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文檔簡(jiǎn)介
組播介紹課程目標(biāo)理解組播的基本概念了解組播組管理協(xié)議掌握交換機(jī)對(duì)組播數(shù)據(jù)流的處理內(nèi)容提要組播技術(shù)概述組播環(huán)境中的尋址管理組播數(shù)據(jù)流在交換機(jī)上處理組播數(shù)據(jù)流組播技術(shù)概述
多媒體數(shù)據(jù)流可以以以下幾種方式通過(guò)網(wǎng)絡(luò):1:?jiǎn)吸c(diǎn)傳送(unicast),即單播2:廣播(broadcast)3:多點(diǎn)廣播(multicast),即組播每一種傳輸方法對(duì)網(wǎng)絡(luò)帶寬都有著不同的影響。單播數(shù)據(jù)流UnicastTrafficVideo
ServerReceiverReceiverReceiverNotAReceiver基于單播的應(yīng)用程序?qū)τ诿總€(gè)客戶端都要復(fù)制一份數(shù)據(jù)1.5Mbx3=4.5Mb1.5Mbx2=3Mb1.5Mbx1=1.5Mb1.5Mbx1=1.5Mb1.5Mbx1=1.5Mb1.5Mbx1=1.5Mb單播數(shù)據(jù)流UnicastTraffic(cont.)Video
ServerReceiverReceiverReceiverNotAReceiver單播數(shù)據(jù)流UnicastTraffic(cont.)...
1.5Mbx100=150Mb1.5Mbx100=150Mb1.5Mbx100=150MbReceiver1Receiver1001.5Mbx100=150MbVideo
Server廣播數(shù)據(jù)流BroadcastTraffic我不想要這些視頻流,可是我的CPU還是要去處理這些數(shù)據(jù)?。?.5Mb1.5Mb1.5Mb1.5Mb1.5Mb1.5Mb1.5MbVideo
ServerReceiverReceiverReceiverNotAReceiver沒(méi)有使用多媒體應(yīng)用程序的主機(jī)還是必須要處理這些廣播數(shù)據(jù)流。組播數(shù)據(jù)流MulticastTraffic1.5Mb1.5Mb1.5Mb1.5Mb1.5Mb1.5MbVideo
ServerReceiverReceiverReceiverNotAReceiver一個(gè)組播服務(wù)器,利用一個(gè)特殊的廣播地址,可以向多個(gè)客戶端只發(fā)送一份數(shù)據(jù)流。IP組播的特征IPMulticastCharacteristics發(fā)送給一個(gè)“主機(jī)組”“盡力而為”的進(jìn)行傳送支持動(dòng)態(tài)的組成員支持不同的數(shù)量和位置支持成員可以屬于多個(gè)組支持多數(shù)據(jù)流的主機(jī)內(nèi)容提要組播技術(shù)概述組播環(huán)境中的尋址管理組播數(shù)據(jù)流在交換機(jī)上處理組播數(shù)據(jù)流組播IP地址結(jié)構(gòu)MulticastIPAddressStructureD類地址前面4-bit為“1110”,后面28-bit位是“組地址”D類地址的范圍:224.0.0.0~239.255.255.255。
(注意:這個(gè)范圍是如何計(jì)算而來(lái)?)MulticastGroupID1101ClassD28bits預(yù)留的組播地址預(yù)留的組播地址:224.0.0.0~224.0.0.255(公用組播地址)224.0.0.1-所有主機(jī)224.0.0.2-所有組播路由器224.0.1.0~238.255.255.255(全局范圍地址)239.0.0.0~239.255.255.255(私有組播地址)IP組播地址和MAC地址之間的映射0000000100000000001011110ClassDIPAddress48-BitEthernetAddress11100781516232431NotUsedLow-Order23BitsofMulti-castGroupIDCopiedtoEthernetAddress01005E224注意:只有23-bitIP組播地址被映射到MAC地址上??!0000101000001000000001012241085---111000000100--MulticastAddress:EthernetAddress:IP組播地址和MAC地址之間的映射示例15E0A-08-05-000000010000000001011110000010100000100000000101IP組播地址和MAC地址之間的映射示例210001010000010000000010123213885---111010000100--MulticastAddress:EthernetAddress:5E0A-08-05-000000010000000011011110000010100000100000000101內(nèi)容提要組播技術(shù)概述組播環(huán)境中的尋址管理組播數(shù)據(jù)流在交換機(jī)上處理組播數(shù)據(jù)流管理組播數(shù)據(jù)流管理組播數(shù)據(jù)流建立和維護(hù)組IGMPv1IGMPv2IGMPv3管理多媒體數(shù)據(jù)流協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的多媒體運(yùn)作在源頭和目的之間建立路徑通過(guò)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)流SourceDestination組的成員HostAHostBHostCHostD我不是屬于“XYZ”組的,所以我不會(huì)回答我是屬于“XYZ”組的,所以我會(huì)回答我是屬于“XYZ”組的,所以我會(huì)回答我是屬于“XYZ”組的,所以我會(huì)回答有誰(shuí)是屬于“XYZ”組的?組播使用“詢問(wèn)”(query)和“報(bào)告”(report)消息來(lái)建立和維護(hù)組成員IGMPv1包格式PacketFormatVersionCodeVersion=1Type:1=成員關(guān)系查詢HostMembershipQuery2=成員關(guān)系報(bào)告HostMembershipReportGroupAddress:
當(dāng)用于成員關(guān)系報(bào)告時(shí),本字段為組播組的地址當(dāng)用于成員關(guān)系查詢時(shí),本字段為零,并被主機(jī)忽略7152331VerUnusedChecksumType4GroupAddressIGMPv1的工作方式IGMPv1的工作方式主要使用“查詢-響應(yīng)”模式,此種模式使得組播路由器能夠確定在本地子網(wǎng)中有哪些主機(jī)對(duì)該組播組感興趣。IGMPv1的工作過(guò)程主機(jī)發(fā)出一個(gè)“report”,表示它想加入一個(gè)組播組,比如224.1.1.1路由器在收到這個(gè)加入請(qǐng)求信息之后,在該端口打開(kāi)該組播組224.1.1.1路由器(查詢器)定期發(fā)出“query”,來(lái)維護(hù)組的成員向所有的host發(fā)送:224.0.0.1定期發(fā)送,60秒一次主機(jī)在收到查詢“query”之后,每個(gè)組都會(huì)有一個(gè)成員作出應(yīng)答“report”對(duì)于某個(gè)查詢“query”,每個(gè)組只會(huì)有一個(gè)主機(jī)作出應(yīng)答,其他的主機(jī)將不會(huì)作出響應(yīng),這叫做“響應(yīng)抑制”路由器(查詢器)收到響應(yīng)之后,便繼續(xù)維護(hù)該組224.1.1.1如果路由器(查詢器)收不到來(lái)自成員的響應(yīng),則該組就會(huì)超時(shí)關(guān)閉(timeout)組成員的離開(kāi)是“安靜離開(kāi)”IGMPv1是靠timeout來(lái)實(shí)現(xiàn)組成員的離開(kāi)的IGMPv1加入組JoiningaGroup主機(jī)H2和H3想要收到組224.1.1.1的組播信息流,便直接發(fā)送“report”消息,表示它想加入224.1.1.1組H3224.1.1.1ReportIGMPv1H1H2IGMPv1通用查詢GeneralQueries路由器(查詢器)向224.0.0.1定期發(fā)出“query”,來(lái)維護(hù)組的成員GeneralQueryto224.0.0.1IGMPv1Multicast
RouterH3H1H2IGMPv1維護(hù)組MaintainingaGroupIGMPv1#1路由器定期發(fā)送“查詢”#2每個(gè)子網(wǎng)每個(gè)組只需要一個(gè)成員作出響應(yīng)224.1.1.1#2#3其他的成員則不會(huì)作出響應(yīng)(即響應(yīng)抑制)224.1.1.1X#3H3H1H2Queryto224.0.0.1#1ReportSuppressed路由器定期發(fā)送“查詢”主機(jī)安靜的離開(kāi)路由器繼續(xù)定期發(fā)送“查詢”Queryto224.0.0.1IGMPv1離開(kāi)組LeavingaGroup不再收到某個(gè)組的reports該組就會(huì)超時(shí)關(guān)閉IGMPv1H3H1H2IGMPv2包格式PacketFormat組播消息類型最大回應(yīng)時(shí)間只在成員查詢中才有意義。規(guī)定在發(fā)送回應(yīng)報(bào)告之前的最大延遲時(shí)間,它以1/10秒位單位。(default=10secs)組地址在一般查詢消息中為0;在特定組查詢消息中為被查詢的組地址;在報(bào)告消息中為組播組地址。最大回應(yīng)時(shí)間校驗(yàn)和組地址類型71531IGMPv2的消息類型消息類型成員關(guān)系查詢(Query)通用查詢(GeneralQuery)特定組查詢(SpecificQuery)IGMPv1的成員關(guān)系報(bào)告IGMPv2的成員關(guān)系報(bào)告離開(kāi)消息IGMPv2的工作過(guò)程主機(jī)A發(fā)出一個(gè)“report”,表示它想加入一個(gè)組播組,比如224.1.1.1在路由器處理這個(gè)請(qǐng)求之前,會(huì)進(jìn)行一個(gè)“選舉”過(guò)程,在眾多的路由器中選出一臺(tái),作為查詢器。選舉的原則:每個(gè)網(wǎng)段上IP地址最小的那個(gè)路由器將成為查詢器路由器在收到這個(gè)加入請(qǐng)求信息之后,在該端口打開(kāi)該組播組224.1.1.1,并把該組的“最后報(bào)告者lastreporter”設(shè)為A路由器(查詢器)定期發(fā)出“Generalquery”,來(lái)維護(hù)組的成員向所有的host發(fā)送:224.0.0.1定期發(fā)送,60秒一次主機(jī)在收到查詢“Generalquery”之后,每個(gè)組都會(huì)有一個(gè)成員作出應(yīng)答“report”對(duì)于某個(gè)查詢“query”,每個(gè)組只會(huì)有一個(gè)主機(jī)作出應(yīng)答,其他的主機(jī)將不會(huì)作出響應(yīng),即“響應(yīng)抑制”IGMPv2的工作過(guò)程(續(xù))路由器(查詢器)收到響應(yīng)之后,繼續(xù)維護(hù)該組224.1.1.1,并且再次刷新“最后報(bào)告者lastreporter”這時(shí)的“最后報(bào)告者lastreporter”應(yīng)該是誰(shuí)呢?如果某個(gè)組播組中有主機(jī)離開(kāi),會(huì)發(fā)出“離開(kāi)leave”信息給所有路由器:224.0.0.2路由器(查詢器)收到這個(gè)“離開(kāi)leave”信息之后,進(jìn)行判斷:如果該離開(kāi)者不是“最后報(bào)告者lastreporter”:不去理會(huì),繼續(xù)定期發(fā)送定期發(fā)出“Generalquery”(轉(zhuǎn)去第四步)如果該離開(kāi)者是“最后報(bào)告者lastreporter”:路由器(查詢器)發(fā)送“SpecificQuery”消息,詢問(wèn)該組是否還有人(注意目的地址是什么?)如果還有人應(yīng)答:刷新“最后報(bào)告者lastreporter”,繼續(xù)維護(hù)改組(繼續(xù)定期發(fā)送定期發(fā)出“Generalquery”(轉(zhuǎn)去第四步))如果沒(méi)有應(yīng)答:該組播超時(shí)(timeout),關(guān)閉該組。IGMPv2加入組JoiningaGroup主機(jī)H2和H3想要收到組224.1.1.1的組播信息流,便直接發(fā)送“report”消息,表示它想加入224.1.1.1組(和IGMPv1相同)224.1.1.1Report172.16.41.141H1172.16.41.1172.16.41.2172.16.41.3RTR141H3H2IGMPv2加入組(續(xù))JoiningaGroup(cont.)172.16.41.141H1172.16.41.1172.16.41.2172.16.41.3RTR141E0H2H3RTR141>showipigmpgroupIGMPConnectedGroupMembershipGroupAddressInterfaceUptimeExpiresLastReporter224.1.1.1Ethernet06d17h00:02:31172.16.41.2IGMPv2查詢器的選舉QuerierElection一開(kāi)始,所有的路由器都發(fā)出一個(gè)查詢,開(kāi)始選舉IP地址最小的那個(gè)路由器被選舉為“查詢器”querier其他的路由器便只能是普通路由器(non-queriers)了IGMPv2H1H2H3QueryQueryIGMPQuerierIGMPNon-Querier172.16.41.141172.16.41.1172.16.41.2172.16.41.3172.16.41.143IGMPv2—QuerierElectionLocatingthedesignatedquerierrouterRTR141>showipigmpinterfacee0Ethernet0isup,lineprotocolisupInternetaddressis172.16.41.141,subnetmaskis255.255.255.0IGMPisenabledoninterfaceCurrentIGMPversionis2CGMPisdisabledoninterfaceIGMPqueryintervalis60secondsIGMPqueriertimeoutis120secondsIGMPmaxqueryresponsetimeis10secondsInboundIGMPaccessgroupisnotsetMulticastroutingisenabledoninterfaceMulticastTTLthresholdis0Multicastdesignatedrouter(DR)is172.16.41.141(thissystem)IGMPqueryingrouteris172.16.41.141(thissystem)Multicastgroupsjoined:224.0.1.40224.2.127.254IGMPv2維護(hù)組MaintainingaGroup路由器定期發(fā)送“查詢”QueryIGMPv2每個(gè)子網(wǎng)上的每個(gè)組,只需要有一個(gè)成員響應(yīng)224.1.1.1Report其他的成員將會(huì)抑制響應(yīng)224.1.1.1SuppressedXH2H3172.16.41.141172.16.41.1172.16.41.2172.16.41.3H1IGMPv2離開(kāi)組LeavingaGroupH1H2H3RTR141在有人離開(kāi)之前,路由器IGMP的狀態(tài)172.16.41.1172.16.41.2172.16.41.3172.16.41.141RTR141>shipigmpgroupIGMPConnectedGroupMembershipGroupAddressInterfaceUptimeExpiresLastReporter224.1.1.1Ethernet06d17h00:02:31172.16.41.2IGMPv2離開(kāi)組(續(xù))LeavingaGroup(cont.)H2離開(kāi)了組,發(fā)送了一個(gè)離開(kāi)信息H1H2H3H2Leaveto224.0.0.2224.1.1.1#1路由器發(fā)送查詢信息GroupSpecificQueryto224.1.1.1#2其他的成員主機(jī)進(jìn)行響應(yīng)Reportto224.1.1.1224.1.1.1#3該組繼續(xù)保持存活RTR141172.16.41.1172.16.41.2172.16.41.3172.16.41.141#1#2#3IGMPv2離開(kāi)組(續(xù))LeavingaGroup(cont.)H1H2H3RTR141H2離開(kāi)之后的IGMP狀態(tài)172.16.41.1172.16.41.2172.16.41.3172.16.41.141RTR141>shipigmpgroupIGMPConnectedGroupMembershipGroupAddressInterfaceUptimeExpiresLastReporter224.1.1.1Ethernet06d17h00:01:47172.16.41.3IGMPv2離開(kāi)組(續(xù))LeavingaGroup(cont.)最后一個(gè)主機(jī)離開(kāi)了,發(fā)出離開(kāi)消息H1H3H3Leaveto224.0.0.2224.1.1.1#1路由器發(fā)送查詢信息Group-specificQueryto224.1.1.1#2 收不到任何的響應(yīng)了,所以組就會(huì)超時(shí)關(guān)閉H2#1#2RTR141172.16.41.1172.16.41.2172.16.41.3172.16.41.141IGMPv2離開(kāi)組(續(xù))LeavingaGroup(cont.)RTR141>shipigmpgroupIGMPConnectedGroupMembershipGroupAddressInterfaceUptimeExpiresLastReporterH1H2RTR141H3離開(kāi)之后的IGMP狀態(tài)172.16.41.1172.16.41.2172.16.41.3172.16.41.141H3IGMPV1/V2/V3主要區(qū)別組播模型
IGMPv1/v2:ASM(AnySourceMulticast)
任意源組播,安全性差。
IGMPv3:SSM(Source-Specified-Multicast)
特定源組播,協(xié)議復(fù)雜。報(bào)文格式
IGMPv1:支持query(0x11),Join(0x12)兩種報(bào)文
IGMPv2:支持Query(0x11),Report(0x16),Leave(0x17)三種報(bào)文
IGMPv3:支持Query(0x11),Report(0x22)兩種報(bào)文終端支持
IGMPv1/v2:Win2000/XPIGMPv3:WinXP內(nèi)容提要組播技術(shù)概述組播環(huán)境中的尋址管理組播數(shù)據(jù)流在交換機(jī)上處理組播數(shù)據(jù)流在交換機(jī)上處理組播數(shù)據(jù)流一般常用以下方法來(lái)解決組播數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)問(wèn)題:廣播轉(zhuǎn)發(fā)IGMPSnoopingIGMPProxyIGMPRouterIGMPSnooping(竊聽(tīng))OLT設(shè)備透?jìng)鬓D(zhuǎn)發(fā)所有的合法IGMP報(bào)文。IGMP
Snooping要求交換機(jī)去竊聽(tīng)主機(jī)和路由器之間的IGMP會(huì)話當(dāng)交換機(jī)竊聽(tīng)到主機(jī)的某個(gè)組播組的IGMP報(bào)告時(shí),它就在有關(guān)的組播MAC地址表中增加該主機(jī)的端口當(dāng)交換機(jī)聽(tīng)到主機(jī)的IGMP“離開(kāi)消息”時(shí),它就在有關(guān)的組播MAC地址表中刪除該主機(jī)的端口。Video
ServerRouterorL3SwitchUser1User2PONOLTPONONUIGMPSnooping(竊聽(tīng))QueryReport路由器OLTIGMPSnooping/Proxy監(jiān)聽(tīng)路由器和主機(jī)之間IGMP協(xié)議的通信,記錄到交換機(jī)的組MAC地址表。組MAC地址端口列表01-00-5E-22-33-441322……Port13ReportPort22組成員組成員非組成員IGMPProxyOLT設(shè)備代理用戶轉(zhuǎn)發(fā)IGMP加入、離開(kāi)報(bào)文,代理路由器發(fā)送IGMP查詢報(bào)文。啟用IGMPProxy協(xié)議的組網(wǎng)環(huán)境和使用IGMPSnooping協(xié)議的組網(wǎng)環(huán)境類似和啟用IGMPSnooping協(xié)議相比:?jiǎn)⒂肐GMPProxy協(xié)議可以減少網(wǎng)絡(luò)側(cè)路由設(shè)備對(duì)IGMP報(bào)文的處理開(kāi)銷節(jié)約鏈路帶寬,以減少對(duì)上層帶寬的負(fù)載壓力Video
ServerRouterorL3SwitchUser1User2PONOLTPONONUIGMPProxyIGMPProxy包括四個(gè)方面的基本功能:加入抑制:即只轉(zhuǎn)發(fā)第一個(gè)成員report報(bào)文最后離開(kāi):即只轉(zhuǎn)發(fā)最后一個(gè)成員的leave報(bào)文主機(jī)代理:代理主機(jī)響應(yīng)路由器下發(fā)的query報(bào)文,代理主機(jī)源IP地址可配置。查詢代理:代理路由器下發(fā)query報(bào)文,代理路由源I
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