IP组播-IPv6组播技术白皮书-D

1、，IP组播-IPv6组播技术白皮书IPv6组播技术白皮书杭州华三通信技术有限公司 HYPERLINK / 第 PAGE 9页，共9页IPv6组播技术白皮书关键词：IPv6，组播，MLD，PIM，Embedded RP，SSM缩略语英文全名中文解释DMDense Mode密集模式ICMPInternet Control Message Protocol互联网控制报文协议IGMPInternet Group Management Protocol互联网组管理协议MBGPMulticast Border Gateway Protocol组播边界网关协议MLDMulticast Listener Di

2、scovery组播侦听者发现协议MLD SnoopingMulticast Listener Discovery Snooping组播侦听者发现协议窥探MSDPMulticast Source Discovery Protocol组播源发现协议PIMProtocol Independent Multicast协议无关组播RPRendezvous Point汇集点SMSparse Mode稀疏模式SSMSource-Specific Multicast指定信源组播摘要：本文介绍了IPv6组播地址和IPv6组播协议等技术要点。缩略语：目 录 HYPERLINK l _bookmark0 概述 HY

3、PERLINK l _bookmark0 3 HYPERLINK l _bookmark0 IPv6组播技术实现 HYPERLINK l _bookmark0 3 HYPERLINK l _bookmark0 IPv6组播地址 HYPERLINK l _bookmark0 3 HYPERLINK l _bookmark0 IPv6组播地址格式 HYPERLINK l _bookmark0 3 HYPERLINK l _bookmark1 永久分配的IPv6组播地址 HYPERLINK l _bookmark1 4 HYPERLINK l _bookmark2 基于单播前缀的IPv6组播地址 H

4、YPERLINK l _bookmark2 5 HYPERLINK l _bookmark3 内嵌RP地址的IPv6组播地址 HYPERLINK l _bookmark3 6 HYPERLINK l _bookmark4 IPv6 SSM组播地址 HYPERLINK l _bookmark4 7 HYPERLINK l _bookmark4 IPv6组播MAC地址 HYPERLINK l _bookmark4 7 HYPERLINK l _bookmark5 IPv6组播协议 HYPERLINK l _bookmark5 8 HYPERLINK l _bookmark5 组播组管理协议 HYP

5、ERLINK l _bookmark5 8 HYPERLINK l _bookmark5 组播路由协议 HYPERLINK l _bookmark5 8 HYPERLINK l _bookmark6 参考文献 HYPERLINK l _bookmark6 9概述作为IPv4协议的替代，IPv6协议使用128位的地址结构解决了IP地址不足的问题， 同时对一些特性进行了优化处理。出现于IPv4时代的组播技术，由于其有效解决了单点发送、多点接收的问题，实现了网络中点到多点的高效数据传送，能够大量节约网络带宽、降低网络负载，因此在IPv6中的应用得到了进一步的丰富和加强。IPv6组播与IPv4组播的最

6、大不同在于IPv6组播地址机制的极大丰富，而其它诸如组成员管理、组播报文转发以及组播路由建立等与IPv4组播基本相同。因此，本文将重点介绍组播地址对IPv6的支持情况；对于IPv6组播协议，只对其与IPv4组播协议的异同进行大致的介绍。IPv6组播技术实现IPv6组播地址在介绍IPv6组播地址之前，先简单回顾一下IPv6的地址结构：IPv6地址的长度为128 比特，由使用冒号分隔的八节 16 比特的十六进制数表示，例如： FEDC:BA98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210。IPv6组播地址格式IPv6组播地址用来标识一组接口，一般这些接口属于不同的节点。一个节点可能

7、属于0到多个组播组。发往组播地址的报文被组播地址标识的所有接口接收。图1 IPv6组播地址格式IPv6组播地址的格式如图 HYPERLINK l _bookmark0 1所示，其中各字段的含义如下：0 xFF：最高 8 比特为 11111111，标识此地址为组播地址。Flags：4 比特。如 HYPERLINK l _bookmark1 图 2所示，Flags字段中各位的取值如下：图2 Flags字段格式最高位为保留位，必须为 0。R 位取 0 表示非内嵌 RP 的组播地址；取 1 则表示内嵌 RP 的组播地址，此时 P、T 位也必须置 1。P 位取 0 表示非基于单播前缀的组播地址；取 1

8、则表示基于单播前缀的组播地址，此时 T 位也必须置 1。T 位取 0 表示永久分配组播地址；取 1 则表示非永久分配的组播地址。Scope：4 比特。用来标识此组播组的应用范围，其取值及含义如 HYPERLINK l _bookmark1 表 1所示。表1 Scope字段的取值及其含义取值含义0、3、F保留（reserved）1接口本地范围（interface-local scope）2链路本地范围（link-local scope）4管理本地范围（admin-local scope）5站点本地范围（site-local scope）6、7、9D未分配（unassigned）8机构本地范围（o

9、rganization-local scope）E全球范围（global scope）Group ID：112 比特，组播组标识号。用来在由 Scope 字段所指定的范围内唯一标识组播组，该标识可能是永久分配的或临时的，这由 Flags 字段的 T 位决定。永久分配的IPv6组播地址根据RFC 4291，目前已被永久分配的IPv6组播地址如表 HYPERLINK l _bookmark1 2所示。表2 永久分配的IPv6组播地址名称地址说明保留组播地址FF0 x:不能分配给任何组播组所有节点组播地址FF01:1（节点本地）FF02:1（链路本地）-名称地址说明所有路由器组播地址FF01:2（节

10、点本地）FF02:2（链路本地）FF05:2（站点本地）-被请求节点组播地址FF02:1:FFxx:xxxx由在被请求节点单播或任播地址的低24 位前增加地址前缀FF02:1:FF00:/104 而得，如4037:01:800:200E:8C6C对应于FF02:1:FF0E:8C6C 说明： HYPERLINK l _bookmark1 表 2中的x代表 0F的任意一个十六进制数。基于单播前缀的IPv6组播地址RFC 3306中规定了一种动态分配IPv6组播地址的方式基于单播前缀的IPv6组播地址。这种IPv6组播地址中包含了其组播源网络的单播地址前缀，通过这种方式分配全局唯一的组播地址。图3

11、 基于单播前缀的IPv6组播地址格式基于单播前缀的IPv6组播地址的格式如图 HYPERLINK l _bookmark2 3所示，其中各字段的含义如下：Flags 字段的 R 位置 0，P、T 位则分别置 1，表示基于单播前缀的组播地址。Reserved：8 比特。保留字段，必须为 0。Plen：8 比特。表示网络前缀的有效长度（单位为比特）。Network prefix：64 比特。表示该组播地址所属子网的单播前缀，有效长度由 Plen 字段指定。Group ID：缩短为 32 比特，含义不变。 说明：其它字段的介绍请参见“ HYPERLINK l _bookmark0 2.1.1 HYP

12、ERLINK l _bookmark0 IPv6 组播地址格式”一节。例如：单播前缀为3FFE:FFFF:1:/48 的网络分配基于单播前缀的组播地址为FF3x:30:3FFE:FFFF:1:/96（x表示任意合法的Scope）。内嵌RP地址的IPv6组播地址地址格式嵌入式RP（Embedded RP）是IPv6 PIM中特有的RP发现机制，该机制使用内嵌RP地址的IPv6组播地址，使得组播路由器可以直接从该地址中解析出RP的地址。图4 内嵌RP地址的IPv6组播地址格式如 HYPERLINK l _bookmark3 图4所示，内嵌RP地址的IPv6组播地址使用基于单播前缀的IPv6组播地址

13、格式， 其中各字段的含义如下：Flags 字段的 R、P 和T 位均置 1，表示内嵌 RP 地址的组播地址。Reserved：4 比特。保留字段，必须为 0。RIID：4 比特。表示 RP 地址的接口 ID。Plen：8 比特。表示 RP 地址前缀的有效长度（单位为比特）。Network prefix：64 比特。表示 RP 地址前缀，有效长度由 Plen 字段指定。Group ID：缩短为 32 比特，含义不变。 说明：其它字段的介绍请参见“ HYPERLINK l _bookmark0 2.1.1 HYPERLINK l _bookmark0 IPv6 组播地址格式”一节。计算规则内嵌于I

14、Pv6组播地址中的RP地址的计算规则如下：先将 IPv6 组播地址 Network prefix 字段的前 Plen 位作为 RP 地址的网络前缀；再将 IPv6 组播地址 RIID 字段填充到 RP 地址的最低 4 位；最后，将 RP 地址的所有剩余位补 0。图5 嵌入式RP计算举例例如：对于IPv6组播地址FF7E:F40:2001:DB8:BEEF:FEED:1234，内嵌于其中的RP地址的前缀为Network prefix字段的前Plen（这里为0 x40 = 64 bits）位，最低4 位与RIID字段同为0 xF，其余位均为0 HYPERLINK l _bookmark4 ，如图5

15、所示。应用举例假设网络管理员想在2001:DB8:BEEF:FEED:/64网段中设置RP，则内嵌RP地址的IPv6 组播地址为FF7x:y40:2001:DB8:BEEF:FEED:/96 ，可分配32 比特的Group ID，内嵌于其中的RP地址为2001:DB8:BEEF:FEED:y/64。如果网络管理员想在IPv6组播地址中保留更多可分配的Group ID，可以选择更短的RP地址前缀：譬如取Plen = 0 x20 = 32 bits，则此时内嵌RP地址的IPv6组播地址为FF7x:y20:2001:DB8:/64，可分配64比特的Group ID，内嵌于其中的RP地址为2001:D

16、B8:y/32。 说明：本节中的 x 表示任意合法的 Scope，y 代表 1F 的任意一个十六进制数。IPv6 SSM组播地址IPv6 SSM组播地址也使用基于单播前缀的IPv6组播地址格式，其中的Plen字段和Network prefix字段均取0。按照这个规定，IPv6 SSM组播地址范围为FF3x:/32（x 表示任意合法的Scope）。IPv6组播MAC地址IPv6组播MAC地址以0 x3333开头，低32位为IPv6组播地址的低32位，最终形成48比特的组播MAC地址。如 HYPERLINK l _bookmark5 图6所示，IPv6组播地址FF1E:F30E:101所对应的组播

17、MAC地址为33-33-F3-0E-01-01。图6 IPv6组播地址的MAC地址映射举例IPv6组播协议IPv6支持的组播协议包括MLD、MLD Snooping、IPv6 PIM和IPv6 MBGP等。组播组管理协议MLD协议源自IGMP协议MLDv1对应于IGMPv2，MLDv2对应于IGMPv3。与IGMP协议采用IP协议号为2的报文类型不同，MLD协议采用ICMPv6（IP协议号为58）的报文类型，包括MLD查询报文（类型值130）、MLDv1报告报文（类型值131）、MLDv1离开报文（类型值132）和MLDv2报告报文（类型值143）。MLD协议与IGMP协议除报文格式不同外，协

18、议行为完全相同。 同样地，MLD Snooping与IGMP Snooping协议也基本相同。组播路由协议IPv6 PIM协议与IPv4 PIM协议除报文中IP地址结构不同外，其它协议行为基本相同，IPv6 PIM也支持SM、DM和SSM这三种模式。IPv6 PIM发送链路本地范围的协议报文（包括PIM Hello、Join-Prune、Assert、Bootstrap、Graft、Graft-Ack和State-refresh报文）时，报文的源IPv6地址使用发送接口的链路本地地址；IPv6 PIM发送全球范围的协议报文（包括Register、Register-Stop和C-RP Advertisement报文）时，报文的源IPv6地址使用发送接口的全球单播地址。IPv6组播并不支持MSDP协议，如果需要接收来自其它IPv6 PIM域的组播数据，有以下两种实现方式：通过其它方式（譬如广告等）直接获取其它 IPv6 PIM 域内的组播源地址，使用 IPv6 PIM-SSM 发起指定源组的加入；使用嵌入式 RP 机制，通过嵌入 RP 地址的 IPv6 组播地址来获取其它 IPv6 PIM 域内的 RP 地址，向其它域内的 RP 发起组加入。对于域间IPv6组播路由信息的传递，则可以使用IPv6的MBGP协议，其与IPv4的MBGP协议也基本