1、n 第一节第一节 组播概述组播概述n 第二节第二节 组播实现技术介绍组播实现技术介绍n 第三节第三节 IGMP协议协议n 第四节第四节 PIM-DM协议协议n 第五节第五节 PIM-SM协议协议目录目录2单播、广播与组播单播、广播与组播3单播与组播实现点对多点传输比较单播与组播实现点对多点传输比较4多媒体会议多媒体会议5数据分发数据分发6实时数据组播实时数据组播7游戏游戏8组播技术的特点组播技术的特点n 第一节第一节 组播概述组播概述n 第二节第二节 组播实现技术介绍组播实现技术介绍n 第三节第三节 IGMP协议协议n 第四节第四节 PIM-DM协议协议n 第五节第五节 PIM-SM协议协议目
2、录目录10组播体系结构组播体系结构11组播地址组播地址12常用的保留组播地址常用的保留组播地址 D类地址范围含义224.0.0.0基准地址（保留）224.0.0.1所有主机的地址224.0.0.2所有组播路由器的地址224.0.0.3不分配224.0.0.4DVMRP路由器224.0.0.5OSPF路由器224.0.0.6OSPF DR224.0.0.7ST路由器224.0.0.8ST主机224.0.0.9RIP-2路由器D类地址范围含义224.0.0.10IGRP路由器224.0.0.11活动代理224.0.0.12DHCP服务器/中继代理224.0.0.13所有PIM路由器224.0.0.
3、14RSVP封装224.0.0.15所有CBT路由器224.0.0.16指定SBM224.0.0.17所有SBMS224.0.0.18VRRP13IP地址到地址到MAC地址的映射地址的映射14端主机系统对组播的处理端主机系统对组播的处理lMedia Access Control，端主机系统根据目的MAC来判断是否处理接收到以太网帧；l端主机系统在数据链路层维护一张接收列表，包含：单播地址：如单播地址：如00-e0-fc-00-00-06，第一字节最低，第一字节最低位为位为0广播地址：广播地址：48位全位全1 ff-ff-ff-ff-ff-ffl接收列表中可能还包含：组播地址：如组播地址：如 0
4、1-00-5e-0a-0a-0a ，第一字节最低，第一字节最低位为位为1接收列表：接收列表：00e0.fc00.0006ffff.ffff.ffff目的目的MACMAC为为01-00-5e-01-00-5e-0a-0a-0a0a-0a-0a的数据帧我能的数据帧我能处理吗？处理吗？15无组播功能交换机转发组播数据报无组播功能交换机转发组播数据报16二层交换机组播功能实现二层交换机组播功能实现17组播的三层转发组播的三层转发18例子：例子：RPF检查检查19进一步观察：进一步观察：RPF检查失败检查失败20进一步观察：进一步观察：RPF检查成功检查成功21组播树源树组播树源树组播转发项：（ S，G
5、，Upstream interface，Downstream interface list） S 源地址G 组地址Upstream interface 入接口Downstream interface list 出接口列表22组播树源树组播树源树组播转发项：（ S，G，Upstream interface，Downstream interface list） S 源地址G 组地址Upstream interface 入接口Downstream interface list 出接口列表23组播树共享树组播树共享树RPRPPIMPIM汇聚点汇聚点组播转发项：（ *，G，Upstream interf
6、ace，Downstream interface list） * 任何源地址G 组地址Upstream interface 入接口Downstream interface list 出接口列表24不同组播树的特征不同组播树的特征l组播源树（最短路径树）对应每个源存在一颗组播树，占用内存较多，对应每个源存在一颗组播树，占用内存较多，但路径最优，延迟最小但路径最优，延迟最小l 组播共享树对应每个对应每个RP存在一颗组播树，占用内存较少，存在一颗组播树，占用内存较少，路径不是最优的，引入额外的延迟路径不是最优的，引入额外的延迟n 第一节第一节 组播概述组播概述n 第二节第二节 组播实现技术介绍组播实
7、现技术介绍n 第三节第三节 IGMP协议协议n 第四节第四节 PIM-DM协议协议n 第五节第五节 PIM-SM协议协议目录目录26IGMP因特网组管理协议因特网组管理协议27IGMP v1报文格式报文格式lVer：版本。表明IGMP版本，在IGMP v1中为1。lType：类型。IGMP类型为1说明是组播路由器发送的组成员查询消息；类型为2说明是主机发送的组成员报告消息。lUnused：未使用。发送时被置为0，接收时忽略此字段。lGroup Address：组播组地址。组地址为D类IP地址。在查询消息中组地址设置为0，在报告消息中组地址为要参加的组地址。 0 1 2 30 1 2 3 4 5
8、 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 28IGMP v2报文格式报文格式lType：报文类型。包括成员查询；版本1成员报告；版本2成员报告；离开消息。lMax Resp Time：最大响应时间。实际中响应时间是配置值范围（125秒）内的一个随机值。缺省为10秒。lGroup Address：组播组地址：在普遍查询中为0.0.0.0；特定组查询和报告消息中为相应的组播地址。 0 1 2 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 129IGMP v
9、3报文格式报文格式 0 1 2 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 Type为为0 x11表示组成员查询消息表示组成员查询消息 30IGMP v3报文格式报文格式Type为为0 x22表示组成员报告消息表示组成员报告消息 0 1 2 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 31IGMP v3报文格式报文格式 0 1 2 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2
10、3 4 5 6 7 8 9 0 1Group Record格式格式 32IGMP中路由器、主机动作中路由器、主机动作33IGMP中路由器、主机动作中路由器、主机动作主机发送IGMP Report消息加入某个组HostAHostCHostBEthernet我要加入我要加入225.1.1.1225.1.1.1这个组！这个组！34IGMP中路由器、主机动作中路由器、主机动作路由器周期性地向路由器周期性地向224.0.0.1发送普遍查询发送普遍查询HostAHostCHostBEthernet我要查询还我要查询还有没有组播有没有组播成员？成员？ 主机发送特定组主机发送特定组(225.1.1.1)的报告
11、的报告组的其他成员监听到报告后抑制报告发送组的其他成员监听到报告后抑制报告发送35IGMP中路由器、主机动作中路由器、主机动作HostAHostCHostBEthernet我要离开我要离开225.1.1.1225.1.1.1这个组！这个组！主机向主机向224.0.02发送离开组消息（包含离开的组）发送离开组消息（包含离开的组）路由器向这个组（路由器向这个组（225.1.1.1）发送特定组查询发送特定组查询发送两次特定组查询后没有收到响应报告发送两次特定组查询后没有收到响应报告组组225.1.1.1超时（离开）超时（离开）我要查询该组我要查询该组还有没有组播还有没有组播成员？成员？36IGMP中
12、共享网段路由器动作中共享网段路由器动作37报告抑制过程报告抑制过程38IGMPv2报文格式报文格式39IGMP三版本比较三版本比较40版本版本1与版本与版本2兼容处理兼容处理41IGMP窃听建立和维护组窃听建立和维护组42IGMP Spoofing43IGMP的高级应用的高级应用IGMP ProxyMRAMRBEth0/0Eth0/1Eth0/033.33.33.133.33.33.222.22.22.1外部网络末梢网络普遍组普遍组/特定组查询消息特定组查询消息IGMP加入加入/离开消息离开消息44配置命令配置命令n 第一节第一节 组播概述组播概述n 第二节第二节 组播实现技术介绍组播实现技术
13、介绍n 第三节第三节 IGMP协议协议n 第四节第四节 PIM-DM协议协议n 第五节第五节 PIM-SM协议协议目录目录46组播路由协议的类型组播路由协议的类型l密集模式（Dense-mode）使用使用“推推”（Push）模型）模型组播数据整网络的泛滥（组播数据整网络的泛滥（Flood）下游不想接收则剪枝（下游不想接收则剪枝（Prune）泛滥、剪枝、泛滥、剪枝泛滥、剪枝、泛滥、剪枝周而复始周而复始 (通常通常3分钟折腾一次分钟折腾一次)l稀疏模式（Sparse-mode）使用使用 “拉拉”（Pull）模型）模型组播数据只发送到有需要的地方组播数据只发送到有需要的地方有显式的加入（有显式的加入
14、（Join）过程）过程我先给你，你可我先给你，你可以不要啊！以不要啊！你要了，我才你要了，我才给你！给你！47组播路由协议概述组播路由协议概述48协议无关组播协议无关组播PIM49PIM-DM概述概述l 协议无关组播（Protocol Independent Multicast）支持所有的单播路由协议支持所有的单播路由协议: 静态路由、静态路由、RIP、 OSPF、IS-IS、BGP，总之了，单播路由是什么，总之了，单播路由是什么都没关系。都没关系。使用逆向路径转发（使用逆向路径转发（RPF）机制）机制先向网络泛滥先向网络泛滥(Flood)，然后根据组播组成员关，然后根据组播组成员关系进行剪枝
15、系进行剪枝 (Prune)使用使用Assert机制来剪枝冗余数据流机制来剪枝冗余数据流l 适合于小规模的网络小规模的网络组播用户密集分布的网络组播用户密集分布的网络50PIM-DM转发转发51PIM-DM剪枝剪枝52PIM-DM嫁接和嫁接应答嫁接和嫁接应答53剪枝否决（剪枝否决（override）MR1MR2源源S组播组播剪枝消息剪枝消息MR3加入消息加入消息怎么办，要剪掉怎么办，要剪掉我的以太网口我的以太网口吗？吗？别急，我下面还别急，我下面还有成员呢，别剪有成员呢，别剪掉！掉！54PIM-DM状态维护状态维护55断言（断言（assert）机制）机制56邻居发现机制邻居发现机制57PIM-D
16、M配置命令配置命令 58PIM-DM配置案例配置案例59PIM-DM配置案例配置案例 n 第一节第一节 组播概述组播概述n 第二节第二节 组播实现技术介绍组播实现技术介绍n 第三节第三节 IGMP协议协议n 第四节第四节 PIM-DM协议协议n 第五节第五节 PIM-SM协议协议目录目录61PIM-SM概述概述l 支持共享树和源树假设没有主机需要接收组播数据，除非它们明确地发出了假设没有主机需要接收组播数据，除非它们明确地发出了请求请求l 使用“汇聚点”(RP, Rendezvous Point)发送者和接收者在发送者和接收者在RP处进行汇聚处进行汇聚发送者的第一跳路由器把发送者注册到发送者的
17、第一跳路由器把发送者注册到RP上上接收者的接收者的DR（同（同PIM-DM中的中的DR）为接收者加入到共）为接收者加入到共享树享树 (树根在树根在RP)l 适合于大规模的企业网络大规模的企业网络是任何网络的优选方案，不管其规模和成员密集程度是任何网络的优选方案，不管其规模和成员密集程度这个这个RP很重要很重要的哩！的哩！62DR的选举和转发的选举和转发RPDR组播数据流组播数据流Hello消息消息IP网网源源S接收者接收者所有的组播流非所有的组播流非要经过我这儿不要经过我这儿不可，知道我重要可，知道我重要了吧！了吧！先比优先级，先比优先级，后比后比IPIP地址地址63共享树加入共享树加入接收者
18、接收者1接收者接收者2源源SRP接受者到接受者到RP（包括（包括RP）的沿途各路由器接收到的沿途各路由器接收到（*,G）加入消息后，创）加入消息后，创建（建（*,G）转发项，出接）转发项，出接口为接收到加入消息的接口为接收到加入消息的接口，构建口，构建RP到接收者的到接收者的RPT64注册注册/注册停止和源树加入注册停止和源树加入（S,G）注册单播）注册单播组播数据流组播数据流建立（建立（S,G），出接口为空，），出接口为空，并将组播数据封装到单播并将组播数据封装到单播注册报文，然后单播的方注册报文，然后单播的方式发送到式发送到RP收到注册报文后，解封装收到注册报文后，解封装还原组播报文，依据
19、之前还原组播报文，依据之前创建的（创建的（*,G）从相应的出）从相应的出接口转发接口转发65注册注册/注册停止和源树加入注册停止和源树加入RP接收到注册报文后，创接收到注册报文后，创建（建（S,G），出接口从），出接口从（*,G）拷贝，出接口为非）拷贝，出接口为非空，此时向源方向发送空，此时向源方向发送（S,G）加入消息，构建源）加入消息，构建源到到RP的的SPT思考：如果思考：如果RP没有（没有（*,G），也会在第），也会在第一次从源一次从源DR接收到注册时，创建接收到注册时，创建(S,G)?66注册注册/注册停止和源树加入注册停止和源树加入提示：注册停止在提示：注册停止在RP上没有（上没有
20、（*,G）时也会触发！时也会触发！此时此时RP通过通过SPT也能收到也能收到通样的组播数据流，于是通样的组播数据流，于是向源向源DR方向发送注册停止方向发送注册停止67注册注册/注册停止和源树加入注册停止和源树加入源源DR收到注册停止后，收到注册停止后，一段时间内不再向一段时间内不再向RP发发送注册送注册问题：为什么源问题：为什么源DR收到注册停止后是一收到注册停止后是一段时间内不发注册，而不是永远呢段时间内不发注册，而不是永远呢?68注册注册/注册停止和源树加入注册停止和源树加入RP到组播源端到组播源端DR的沿途的沿途各路由器接收到（各路由器接收到（S,G）加）加入消息后，创建（入消息后，创
21、建（S,G）转）转发项发项问题：问题：RP第一次从源第一次从源DR接收到注接收到注册时，会创建册时，会创建(S,G)，为什么，为什么?69源树和共享树源树和共享树源数据流沿源树源数据流沿源树（SPT）流向流向RP从从RP开始，数据流沿开始，数据流沿共享树（共享树（RPT）流向接收者）流向接收者70状态的维护状态的维护接受者以接受者以IGMP报告响应每隔报告响应每隔60s一次的查询报文，从而触发一次的查询报文，从而触发（*,G）加入消息，周期也为）加入消息，周期也为60秒，因此该（秒，因此该（*，G）转发项一）转发项一般每隔般每隔60秒刷新一次秒刷新一次71状态的维护状态的维护当最后的接收者退出
22、组播组当最后的接收者退出组播组后，后，DR上删除该组播组，上删除该组播组，并触发（并触发（*,G）剪枝消息，）剪枝消息，到到RP沿途的路由器接收到沿途的路由器接收到剪枝消息后，删除（剪枝消息后，删除（*,G）中相关的接口，如果是最后中相关的接口，如果是最后的接口，则删除（的接口，则删除（*,G）转）转发项发项72状态的维护状态的维护一旦一旦RP的（的（*,G）出接口为空，）出接口为空，则向源则向源DR方向发送（方向发送（S,G）剪）剪枝消息，源枝消息，源DR接收到剪枝消息接收到剪枝消息后暂时不再转发组播数据流后暂时不再转发组播数据流73状态的维护状态的维护咦，这么长时间咦，这么长时间才来告诉我
23、要加才来告诉我要加入啊，入啊，(S,G)都都老化删除了，我老化删除了，我找不到源啊？找不到源啊？我又想接收刚才我又想接收刚才离开组播组的组离开组播组的组播数据流了！播数据流了！74状态的维护状态的维护（S,G）因没有组播数据流的）因没有组播数据流的刷新而老化删除，此时在刷新而老化删除，此时在RP接收到该组的加入消息就找不接收到该组的加入消息就找不到组播源了。因此一般每隔到组播源了。因此一般每隔60s，源，源DR再次会发送注册消再次会发送注册消息给息给RP，刷新，刷新RP的的(S,G），），防止被老化删除防止被老化删除提示：对提示：对“RP上的（上的（S,G）是如何建立）是如何建立和维护和维护“
24、的理解是非常重要的！的理解是非常重要的！75共享树向源树切换共享树向源树切换 组播数据流达到一定的阈组播数据流达到一定的阈值后，触发值后，触发DR向组播源的向组播源的方向发送方向发送(S,G)加入消息加入消息新建立的新建立的(S,G) 构成了构成了SPT树树的新分支的新分支76共享树向源树切换共享树向源树切换 接收者接收者源源接收者接收者组播共享树组播共享树组播源树组播源树剪枝剪枝剪枝剪枝从非指向源从非指向源RPFRPF的邻居接的邻居接收到组播数据流，则向收到组播数据流，则向RPRP发送发送 (S,G)(S,G)剪枝消息剪枝消息问题：问题：RP上游的路由器为什么不上游的路由器为什么不再向源再向
25、源DR发送剪枝消息了发送剪枝消息了?RPRP收到剪枝后，如果收到剪枝后，如果（S,GS,G）下游接口列表为）下游接口列表为空，则触发剪枝空，则触发剪枝SPTSPT77共享树向源树切换共享树向源树切换 接收者接收者源源S接收者接收者2组播共享树组播共享树组播源树组播源树此时组播数据流沿着唯一此时组播数据流沿着唯一的的SPT分支流向需要的接分支流向需要的接收者收者78SM和和DM中中SPT的差别的差别l PIM-DM中，组播数据流采用主动扩散机制来构建SPT树l PIM-SM中，采用主机显式加入机制构建SPT树l 虽然构建的树相同，但显然PIM-SM中SPT树更节省带宽，只有需要的主机才主动加入S
26、PT。l 这也是目前PIM-SM占主流地位的原因。79RP的指定的指定l RP是PIM-SM路由协议的核心角色，RP选择的合理与否，决定了PIM SM网络的运行效率。具体方法有两种：在源在源DR和边缘路由器以及组播将要经过的所有和边缘路由器以及组播将要经过的所有路由器上手工指定路由器上手工指定RP的的IP地址地址启动启动BootStrap 协议自动选举协议自动选举80BSR概述概述l BSR即“BootStrap Router”，自举路由器 负责在负责在PIM-SM网络启动后，收集网络内的网络启动后，收集网络内的RP信息，为每个组选信息，为每个组选举出举出RP，然后将，然后将RP集（即组集（即
27、组-RP映射数据库）发布到整个映射数据库）发布到整个PIM-SM网络。网络。l 一个网络内部只有一个BSR 可以配置多个候选可以配置多个候选BSR (C-BSR) 一旦某个一旦某个BSR Down掉，可以切换到另外一个掉，可以切换到另外一个 候选候选RP（C-RP）将声明发送到）将声明发送到BSR C-RP通告通过单播发送通告通过单播发送 BSR在在RP集存储所有的集存储所有的 C-RP通告通告 BSR周期性地向所有路由器发送周期性地向所有路由器发送 BSR消息消息 BSR消息包含整个消息包含整个RP-set和和 BSR地址地址 消息一跳一跳地自消息一跳一跳地自BSR向整个网络泛滥（向整个网络
28、泛滥（flood） 所有的路由器使用收到的所有的路由器使用收到的RP集来确定集来确定RP 所有路由器都使用相同的所有路由器都使用相同的RP选择算法选择算法，选择的选择的RP也是一致也是一致的的81BSR工作机制工作机制BSRC-RP AdvertismentBSR消息一跳一跳向外扩散消息一跳一跳向外扩散82候选候选BSR （C-BSR）l 在一个PIM域中，需要配置一个或多个候选BSR，候选BSR之间通过自动选举，产生自举路由器BSR（Bootstrap Router），BSR负责收集并发布RP信息。Loopback1：10.1.1.1/32 在在loopback1上启动上启动PIM-SM，指
29、定指定loopback1为为C-BSR 以自己为以自己为BSR，发送自举报文，发送自举报文，BSR地址地址10.1.1.1 收到其他路由器的自举报文，收到其他路由器的自举报文，比较优先级和比较优先级和IP地址，优先级相同地址，优先级相同的情况下，较大的的情况下，较大的IP地址被认为是地址被认为是更好的。更好的。83交换机上的配置交换机上的配置 84PIM-SM配置案例配置案例85PIM-SM配置案例配置案例 86静态静态RP l RP是组播路由中的核心路由器，如果由于某种原因使由BSR机制选举产生的动态RP失效，则可以配置静态RP，作为动态RP的备份，提高网络的健壮性，增强组播网络的运营管理能
30、力。l 在PIM视图下配置。操作命令配置静态RPstatic-rp rp-address acl-number 如果使用静态如果使用静态RP，PIM域内所有路由器必须采用相同的配置。如果配域内所有路由器必须采用相同的配置。如果配置的静态置的静态RP地址是本机某个状态为地址是本机某个状态为UP的接口地址，本机就作为静态的接口地址，本机就作为静态RP。作为静态。作为静态RP的接口不必使能的接口不必使能PIM协议。协议。使用基本访问控制列表可以控制静态使用基本访问控制列表可以控制静态RP所服务的组播组范围。所服务的组播组范围。在在BSR机制选举产生的机制选举产生的RP有效时，静态有效时，静态RP不起
31、作用。不起作用。 87候选候选BSR （C-BSR）配置）配置 候选BSR应配置在骨干网的路由器上。缺省时没有配置BSR，优先级的缺省值为0。 操作命令配置候选BSRc-bsr interface-type interface-number hash-mask-len priority 取消候选BSR的配置undo c-bsrl 在接口视图下配置。88候选候选RP （C-RP）l 在PIM-SM协议中，路由组播数据创建的共享树是以RP为树根的，从组播组到RP存在一个映射，一个组播组映射到一个RP上，不同的组可以映射到同一RP上。 l 在PIM视图下配置。操作命令配置候选RPc-rp inter
32、face-type interface-number group-policy acl-number priority priority-value 配置配置RP时，若没有指定所服务的组播组范围，该时，若没有指定所服务的组播组范围，该RP为所有组播组服为所有组播组服务，否则，所服务组的范围限定为指定范围的组播组。建议在骨干网务，否则，所服务组的范围限定为指定范围的组播组。建议在骨干网路由器上配置候选路由器上配置候选RP。 n 组播技术实现的意义组播技术实现的意义n 组播实现技术介绍组播实现技术介绍n IGMP协议工作原理及配置协议工作原理及配置n PIM协议工作原理及配置协议工作原理及配置本章总结本章总结90
