組播協(xié)議原理與應用

1、組播協(xié)議原理與應用第第2頁頁課程目標課程目標q 通過本課程的學習，您可以掌握如下知識點：通過本課程的學習，您可以掌握如下知識點：v組播相關概念組播相關概念vIGMPIGMP以及以及IGMP SnoopingIGMP Snooping工作原理工作原理v組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議v組播在實際工程中的應用組播在實際工程中的應用第第3頁頁提提 綱綱q組播綜述組播綜述qIGMPIGMP工作原理工作原理qIGMP SnoopingIGMP Snooping工作原理工作原理q組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議q組播在實際工程中的應用組播在實際工程中的應用第第4頁頁組播綜述組播綜述q組播定義組播定義:與播送和單播的區(qū)別與

2、播送和單播的區(qū)別效勞器效勞器主機主機單播單播播送播送組播組播第第5頁頁組播綜述組播綜述q為什么需要組播為什么需要組播?q隨著數(shù)據(jù)通訊技術的不斷開展，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通隨著數(shù)據(jù)通訊技術的不斷開展，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊業(yè)務已不能滿足人們對信息的需求。視頻點訊業(yè)務已不能滿足人們對信息的需求。視頻點播，網(wǎng)絡電視，視頻會議等點到多點業(yè)務已經(jīng)播，網(wǎng)絡電視，視頻會議等點到多點業(yè)務已經(jīng)被廣泛的應用起來。被廣泛的應用起來。q解決點到多點的通信解決點到多點的通信,可以通過單播和組播方式可以通過單播和組播方式來實現(xiàn)來實現(xiàn).第第6頁頁組播綜述組播綜述q單播方式與組播方式的比照單播方式與組播方式的比照單播方式單播方式組播方式組播方

3、式第第7頁頁組播綜述組播綜述q組播的優(yōu)勢組播的優(yōu)勢:q單播可以通過建立多個點對點的連接來到達點單播可以通過建立多個點對點的連接來到達點對多點的傳輸。對多點的傳輸。 這種方式將在源點這種方式將在源點(效勞器效勞器)與與各個接收點建立連接，從效勞器開始，就將有各個接收點建立連接，從效勞器開始，就將有多份數(shù)據(jù)流分別流向分散的接收點。這種方式多份數(shù)據(jù)流分別流向分散的接收點。這種方式將加重效勞器的負荷，增大對效勞器性能的要將加重效勞器的負荷，增大對效勞器性能的要求；同時還在網(wǎng)絡中造成大流量，從而增加網(wǎng)求；同時還在網(wǎng)絡中造成大流量，從而增加網(wǎng)絡的負載，導致網(wǎng)絡擁塞。絡的負載，導致網(wǎng)絡擁塞。q組播那么不然，

4、發(fā)送方僅發(fā)一份數(shù)據(jù)包，此后組播那么不然，發(fā)送方僅發(fā)一份數(shù)據(jù)包，此后數(shù)據(jù)包只是在需要復制分發(fā)的地方才會被復制數(shù)據(jù)包只是在需要復制分發(fā)的地方才會被復制分發(fā)，每一個網(wǎng)段中都將保持只有一份數(shù)據(jù)流。分發(fā)，每一個網(wǎng)段中都將保持只有一份數(shù)據(jù)流。這樣就可以減輕效勞器的負擔，節(jié)省網(wǎng)絡帶寬。這樣就可以減輕效勞器的負擔，節(jié)省網(wǎng)絡帶寬。第第8頁頁組播綜述組播綜述q組播組件組播組件q組播源：以組播地址為目的地址發(fā)送報文組播源：以組播地址為目的地址發(fā)送報文q組播接收者：組播接收者：q能接受組播數(shù)據(jù)能接受組播數(shù)據(jù)q同一個組中可能有多個組播成員，具有相同的同一個組中可能有多個組播成員，具有相同的組播地址組播地址q組成員可以動

5、態(tài)參加或者離開組組成員可以動態(tài)參加或者離開組q組播設備：組播設備：q能支持組播數(shù)據(jù)分發(fā)的網(wǎng)絡設備能支持組播數(shù)據(jù)分發(fā)的網(wǎng)絡設備q運行組播協(xié)議運行組播協(xié)議第第9頁頁組播綜述組播綜述q組播協(xié)議體系結構組播協(xié)議體系結構v組播協(xié)議分為主機-路由器之間的組成員關系協(xié)議和路由器-路由器之間的組播路由協(xié)議.v組成員關系協(xié)議包括IGMP(Internet 組管理協(xié)議 ).組播路由協(xié)議分為域內(nèi)組播路由協(xié)議及域間組播路由協(xié)議.v域內(nèi)組播路由協(xié)議主要有PIM-DM,PIM-SM等協(xié)議.第第10頁頁組播綜述組播綜述q組播組播IP地址地址:q組播地址范圍組播地址范圍q保存組播地址保存組播地址q本地管理組播地址本地管理組播

6、地址q用戶組播地址用戶組播地址q組播組播MAC地址地址:q以太網(wǎng)以太網(wǎng):01-00-5e-xx-xx-xx第第11頁頁組播綜述組播綜述q 常見保存組播常見保存組播IP地址地址地址地址含義含義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頁頁組播綜述組播綜述qIP地址到地址到MAC地址的映射地址的映射v例如,組播IP地址就映射為組播MAC地址01-00-5e-0a-0a-0a第第13頁頁提綱提綱q組播綜述組播綜述qIGMP工作原理工作原理qIGMP Snooping工作原理工作原理q組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議q組播在實際工程中的應用組播在實際工程中的應用第第14頁頁IGMP工作原理工作原理q為什么需要為什么需要IGMP?q組播效勞器與需要接收組播信息的主機在同一組播效勞器與需要接收組播信息的主機在同一個子網(wǎng)內(nèi)個子網(wǎng)內(nèi)效勞器效勞器主機主機只要主機開啟了組播流接收程序只要主機開啟了組

8、播流接收程序,都可以收到組播數(shù)據(jù)都可以收到組播數(shù)據(jù)主機主機第第15頁頁IGMP工作原理工作原理q為什么需要為什么需要IGMP?q組播效勞器與需要接收組播信息的主機不在同組播效勞器與需要接收組播信息的主機不在同一個子網(wǎng)內(nèi)一個子網(wǎng)內(nèi)效勞器效勞器主機主機主機主機路由器收到效勞器發(fā)送的組播報文路由器收到效勞器發(fā)送的組播報文,將其隔離在效勞器所在的子網(wǎng)內(nèi)將其隔離在效勞器所在的子網(wǎng)內(nèi)需要接收組播數(shù)據(jù)的需要接收組播數(shù)據(jù)的主機無法接收到組播主機無法接收到組播數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)需要一種機制需要一種機制,能夠讓路由器將組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到有接收需求的主機所在的子網(wǎng)能夠讓路由器將組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到有接收需求的主機所在的子網(wǎng)第第16頁頁

9、IGMP工作原理工作原理qIGMP定義定義qIGMP:Internet 組管理協(xié)議組管理協(xié)議q用于主機與路由器之間交互信息的一種協(xié)議用于主機與路由器之間交互信息的一種協(xié)議q主機動態(tài)參加主機動態(tài)參加/離開組離開組q路由器組成員關系的維護路由器組成員關系的維護q所有要參加組播組的主機和所有連接到有組播所有要參加組播組的主機和所有連接到有組播主機的子網(wǎng)中的路由器都必須使用主機的子網(wǎng)中的路由器都必須使用IGMPqIGMP消息不能被路由器轉(zhuǎn)發(fā)，只能限制在本地消息不能被路由器轉(zhuǎn)發(fā)，只能限制在本地網(wǎng)段內(nèi)部。網(wǎng)段內(nèi)部。IGMP的的TTL參數(shù)永遠是參數(shù)永遠是1，保證了，保證了IGMP的使用范圍。的使用范圍。qI

10、GMP的版本目前有的版本目前有V1/V2/V3三種。三種。第第17頁頁IGMP工作原理工作原理qIGMP報文分類報文分類(以以IGMPv2為例為例):v主機使用的IGMP報文:nMembership ReportnLeave Groupv路由器使用的IGMP報文:nGeneral QuerynGroup-Specific Query第第18頁頁IGMP工作原理工作原理qMembership ReportqMembership Report用于指示一臺主機希望參用于指示一臺主機希望參加一個組播組加一個組播組q當主機首次參加到一個組時，它會主動向組發(fā)當主機首次參加到一個組時，它會主動向組發(fā)送送Me

11、mbership Report。qMembership Report還用來響應本地路由器發(fā)還用來響應本地路由器發(fā)出的出的General Query和和Group-Specific Query消消息息Membership Report組播數(shù)據(jù)組播數(shù)據(jù)主機主機主機主機GeneralQueryGengralQueryGeneralQueryMembership Report第第19頁頁IGMP工作原理工作原理qLeave Groupq當主機退出一個組時，它用當主機退出一個組時，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這個消息包含有退出的組的地址，但與這個消息包含有退出

12、的組的地址，但與Membership Report消息不同的是，消息不同的是，Leave group消息是發(fā)向消息是發(fā)向“子網(wǎng)中的所有路由器地址子網(wǎng)中的所有路由器地址的的,而而Membership Report是發(fā)向想要參加的組是發(fā)向想要參加的組播組地址。播組地址。主機主機主機主機不再需要接收不再需要接收組播數(shù)據(jù)組播數(shù)據(jù)Leave Group停止向該子網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)停止向該子網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)組播數(shù)據(jù)第第20頁頁IGMP工作原理工作原理qGeneral Queryq路由器通過路由器通過General Query消息向與其連接的消息向與其連接的所有子網(wǎng)進行輪詢來發(fā)現(xiàn)是否有組員存在，并所有子網(wǎng)進行輪詢來發(fā)現(xiàn)是

13、否有組員存在，并在子網(wǎng)中沒有組員時檢測到這一情況在子網(wǎng)中沒有組員時檢測到這一情況qGeneral Query消息被發(fā)向消息被發(fā)向“子網(wǎng)中的所有主機子網(wǎng)中的所有主機這個地址，而且不涉及任何一個具體組播組這個地址，而且不涉及任何一個具體組播組.主機主機主機主機如果一臺組播路由器在3次查詢的時間間隔里沒有收到一個特定子網(wǎng)的Membership Report消息，那么這個路由器將宣布這個子網(wǎng)中沒有組員,不再向這個子網(wǎng)發(fā)送組播數(shù)據(jù)。General Guery沒有響應沒有響應沒有響應沒有響應一定時間內(nèi)仍無人響一定時間內(nèi)仍無人響應應,那么不再像該子網(wǎng)那么不再像該子網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)第第21頁頁IGM

14、P工作原理工作原理qGroup-Specific Queryv路由器的Group-Specific Query消息是根據(jù)主機發(fā)出的Leave Group消息而發(fā)出的，當路由器收到Leave Group消息時，必須判斷子網(wǎng)中是否仍有組員存在。目的地址為該發(fā)出Leave Group的主機所在組的組地址。不需要接收組播數(shù)據(jù)不需要接收組播數(shù)據(jù)Leave GroupGroup-Specific Query還需要接收還需要接收Membership report仍然向該子網(wǎng)發(fā)送仍然向該子網(wǎng)發(fā)送組播數(shù)據(jù)組播數(shù)據(jù)第第22頁頁IGMP工作原理工作原理q報告抑制報告抑制Membership Report想?yún)⒓酉雲(yún)⒓?/p>

15、也想?yún)⒓右蚕雲(yún)⒓邮盏搅岁P于的收到了關于的Report,知道知道子網(wǎng)中還有主機希望參加子網(wǎng)中還有主機希望參加于是抑制了關于的于是抑制了關于的Membership Report的發(fā)的發(fā)送送第第23頁頁IGMP工作原理工作原理q報告抑制報告抑制General GueryMembership Report還需要接收還需要接收組播數(shù)據(jù)組播數(shù)據(jù)還需要接收組播數(shù)據(jù)還需要接收組播數(shù)據(jù)收到了關于的收到了關于的report抑制了的抑制了的Membership Report的發(fā)送的發(fā)送第第24頁頁IGMP工作原理工作原理q查詢路由器選舉查詢路由器選舉q當子網(wǎng)中有多個路由器時，選舉查詢者的規(guī)那當子網(wǎng)中有多個路由器時，

16、選舉查詢者的規(guī)那么就十分簡單：有較小的么就十分簡單：有較小的IP地址的路由器成為地址的路由器成為查詢者。查詢者。q所有子網(wǎng)中現(xiàn)有的路由器在收到新路由器的所有子網(wǎng)中現(xiàn)有的路由器在收到新路由器的General Query消息后，就檢查源地址。如果消息后，就檢查源地址。如果它的它的IP地址的值更小，那么會繼續(xù)發(fā)送查詢。地址的值更小，那么會繼續(xù)發(fā)送查詢。q當新的路由器收到其中一個查詢，并發(fā)現(xiàn)這臺當新的路由器收到其中一個查詢，并發(fā)現(xiàn)這臺路由器有較小的路由器有較小的IP地址時，它就變成非查詢者。地址時，它就變成非查詢者。非查詢者將旁聽整個非查詢者將旁聽整個IGMP過程。過程。 q所有非查詢路由器啟動一個查

17、詢計時器，無論所有非查詢路由器啟動一個查詢計時器，無論何時只要收到來自何時只要收到來自IGMP的的General Query消息，消息，計時器被復位。默認的計時器持續(xù)時間是查詢計時器被復位。默認的計時器持續(xù)時間是查詢間隔的兩倍。如果查詢計時器滿，就認為間隔的兩倍。如果查詢計時器滿，就認為IGMP查詢有問題，選擇查詢者過程重新開始。查詢有問題，選擇查詢者過程重新開始。 第第25頁頁IGMP工作原理工作原理qIGMPv3 簡介簡介v在IGMPv3中主要增加了Group-and-Source-Specific Query ,它能允許一個組不僅用組地址進行識別，而且也能被源地址識別。v當一個組有多個源

18、時，IGMPv3路由器可以根據(jù)組員的請求對源進行過濾。第第26頁頁提綱提綱q組播綜述組播綜述qIGMP工作原理工作原理qIGMP Snooping工作原理工作原理q組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議q組播在實際工程中的應用組播在實際工程中的應用第第27頁頁IGMP Snooping工作原理工作原理q為什么需要為什么需要IGMP Snooping?發(fā)送的發(fā)送的Membership Report開始向該子網(wǎng)發(fā)開始向該子網(wǎng)發(fā)送的組播數(shù)據(jù)送的組播數(shù)據(jù)并不需要接收并不需要接收的組播數(shù)據(jù)的組播數(shù)據(jù)需要接收的組播需要接收的組播數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)需要一個機制需要一個機制,讓二層交換機只把組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給需要接收組播的主機讓二層交換

19、機只把組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給需要接收組播的主機.浪費了帶寬浪費了帶寬第第28頁頁IGMP Snooping工作原理工作原理qIGMP Snooping的作用的作用:vIGMP Snooping能使二層交換機將組播數(shù)據(jù)只朝需要接收的用戶所在的端口轉(zhuǎn)發(fā)，從而不會影響到其它的用戶。發(fā)送的發(fā)送的Membership Report開始向該子網(wǎng)發(fā)送開始向該子網(wǎng)發(fā)送的組播數(shù)據(jù)的組播數(shù)據(jù)并不需要接收的并不需要接收的組播數(shù)據(jù)組播數(shù)據(jù)需要接收的組播數(shù)需要接收的組播數(shù)據(jù)據(jù)第第29頁頁IGMP Snooping工作原理工作原理q IGMP Snooping的工作過程的工作過程:發(fā)送的發(fā)送的Membership Report開

20、始向該子網(wǎng)發(fā)送的開始向該子網(wǎng)發(fā)送的組播數(shù)據(jù)組播數(shù)據(jù)需要接收的組需要接收的組播數(shù)據(jù)播數(shù)據(jù)根據(jù)收到的的根據(jù)收到的的Membership Report,生成組播生成組播MAC地址表地址表.MAC端口端口01-00-5e-05-05-051第第30頁頁IGMP Snooping工作原理工作原理q IGMP Snooping的工作過程的工作過程:MAC端口端口發(fā)送的發(fā)送的Leave Group向該子網(wǎng)發(fā)送的組向該子網(wǎng)發(fā)送的組播數(shù)據(jù)播數(shù)據(jù)不需要接收的組不需要接收的組播數(shù)據(jù)播數(shù)據(jù)01-00-5e-05-05-051停止向該子網(wǎng)發(fā)送停止向該子網(wǎng)發(fā)送的組播數(shù)據(jù)的組播數(shù)據(jù)第第31頁頁IGMP Snooping工作

21、原理工作原理q消息報告抑制問題消息報告抑制問題v如果主機收到了其他主機發(fā)出的Membership Report后,就抑制了自己的Membership Report的發(fā)送,這樣的話就會造成交換機的組播MAC地址表里不會出現(xiàn)關于該主機所在的端口的轉(zhuǎn)發(fā)信息.v在開啟IGMP Snooping之后,交換機的CPU在收到Membership Report時,不會將Report報文轉(zhuǎn)發(fā)到其他接口,這樣其他主機就無法收到其他主機發(fā)出的Membership Report報文,不會產(chǎn)生消息報告抑制現(xiàn)象,從而保證交換機組播MAC地址表的完整.Membership Report抑制了抑制了Membership Re

22、port的發(fā)送的發(fā)送無法將相應端口添加到組播無法將相應端口添加到組播MAC表中表中第第32頁頁IGMP Snooping工作原理工作原理q取消消息抑制報告帶來的問題取消消息抑制報告帶來的問題q如果存在組播路由器如果存在組播路由器,但是由于但是由于IGMP Snooping抑制了消息報告抑制了消息報告,那么那么Membership Report報文報文將無法發(fā)送到組播路由器將無法發(fā)送到組播路由器,因此組播路由器將無因此組播路由器將無法將組播數(shù)據(jù)發(fā)送到相應的子網(wǎng)法將組播數(shù)據(jù)發(fā)送到相應的子網(wǎng).q解決方法解決方法:采用路由連接口采用路由連接口,設置與路由器相連設置與路由器相連的端口為路由連接口的端口為

23、路由連接口需要接收的組需要接收的組播數(shù)據(jù)播數(shù)據(jù)發(fā)送的發(fā)送的Membership Report第第33頁頁IGMP Snooping工作原理工作原理qIGMP Snooping工作模式工作模式:vIVGL:在該模式下,各VLAN間的組播流是相互獨立的.主機只能朝與自己處于同一個VLAN的路由連接口請求組播.vSVGL:在該模式下, 主機可以跨VLAN申請組播流.指定一個Multicast VLAN,在該VLAN收到的組播數(shù)據(jù)流可以向其他VLAN的主機轉(zhuǎn)發(fā).Vlan 10Vlan 20vlan 10的路由連接口的路由連接口第第34頁頁提綱提綱q組播綜述組播綜述qIGMP工作原理工作原理qIGMP

24、Snooping工作原理工作原理q組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議q組播在實際工程中的應用組播在實際工程中的應用第第35頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議q為什么需要組播路由協(xié)議為什么需要組播路由協(xié)議?需要接收的組播數(shù)需要接收的組播數(shù)據(jù)據(jù)發(fā)送著的組播發(fā)送著的組播數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)從哪里能夠得從哪里能夠得到到224.5.5.5的的組播數(shù)據(jù)組播數(shù)據(jù)如何能夠?qū)⑷绾文軌驅(qū)?24.5.5.5的組播數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)的組播數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡中有需求的地方絡中有需求的地方發(fā)送的發(fā)送的Membership Report需要一種機制需要一種機制,可以讓組播數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中傳輸有接收需求的地方可以讓組播數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中傳輸有接收需求的地方第第36頁頁組播

25、路由協(xié)議組播路由協(xié)議q組播路由協(xié)議分類組播路由協(xié)議分類v分為域內(nèi)組播路由協(xié)議及域間組播路由協(xié)議v域內(nèi)的組播路由協(xié)議又分為密集模式與稀疏模式.域內(nèi)組播路由協(xié)議主要PIM-DM,PIM-SM,DVMRP等協(xié)議.v我們在園區(qū)網(wǎng)中經(jīng)常使用的域內(nèi)組播路由協(xié)議為PIM-DM和PIM-SM.第第37頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議q逆向路徑轉(zhuǎn)發(fā)逆向路徑轉(zhuǎn)發(fā)發(fā)送著的組播發(fā)送著的組播數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)兩個接口都收到了目的地址為兩個接口都收到了目的地址為224.5.5.5,源地址為的組播源地址為的組播報文報文查找單播路由表查找單播路由表,去往的下一去往的下一跳接口是跳接口是S1,于是丟棄從于是丟棄從S2收收到的組播報文到的組播

26、報文.R1R2R3S1S2重復的組播數(shù)據(jù)重復的組播數(shù)據(jù)流流第第38頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議qPIMqPIM(Protocol Independent Multicasting)獨立獨立于單播協(xié)議于單播協(xié)議,使用任意單播路由協(xié)議進行使用任意單播路由協(xié)議進行RPF檢檢查查.與其他的路由協(xié)議不同，與其他的路由協(xié)議不同，PIM不在路由器之不在路由器之間發(fā)送和接收路由更新信息。間發(fā)送和接收路由更新信息。qUDP端口號：端口號：103qPIM路由器組地址為：路由器組地址為：qPIM協(xié)議分為：協(xié)議分為：qPIM-DM協(xié)議無關組播協(xié)議無關組播-密集模式密集模式qPIM-SM協(xié)議無關組播協(xié)議無關組播-稀疏模

27、式稀疏模式第第39頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議q剪枝與嫁接剪枝與嫁接v當組播路由器的某個接口RPF檢查失敗時,該路由器會從這個接口發(fā)出一個剪接報文,以通知鄰居路由器不要再向它發(fā)送組播數(shù)據(jù).發(fā)送著的組播發(fā)送著的組播數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)R1R2R3S1S2RPF檢查失敗檢查失敗所連接的子網(wǎng)內(nèi)沒有所連接的子網(wǎng)內(nèi)沒有接收的需求接收的需求發(fā)送著的組播發(fā)送著的組播數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)剪枝消息剪枝消息剪枝消息剪枝消息第第40頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議q剪枝與嫁接剪枝與嫁接v嫁接報文正好與剪枝報文相反,它是用來通知上游路由器將組播報文轉(zhuǎn)發(fā)給自己.發(fā)送著的組播數(shù)發(fā)送著的組播數(shù)據(jù)據(jù)R1R2R3S1S2S1接口接口down掉掉所連接的子

28、網(wǎng)內(nèi)無接收的所連接的子網(wǎng)內(nèi)無接收的需求需求發(fā)送著的組播發(fā)送著的組播數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)嫁接消息嫁接消息所連接的子網(wǎng)內(nèi)有接收所連接的子網(wǎng)內(nèi)有接收的需求的需求嫁接消息嫁接消息第第41頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議qPIM-DMqPIM-DM用于指導路由器如何將組播數(shù)據(jù)在網(wǎng)用于指導路由器如何將組播數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中傳輸?shù)接薪M播接收需求的地方絡中傳輸?shù)接薪M播接收需求的地方.qPIM-DM使用推使用推push模式將組播數(shù)據(jù)包擴模式將組播數(shù)據(jù)包擴散散flood到網(wǎng)絡的每個角落。這種推模式是到網(wǎng)絡的每個角落。這種推模式是一種使用蠻力將數(shù)據(jù)包傳送到接收者的方法。一種使用蠻力將數(shù)據(jù)包傳送到接收者的方法。如果網(wǎng)絡中的每個子網(wǎng)都有接收

29、者，那么這種如果網(wǎng)絡中的每個子網(wǎng)都有接收者，那么這種方法是高效的。方法是高效的。第第42頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議qPIM-DM工作過程工作過程v擴散并剪枝組播源組播源所連接的子網(wǎng)內(nèi)無接所連接的子網(wǎng)內(nèi)無接收的需求收的需求所連接的子網(wǎng)內(nèi)有接收所連接的子網(wǎng)內(nèi)有接收的需求的需求所連接的子網(wǎng)內(nèi)有所連接的子網(wǎng)內(nèi)有接收的需求接收的需求R1R2R3R5R4R6剪枝剪枝置為修剪狀態(tài)置為修剪狀態(tài)pruneds1s2剪枝剪枝從兩個接口都收到了組從兩個接口都收到了組播報文播報文,在在S2上做上做RPF檢檢查失敗查失敗.第第43頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議qPIM-DM工作過程工作過程v嫁接組播源組播源所連接的子網(wǎng)

30、內(nèi)無接收的所連接的子網(wǎng)內(nèi)無接收的需求需求R1R2R3R5R4R6s1s2所連接的子網(wǎng)內(nèi)有接所連接的子網(wǎng)內(nèi)有接收的需求收的需求嫁接嫁接第第44頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議qPIM-DM工作過程工作過程v剪枝組播源組播源所連接的子網(wǎng)內(nèi)有接收的所連接的子網(wǎng)內(nèi)有接收的需求需求R1R2R3R5R4R6s1s2所連接的子網(wǎng)內(nèi)有接所連接的子網(wǎng)內(nèi)有接收的需求收的需求所連接的子網(wǎng)內(nèi)有接收所連接的子網(wǎng)內(nèi)有接收的需求的需求所連接的子網(wǎng)內(nèi)無所連接的子網(wǎng)內(nèi)無接收的需求接收的需求確認所連接子網(wǎng)內(nèi)沒有接收確認所連接子網(wǎng)內(nèi)沒有接收需求需求,但還有但還有R6需要從這里接收需要從這里接收數(shù)據(jù)數(shù)據(jù),因此將不發(fā)送剪枝信息因此將不發(fā)送

31、剪枝信息給給R2所連接的子網(wǎng)內(nèi)無接收所連接的子網(wǎng)內(nèi)無接收的需求的需求確認所連接子網(wǎng)內(nèi)沒有接收需求確認所連接子網(wǎng)內(nèi)沒有接收需求,因此發(fā)送剪枝信息給因此發(fā)送剪枝信息給R3,同時將同時將相應端口置為修剪狀態(tài)相應端口置為修剪狀態(tài)收到收到R5的剪枝消息的剪枝消息,將響應將響應接口修剪接口修剪,并確認其他接口并確認其他接口都沒有接收需求都沒有接收需求,因此發(fā)送剪因此發(fā)送剪枝消息給枝消息給R1,并將相應的接口并將相應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,將相應將相應的接口修剪的接口修剪第第45頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議qSPTvPIM-DM采用擴散與剪接的方式來構建組播路由表.v

32、PIM-DM形成的組播路由表呈現(xiàn)一種樹型結構v我們通常稱這種樹型結構為SPT(Shortest Path Tree)最短路徑樹 組播源組播源R1R2R3R5R4R6R1R2R3R4R6R5組播源組播源第第46頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議qSPTvSPT是以組播源為根構造的從根到所有接收者路徑都最短的分布樹。n優(yōu)勢:最短路徑保證轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)的網(wǎng)絡時延最小 n劣勢:路由器必須為每個組播源維護路徑信息,開銷過大.v在組播設計時,如果選用PIM-DM(SPT),那么組播源的數(shù)量、帶寬情況、有組播接收需求的子網(wǎng)分布情況都應該成為設計者考慮的各種因素.第第47頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議q組播路由器的組播

33、轉(zhuǎn)發(fā)表項是怎么樣的呢？組播路由器的組播轉(zhuǎn)發(fā)表項是怎么樣的呢？v單播：目的地址-下一跳n目的地址 下一跳v組播：組地址-下一跳？n在R4上會出現(xiàn)一個組地址有兩個下一跳？組播源組播源R1R2R3R5R4R6第第48頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議q 組播轉(zhuǎn)發(fā)表項的形式組播轉(zhuǎn)發(fā)表項的形式q 組播轉(zhuǎn)發(fā)表項可以簡單地理解為組播轉(zhuǎn)發(fā)表項可以簡單地理解為S，G，入口，出口集合，入口，出口集合,S代表代表組播源地址，組播源地址，G代表組播組地址，入口代表離組播源最近的接口代表組播組地址，入口代表離組播源最近的接口RPF檢查通過的接口檢查通過的接口,出口集合代表經(jīng)過出口集合代表經(jīng)過PIM協(xié)議計算后沒協(xié)議計算后沒有被

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頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議qPIM-SMqPIM-SM用于指導路由器如何將組播數(shù)據(jù)在網(wǎng)用于指導路由器如何將組播數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中傳輸?shù)接薪M播接收需求的地方。絡中傳輸?shù)接薪M播接收需求的地方。qPIM-SM使用一種拉使用一種拉pull模式來傳送組播模式來傳送組播數(shù)據(jù)包。只有包含活動接收者，并且接收者直數(shù)據(jù)包。只有包含活動接收者，并且接收者直接發(fā)送數(shù)據(jù)接收請求的網(wǎng)段才會收到數(shù)據(jù)。接發(fā)送數(shù)據(jù)接收請求的網(wǎng)段才會收到數(shù)

35、據(jù)。第第50頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議qPIM-SM工作過程工作過程qPIM-SM與與PIM-DM不同，采用的是一種共享不同，采用的是一種共享樹的機制。樹的機制。qPIM-SM引入了一個非常重要的概念，引入了一個非常重要的概念，RPRendezous Point，會聚點。，會聚點。qRP的作用：所有的組播源在發(fā)送組播數(shù)據(jù)時，的作用：所有的組播源在發(fā)送組播數(shù)據(jù)時，與組播源相連的第一跳路由器都會把組播數(shù)據(jù)與組播源相連的第一跳路由器都會把組播數(shù)據(jù)發(fā)送給發(fā)送給RP，然后再由，然后再由RP把組播數(shù)據(jù)發(fā)送給有把組播數(shù)據(jù)發(fā)送給有接收需求的路由器，依次類推。接收需求的路由器，依次類推。第第51頁頁組播路由協(xié)

36、議組播路由協(xié)議qPIM-SM工作過程工作過程v組播源到RPR2R1R3R4R5RP組播源組播源檢測到組播報文，查找檢測到組播報文，查找組播組組播組G對應的對應的RP的的IP地址地址組播組組播組G將收到的組播報文封裝在將收到的組播報文封裝在單播報文中，目的地址為單播報文中，目的地址為RP的的IP地址地址根據(jù)單播路由表，將注根據(jù)單播路由表，將注冊報文發(fā)給冊報文發(fā)給RP注冊報注冊報文文第第52頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議qPIM-SM工作過程工作過程qRP在收到單播注冊報文后會做哪些動作呢？在收到單播注冊報文后會做哪些動作呢？q當當RP上沒有存在關于上沒有存在關于*，G的轉(zhuǎn)發(fā)表項，的轉(zhuǎn)發(fā)表項，它將向

37、它將向R6返回一個注冊暫停報文，以通知返回一個注冊暫停報文，以通知R6不要再將組播報文封裝在單播報文中發(fā)送，并不要再將組播報文封裝在單播報文中發(fā)送，并且也不會建立到組播源的且也不會建立到組播源的SPTR2R1R3R4R5RP注冊報注冊報文文注冊報注冊報文文注冊暫注冊暫停停組播源組播源R6組播組組播組G注冊暫注冊暫停停第第53頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議q PIM-SM工作過程工作過程q RP在收到單播注冊報文后會做哪些動作呢？在收到單播注冊報文后會做哪些動作呢？q 當當RP上存在上存在*，G的轉(zhuǎn)發(fā)表項，的轉(zhuǎn)發(fā)表項，RP將解封裝單播報文，并將將解封裝單播報文，并將組播報文從組播報文從(*，G)的

38、轉(zhuǎn)發(fā)表項的出口集合中發(fā)送出去。的轉(zhuǎn)發(fā)表項的出口集合中發(fā)送出去。q 向向R6發(fā)送發(fā)送PIM保存信息，以終止保存信息，以終止R6繼續(xù)發(fā)送單播注冊報繼續(xù)發(fā)送單播注冊報文。文。q 同時同時RP還會向源的方向發(fā)送一條還會向源的方向發(fā)送一條S,G的參加消息，形成的參加消息，形成與組播源之間的與組播源之間的SPT，按照這個，按照這個SPT從組播源接收組播數(shù)據(jù)。從組播源接收組播數(shù)據(jù)。R2R1R3R4R5RP組播源組播源注冊報注冊報文文注冊報注冊報文文加入信加入信息息R6組播組組播組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頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議qPIM-SM工作過程工作過程v接收者到RP

39、R2R1R3R4R5RP組播源組播源組播組組播組G接收者接收者創(chuàng)立創(chuàng)立(*,G)的轉(zhuǎn)發(fā)表項，并將收的轉(zhuǎn)發(fā)表項，并將收到到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方向發(fā)出方向發(fā)出參加報文參加報文創(chuàng)立創(chuàng)立(*,G)的轉(zhuǎn)發(fā)表項，并將收的轉(zhuǎn)發(fā)表項，并將收到到(*,G)參加報文的接口加到出參加報文的接口加到出口集合中口集合中,將組播組將組播組G的數(shù)據(jù)從的數(shù)據(jù)從出口集合中發(fā)送出去出口集合中發(fā)送出去組播組組播組G創(chuàng)立創(chuàng)立(*,G)的轉(zhuǎn)發(fā)表項的轉(zhuǎn)發(fā)表項,將收到將收到(*,G)參加報文的接口加到出參加報文的接口加到出口集合中口集合中,向向RP方向發(fā)送參方向發(fā)送參加加(

40、*,G)報文報文第第55頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議qPIM-SM工作過程工作過程v完整的PIM-SM過程R2R1R3R4R5RP組播組組播組G接收者接收者創(chuàng)立創(chuàng)立(*,G)的轉(zhuǎn)發(fā)表項，并將收到的轉(zhuǎn)發(fā)表項，并將收到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方向發(fā)出參加方向發(fā)出參加(*,G)報文報文創(chuàng)立創(chuàng)立(*,G)的轉(zhuǎn)發(fā)表項，并將收的轉(zhuǎn)發(fā)表項，并將收到參加報文的接口加到出口集合到參加報文的接口加到出口集合中中,將組播組將組播組G的數(shù)據(jù)從出口集的數(shù)據(jù)從出口集合中發(fā)送出去合中發(fā)送出去,如果沒有組播組如果沒有組播組G的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù),需等待組播源的注冊需等待組播

41、源的注冊.組播組組播組G組播源組播源R6組播組組播組G注冊報注冊報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冊報注冊報文文加入信加入信息息注冊暫注冊暫停停注冊暫注冊暫停停檢測到組播報文，查找組播檢測到組播報文，查找組播組組G對應的對應的RP的的IP地址地址將收到的組播報文封裝將收到的組播報文封裝在單播報文中，目的地在單播報文中，目的地址為址為RP的的IP地址地址根據(jù)單播路由表，將注冊根據(jù)單播路由表，將注冊報文發(fā)給報文發(fā)給RP不存在關于不存在關于(*,G)的的表項表項存在存在(*,G)的表項的表項,向組播源方向向組播源方向發(fā)送注冊保存信息發(fā)送注冊保存信息,并向組播源并向組播源發(fā)送參加

42、消息發(fā)送參加消息創(chuàng)立創(chuàng)立(*,G)的轉(zhuǎn)發(fā)表項的轉(zhuǎn)發(fā)表項,將將收到收到(*,G)參加報文的接口參加報文的接口加到出口集合中加到出口集合中,向向RP方方向發(fā)送參加向發(fā)送參加(*,G)報文報文第第56頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議qPIM-SM工作過程工作過程v剪枝R2R1R3R4R5RP接收者接收者組播源組播源R6組播組組播組G組播組組播組G組播組組播組G不想接收不想接收GLeave將收到將收到leave報文的接口從報文的接口從(*,G)的轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)表項中的出口集合中刪除發(fā)表項中的出口集合中刪除,發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)(*,G)的的轉(zhuǎn)發(fā)表項中的出口集合為空轉(zhuǎn)發(fā)表項中的出口集合為空,于是向于是向RP方向發(fā)送一個剪枝消

43、息方向發(fā)送一個剪枝消息,將自己從共享將自己從共享樹上修剪樹上修剪剪枝消剪枝消息息剪枝消剪枝消息息將收到剪枝消息的接口從將收到剪枝消息的接口從(*,G)中中刪除刪除,發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)(*,G)的轉(zhuǎn)發(fā)表項中的出口的轉(zhuǎn)發(fā)表項中的出口集合為空集合為空.向向G的組播源發(fā)送剪枝消息的組播源發(fā)送剪枝消息.剪枝消剪枝消息息剪枝消剪枝消息息將收到剪枝的接口從將收到剪枝的接口從(*,G)的轉(zhuǎn)發(fā)的轉(zhuǎn)發(fā)表項中的出口集合中刪除表項中的出口集合中刪除,發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)(*,G)的轉(zhuǎn)發(fā)表項中的出口集合為空的轉(zhuǎn)發(fā)表項中的出口集合為空,于于是向是向RP方向發(fā)送一個剪枝消息方向發(fā)送一個剪枝消息,將自己從將自己從共享樹上修剪共享樹上修剪第第57頁

44、頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議qPIM-SM工作過程工作過程v剪枝R2R1R3R4R5RP接收者接收者組播源組播源R6組播組組播組G組播組組播組G組播組組播組G不想接收不想接收GLeave將收到將收到leave報文的接口從報文的接口從(*,G)的轉(zhuǎn)發(fā)的轉(zhuǎn)發(fā)表項中的出口集合中刪除表項中的出口集合中刪除,發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)(*,G)的的轉(zhuǎn)發(fā)表項中的出口集合為空轉(zhuǎn)發(fā)表項中的出口集合為空,于是向于是向RP方向發(fā)送一個剪枝消息方向發(fā)送一個剪枝消息,將自己從共享將自己從共享樹上修剪樹上修剪剪枝消剪枝消息息接收者接收者將收到剪枝消息的接口從將收到剪枝消息的接口從(*,G)的轉(zhuǎn)發(fā)表的轉(zhuǎn)發(fā)表項中的出口集合中刪除項中的出口集合

45、中刪除,發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)(*,G)的轉(zhuǎn)發(fā)表項中的出口集合不為空，的轉(zhuǎn)發(fā)表項中的出口集合不為空，于是不向于是不向RP方向發(fā)送剪枝消息方向發(fā)送剪枝消息第第58頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議q共享樹共享樹vPIM-SM形成的組播轉(zhuǎn)發(fā)表通常被成為共享樹結構.v共享樹的根為RP,RP與組播源形成一個獨立的SPT,網(wǎng)絡中的所有組播組接收者都以RP為樹根,接收各自的組播數(shù)據(jù),形成一棵共享樹.RPG組播源組播源SRP到到G組播源組播源S的的SPTG接收者接收者1G組播接收者組播接收者1-n都都以以RP為根為根G接收者接收者n不同的組播組可以對應不同的不同的組播組可以對應不同的RP第第59頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議q共

46、享樹共享樹v共享樹的優(yōu)勢和劣勢:n優(yōu)勢:每個路由器上需要保存的狀態(tài)數(shù)最少 .n劣勢:每個組播接收者到組播源的路徑可能不是最優(yōu)的.v在組播設計時,如果選擇PIM-SM作為組播路由協(xié)議的話,那么RP的性能以及位置將成為重要的考慮因素.第第60頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議q共享樹到共享樹到SPT的切換的切換q設定一個閥值設定一個閥值,當接收到的組播流量超過這個閥當接收到的組播流量超過這個閥值時值時,路由器會向源發(fā)送一個路由器會向源發(fā)送一個(S,G)的參加消息的參加消息,以便要參加這個源的以便要參加這個源的SPT中中.R2R1R3R4R5RP接收者接收者組播源組播源R6組播組組播組G組播組組播組G組播

47、組組播組G接收到的組播流量超過設定的閥接收到的組播流量超過設定的閥值值,向向G的源的源S發(fā)送發(fā)送(S,G)的參加消的參加消息以建立息以建立SPTR4檢測到檢測到SPT和共享樹在此別離和共享樹在此別離,于是于是 向向RP方向發(fā)送剪枝消息方向發(fā)送剪枝消息,將自己從共享樹中修剪掉將自己從共享樹中修剪掉,創(chuàng)立創(chuàng)立(S,G)轉(zhuǎn)發(fā)表項轉(zhuǎn)發(fā)表項,向組播源方向發(fā)送參加向組播源方向發(fā)送參加消息消息剪枝消剪枝消息息將收到剪枝消息的接口將收到剪枝消息的接口從從(*,G)的出口集合中刪的出口集合中刪除掉除掉第第61頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議qRP的產(chǎn)生的產(chǎn)生v通過靜態(tài)指定n必須在所有的路由器上明確指定RP的地址n容

48、易存在單點故障,一旦配置的RP失效,組播將不可用vBSR動態(tài)學習第第62頁頁組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議qBSR:BootStrap RouterqBSR是是RP的管理者，由的管理者，由BSR來收集和發(fā)布整個來收集和發(fā)布整個網(wǎng)絡內(nèi)的網(wǎng)絡內(nèi)的RP信息。信息。q多個候選多個候選BSRCandidate Bootstrap Router，C-BSR通過自舉報文通過自舉報文Bootstrap Message選舉產(chǎn)生唯一公認的選舉產(chǎn)生唯一公認的BSR。 qBSR周期性的向網(wǎng)絡發(fā)送周期性的向網(wǎng)絡發(fā)送BSR信息信息,以便所有候以便所有候選選RP知道知道BSR的存在的存在q所有侯選所有侯選RP將自己的信息單播給將

49、自己的信息單播給BSR.qBSR定期發(fā)送包含所有候選定期發(fā)送包含所有候選RP信息的信息的bootstrap報文給所有路由器報文給所有路由器.q所有的路由器根據(jù)相同的所有的路由器根據(jù)相同的HASH算法在本地算算法在本地算出一個出一個RP.第第63頁頁提綱提綱q組播綜述組播綜述qIGMP工作原理工作原理qIGMP Snooping工作原理工作原理q組播路由協(xié)議組播路由協(xié)議q組播在實際工程中的應用組播在實際工程中的應用第第64頁頁組播在實際工程中的應用組播在實際工程中的應用q園區(qū)網(wǎng)組播設計原那么園區(qū)網(wǎng)組播設計原那么:q如果需要接收組播的子網(wǎng)很多如果需要接收組播的子網(wǎng)很多,分布密集分布密集,并且并且園區(qū)網(wǎng)帶寬資源充足園區(qū)網(wǎng)帶寬資源充足,那么采取的組播路由協(xié)議那么采取的組播路由協(xié)議多為多為PIM-DM,反之可考慮反之可考慮PIM-SMq二層組播設計多采用二層組播設計多采用IGMP Snooping SVGL模模式式第第65頁頁組播在實際工程中的應用組播