、RTP（real-time transport protocol）：实时传输协议，因为组播是基于UDP的，其传输是无序的，为了解决接受数据时有序的，就需要对数据的实时传输。3、由于是基于UDP的所以他的传输和UDP一样都是尽力的传输。没有拥塞避免机制。因为是无序传输，需要利用RTP来解决。在冗余拓扑中，可能让接受者收到多个一样的报文，可以通过PIM来解决。4、组播应用的类型，a、

2、1对多 b、多对多（视频会议）c、多对15、组播的专用名词。First-hop：第一跳路由器 Last-hop：最后一跳路由器IGMP：典型的个人和路由器之间沟通的协议。6、PIM：协议无关的组播，即和运行的IGP没有关系。7、ip地址的分类回顾：A类：0127 B类：128191 C类：192223 D类：224239 其中D类是组播地址，不能被配置在设备的接口上。在A类地址中127是被保留的特色地址，也就是我们常用的本地环回地址。8、组播地址不能被当做源地址，只能被当做目标地址。9、组播地址的细分：AB保留的公网组播地址SSM（source specific multicast）指定源的组

3、播（在CCSP中会涉及）这种协议时PIM的高级协议（232.0.0.0232.255.255.255）GLOP地址（233.0.0.0233.255.255.255）就是申请一个BGP的AS号会送一段组播地址，这段地址就是GLOP地址。这个地址是可以根据AS号来算出来的，如下所示：如果AS：64521，那么所得组播地址是？1、将64521转化成十六进制的数FC092、将FC09从中间断开得到FC 09 3、将FC和09 分别转化成两个十进制的数得到252 94、分别将这两个数字放在GLOP地址的第二位和第三位。就得到基于本的地址C10、典型的私有地址的使用：发向所有的主机和路由器发向所有的路由

4、器OSPF向所有路由器发送路由信息使用的组播地址。OSPF中MA网络，发向DR使用的组播地址RIPv2EIGRPPIM发送hello包的组播地址二、IGMP协议1、IGMP的定义：（ internet group management protocol） internet组管理协议，本协议有三个版本V1、V2、V3、这里我们重点学习V2。IGMP是封装在IP包里面的，这里IGMP的协议号是。IGMPv1的数据包模型：2、IGMPv1：他有两种报文；（1）、查询包，由最后一跳路由器发送，查询有哪些组员（每60秒发一次，发送的组播地址是：224.0.0.2）查询报文的目标地址和组地址（2）、rep

5、ort包，由主机发送，说明加入了某个组。他的目标地址和组地址分别是：D：224.1.1.1 G：224.1.1.1 如左所示：其目标和组地址都一样，这是因为通过路由器向下发送查询报文，主机收到该报文后，会向路由器发送report报文来回复，而发送的report的报文由本地主机运行的应用程序而决定加入什么样的组，故而确定了组地址。而用本地的组地址作为发送report包的目的地址。则是有两方面的优点：使用组地址作为report报文的目标地址，可以将报文发给网关路由器和加入同一个组的PC，这时，所有的PC都会以这个地址来发report报文，而相同的报文会被抑制掉，从而只发一个相同的report报文给

6、网关路由器。（3）离组消息：在180S内发送三次查询包，如果一直没有收到该组的report回复报文，则意味这该组自动解散。最后一跳路由器清除该组相关表项。（缺点是在180s内还在转发组播消息）3、IGMPv2：版本2相对于版本1的常规查询和report新增了2中报文。其解决了版本1在180s内仍然转发组播消息的问题。IGMPv2的四种报文1、常规查询，和版本1一样； 2、report报文和版本1一样。 3、group-specific query 指定组的查询。4、leave group massage 离组消息。在最后一跳路由器冗余的情况下会出现查询者的选举，既在这样的一个网络下会出现que

7、rier的选举，其选择的原则是选取IP地址小的设备作为查询者。由于（路由器和PC都接收）所以在查询的过程中就会选出来查询者。（在版本1 中也存在这样的选路，而在版本1 中则使用的是PIM来选择DR选出的DR就充当了查询者）当查询者down了之后，非查询者在120S之内没有收到查询者的查询，那么非查询者就会充当查询者。4、IGMPv2的报文格式：（右图）5、离组报文，其发送离组消息的目标地址是：224.0.0.1.group 地址是：就是原有的group地址6、当查询者收到了这个的离组报文后，路由器就会发送一个指定组的查询报文。发送指定组的查询报文后，路由器会等待，如果没有收到这个组的repor

8、t报文，那么路由器就会删除这个组的所有表项。到目前为止，离组完成。如果PC收到指定查询，那么PC就会马上发送一个report的报文。7、在路由器上面启用组播路由协议：全局下#ip mlticast-routing 在接口下运行PIM协议：# ip pim sparse-mode 查看谁是查询者以及相关信息：show ip igmp interface Debug ip igmp 可以详细的看看离组的过程。查看组员信息：show ip igmp groups三、二层的组播地址1、mac地址：mac地址是一个48位。其前24位是需要申请的，简称是OUI .后24位是厂家自己任意指定的。2、理论上组

9、播地址有2的28次方个组播地址。因为前四位是固定的。3、在一个需要运行组播的网络中，当数据进行封装的时候，在IP报文前面会封装以太网包头，在分装以太网包头的时候，需要有源和目标mac地址。当然，封装的时候源mac地址就是该报文出去的以太网口的mac地址，那么目标mac地址就需要和运行的组播地址进行换算了，其换算的方法是：首先，这个目标mac地址的前25为是确定的，既：01-00-5e-0（0是固定的）后面的23为是自己分配的。其次，将本组的组播地址转换成二进制，取后23位直接放在前面的25位后面，这就得到了我们需要的目的mac地址。那么着就意味着我们有32个组播地址对应了一个组播数据包的目标m

10、ac地址。就有可能有32个组播地址映射到了一个mac地址。4、当一个交换机接受到一个组播地址或者广播地址的数据包时，就会向所有属于同一个vlan的接口泛红这个数据，但是在在实际工程中为了减少不必要的组播泛红到其他的链路上去，这时就有了IGMP snooping 协议和思科私有的cisco group management protocol （CGMP）协议。5、IGMP snooping：他是一个业界标准，其只需要在交换机上面做就可以解决问题。 原理：默认的一台交换机只可以将包拆到mac地址就可以转发了，但是IGMP snooping之后就可以将包拆到三层的iip地址。当PC加入一个组之后会发

11、送report 报文，而且目标ip地址和组ip地址是一样的，如果这个交换机启用的IGMP snooping 功能，他就会把这个报文截获下来，这时，就会将截获来的报文的组地址和接口就会有一个映射表。当交换机接受来的组播报文，就只会向有映射的接口发送。而不会向所有本vlan的接口发送。 全局下：#iip igmp snooping vlan 1 针对vlan1 开启snooping 。不加vlan的话就是针对所有的vlan都开启snooping。 查看交换机上IGMP snooping 表项：#show ip igmp snooping group 6、CGMP：需要交换机和路由器的一个协同工作。

12、（思科私有的） 原理： PC向路由器发送report报文，当交换机和路由器都启用了CGMP功能后，report报文会直接透传交换机发送给路由器。而路由器会截获report报文的目标mac地址和源mac地址作为GDA（group destination address 组的目标地址）和USA（unicast source address单播的源mac地址 ）封装成CGMP报文，再将CGMP报文发送给交换机，交换机就有了这个表项。既一个PC的mac地址和一个组播mac地址的映射表项。当交换机收到一个224.1.1.1 的组播数据，数据转发时的目标mac地址就变成GDA了，交换机收到这个数据包之后就

13、会向和GDP mac地址映射表项的USA mac地址的接口区转发。开启交换机cgmp 全局#cgmp；开启路由器cgmp 接口下#ip cgmp（运行多播协议和PIM）四、组播路由协议PIM（协议无关的组播协议）单播路由协议和组播路由协议的区别：单播路由是决定数据时从哪（走哪）出去的一种协议；而组播路由协议则是决定数据时从哪个接口进来的一种协议（既防止接受重复报文；既路由器接收一个组播报文只可能有一个接口）1、RPF(reverse path forwarding )反向路径转发，把路由器的包的进入接口称之为RPF接口，一个路由器只有一个RPF接口。2、RPF校验：如右图所示：当路由器接收到一

14、个源地址为151.10.3.21的组播数据的时，路由器会做RPF校验，这时，路由器会找自己的单播路由表，来查找源151.10.3.21的路由，在右图所示的例子中，查找的结果是从s1口出去的，而组播数据时从s0口进来的，这是RPF校验失败。3、当最后一跳路由后面有负载均衡的链路时，这时候选举RPF接口的办法是，在校验的时候：、优选与到达源地址路由条目的最短路由管理距离（多个路由协议）的接口；、如果以上是一样的，那就选择最小metric的哪条链路的接口；3、如果若果metric值一样，那就选择较大的IP地址的那个接口作为RPF接口。4、当我们需要基于组来做组播的负载分担的时候，可以写一条组播的静态

15、路由来干扰个别流量的的走向。全局下#ip mroute 1.1.1.1 255.255.255.255 +入接口（其中1.1.1.1 255.255.255.255是发送组播数据的源地址。入接口就是本地路由器上的组播数据进入的接口）组播的静态路由的AD是05、组播中的两棵树 A、source rooted：源树（SPT） 原理：当一个网络中有多个组播数据源的时候，每个源会在这个网络中生成一棵树，这时就会在本地产生一个表项（组播路由表）他会标识出这个组播数据流量是从哪个接口进来的，要从哪个接口出去。运SPT的缺点是：占用路由器的cost。优点是：源到达接受者是最优的。 B、shared tree

16、s：共享树（RPT） 原理：当有多个组播数据源的时候，在网络中指定一个RP路由器，这时，所有的组播数据流量都发向RP设备，然后，网络中以RP为源树，来形成一棵树，这个模型是一个分段模型，在RP以前还是源树，在RP以后就是共享树了。6、PIM的两种模式。 1、sparse mode：稀疏模式 2、dense mode：密集模式；（有组播流量才能够形成树形结构）所谓的密集模式就是接受者非常多。使用的模式是push模式，使用的树是spt树，其运行原理：当源路由器有组播数据流量向下发的时候，第一跳路由器会将流量发向所有的最后一跳路由器，一旦组播流量泛洪完成后，每台设备上就会产生一个表项（S,G），如果

17、有的最后一跳设备上面没有接受者，那么就会发送一个pruning 包，当源树的根收到pruning包之后就会修剪掉没有接受者的设备的组播表项。到了这个时候，组播流量就只向有接受者的最后一跳设备发送，在这个过程完成后，每三分钟会泛洪一次组播流量，也会在进行一次修剪。如此，循环这个过程。（如果，网络在接受者比较多，那么这种模式就比较好。） 3、PIM的工作原理：当两台设备的接口都运行PIM的sparse或者dense模式，就开始建立邻居，发hello包，30s发送一次，hold时间是105s ，（在IGMPv1中选举查询者就是在这个过程中进行的，选举规则是：先比接口优先级，再比接口的地址较高）、当邻

18、居建立成功后，可以使用命令show ip pim neighbor 查看。这时会看到这个表有三个状态属性，如下图所示：Dense mode 的配置： 首先，在设备上面需要配置的设备上面启IGP路由，为了防止RPF校验失败；其次，开启设备的组播路由功能，全局下#ip multicast-routing最后，在所有转发组播流量的接口下配置PIM模式#ip pim dense-mode（在ping组播地址的时候，要是没有回包，很有可能是接受者的最后一跳路由器没有回去的路由） 5、在PIM中修改接口的优先级#ip pim dr-priority+优先级 6、查看组播路由表：#show ip mrout

19、e，在查看组播路由器的路由表的时候后面的flags位的字母分别表示：D-表示运行的是dense模式；S表示运行的是sparse模式；T表示SPT位置位了，表示组播数据已经从形成好的源树开始转发。 7、组播中的通用规则： A、当组播运行的时候，其路由表中产生一个（S,G）就会自动产生一个（*，G）；但是在dense 模式下（*,G）不做组播数据转发 8、sparse 模式：稀疏模式，其使用了pull模式来转发组播流量，其用到了SPT树和RPT树。这种模式只要有了接受者就会形成树形结构。 原理：（右图为例）在运行sparse模式之前，在网络中选取一个RP，当接受者加入一个组之后，连接接受者的的最后

20、一跳设备会向RP发出一个（*，G）的join包，此时，RP到达最后一跳路由器，这棵树（RPT）就形成了，让RP知道有接受者。在这个过程中从RP路由器到最后一跳路由器都会形成一个（*，G）的表项；当第一跳路由器接收到组播流量的时候，会向RP用单播发送一个register报文（S,G），register报文里面IP包头之后封装的是PIM信息，目的是查看RP上面有无该组的组员。这时，有两种情况，如果有的话，那么就直接把这个register包解封装，就按照正常的组播流量向下走；然后，RP会向第一跳路由器发送一个join信息（S,G），因为所有的组播流量都封装在一个单播数据包中，最终需要通过组播路由表来

21、转发，当第一跳路由器收到后形成spt树。组播流量就会通过spt发个RP，再通过RPT发给接收者。这时，第一跳路由器仍在向RP发送单播register报文，为了抑制这种现象，RP就会向第一跳路由器就会以单播的形式向第一跳路由器发送一个 （S,G）register stop报文，来禁止第一跳路由器单播发送register（S,G）报文。 如果在第一跳路由器发送register报文的时候，RP路由器上没有接收者的信息，那么就会直接向第一跳路由器发送register stop 报文，将组播流量在第一跳设备上面丢掉。 9、在运行sparse模式的时候，设备会自动运行switchover，当最后一跳路由器在从RP接收到组播流量的时候，最后一跳路由器就会向源发送一个(S,G)join的报文，这时就自己切换到最短路径了，切换的筏值是看组播的速率0kbps，当组播流量的速率大于0kbps就会向SPT转换。（默认切换）要使得不切换需要在最后一跳路由器上面配置：#ip pim spt-threshold infinity 配置：和dense 模式的配置一样，只不过命令行不一样；RP的配置：1、静态配置（一般使用