監(jiān)控領域組播技術介紹

監(jiān)控領域組播技術介紹第一節(jié)組播概述第二節(jié)組播實現技術介紹第三節(jié)IGMP協(xié)議第四節(jié)IGMPSNOOPING協(xié)議第五節(jié)PIM-SM協(xié)議第六節(jié)組播VLAN第七節(jié)可控組播目錄單播、廣播與組播單播服務器組播廣播主機10.10.1.0/24單播與組播實現點對多點傳輸比較單播組播實時數據組播互聯網多媒體主機服務器足球比賽演唱會炒股游戲與仿真互聯網玩家玩家玩家玩家玩家組播技術的特點優(yōu)點增強效率，控制網絡流量，減少服務器和CPU負載優(yōu)化性能，消除流量冗余分布式應用，使多點傳輸成為可能缺點組播應用基于UDP盡最大努力交付 無擁塞控制數據包重復數據包的無序交付第一節(jié)組播概述第二節(jié)組播實現技術介紹第三節(jié)IGMP協(xié)議第四節(jié)IGMPSNOOPING協(xié)議第五節(jié)PIM-SM協(xié)議第六節(jié)組播VLAN第七節(jié)可控組播目錄組播體系結構組播協(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。組成員關系協(xié)議包括IGMP(互聯網組管理協(xié)議)。組播路由協(xié)議分為域內組播路由協(xié)議及域間組播路由協(xié)議。域內的組播協(xié)議又分為密集模式與稀疏模式。域內組播路由協(xié)議主要使用PIM-SM，PIM-DM，DVMRP協(xié)議。組播地址組播IP地址：組播地址范圍224.0.0.0－239.255.255.255保留組播地址224.0.0.0－224.0.0.255224.0.1.0－224.0.1.255本地管理組地址239.0.0.0－239.255.255.255用戶組播地址224.0.2.0－238.255.255.255組播MAC地址：以太網：01-00-5e-xx-xx-xxIP地址到MAC地址的映射11100000000100000000010111100IP組播地址后23位映射到MAC地址中32位IP組播地址48位MAC地址（以太網/FDDI）此5位地址不作映射，因此32個IP組播地址映射成一個MAC地址組播轉發(fā)逆向路徑轉發(fā)(RPF--ReversePathForwarding)組播包的轉發(fā)不是基于IP包的目的地址的，而是用RPF檢查決定是否轉發(fā)和丟棄輸入信息包RPF檢查的過程如下：路由器檢查到達組播包的源地址，如果信息包是在可返回源站點的接口上到達，則RPF檢查成功，信息包被轉發(fā)如果RPF檢查失敗，丟棄信息包對組播包源地址的檢查是通過查詢單播路由表來實現的接收者例子：RPF檢查源接收者接收者組播數據包錯誤接口到達的組播數據包RPF檢查失敗，數據包從錯誤接口到達192.18.0.32進一步觀察：RPF檢查失敗S0/1S0/0S1/0來自192.18.0.32的組播數據網段接口192.18.0.0/16168.0.253.0/24S0/1S0/015.15.0.0/16S1/0數據從S0/0到達，RPF檢查失敗，路由器丟棄包進一步觀察：RPF檢查成功S0/1S0/0S1/0來自192.18.0.32的組播數據網段接口192.18.0.0/16168.0.253.0/24S0/1S0/015.15.0.0/16S1/0數據從S1到達，RPF檢查成功，路由器轉發(fā)數據包無組播功能交換機轉發(fā)組播數據報組播？？二層交換機組播功能實現12345MAC地址端口0100-5e00-00032,5轉發(fā)表第一節(jié)組播概述第二節(jié)組播實現技術介紹第三節(jié)IGMP協(xié)議第四節(jié)IGMPSNOOPING協(xié)議第五節(jié)PIM-SM協(xié)議第六節(jié)組播VLAN第七節(jié)可控組播目錄IGMP——因特網組管理協(xié)議IGMP（InternetGroupManagementProtocol）協(xié)議是主機與路由器之間唯一信令協(xié)議RFC1112規(guī)定了IGMPV1（支持windows95）RFC2236規(guī)定了IGMPV2（支持windows和大多數Unix最新的服務包）Draft-ietf-idmr-igmp-v3-03.txt規(guī)定了最新的IGMPV3IGMP中路由器、主機動作主動報告加入組普遍查詢響應報告離開組消息指定組查詢IGMP中共享網段路由器動作查詢消息查詢消息競選失敗停發(fā)查詢消息路由器失效停發(fā)查詢消息重新發(fā)送查詢消息10.10.0.1/1610.10.0.3/16報告抑制過程路由器定期發(fā)送查詢子網中每個組只有一個成員發(fā)送響應報告其它成員被抑制不再發(fā)送報告查詢消息10.10.0.1/16響應報告響應報告響應報告響應報告FASTLEAVE特性路由器或交換機接口啟動FASTLEAVE特性接口下某臺主機發(fā)送leave消息路由器不再發(fā)送查詢消息，直接刪除該接口下的組播出接口特定組查詢消息10.10.0.1/16leavejoinIGMPv2報文格式和類型以字節(jié)為單位類型最大響應時間校驗和組播組地址0123MembershipQuery:成員關系查詢（0x11）

V1MembershipReport:版本1成員關系報告（0x12）

V2MembershipReport:版本2成員關系報告（0x16）

LeaveGroup:離開組報告（0x17）IGMP三版本比較查詢器選舉IGMPV1離開方式指定組查詢指定源、組加入依靠上層路由協(xié)議IGMPV2IGMPV3無無自己選舉有無自己選舉有有默默離開主動發(fā)出離開報文主動發(fā)出離開報文版本1與版本2兼容處理版本1主機版本2主機版本1路由器版本2路由器版本1主機版本2主機版本1路由器版本2路由器版本1主機報告抑制版本2主機版本2主機被版本1主機報告抑制路由器按版本1方式工作版本2幀格式兼容版本1幀格式版本2路由器強制配為版本1方式版本2路由器強制配為版本1方式版本2幀格式兼容版本1幀格式路由器按版本1方式工作至版本1定時器超時配置命令交換機上的配置：啟動組播應用[H3C]multicastrouting-enable模擬主機行為——加入一個組[H3C-Vlan-interface10]igmphost-join225.0.0.1portEthernet0/1指定IGMP版本號

[H3C-Vlan-interface10]igmpversion1顯示IGMP接口信息[H3C]displayigmpinterface第一節(jié)組播概述第二節(jié)組播實現技術介紹第三節(jié)IGMP協(xié)議第四節(jié)IGMPSNOOPING協(xié)議第五節(jié)PIM-SM協(xié)議第六節(jié)組播VLAN第七節(jié)可控組播目錄IGMPSNOOPING概述IGMPSnooping和IGMP協(xié)議一樣，兩者都用于組播組的管理和控制，它們都使用IGMP報文。IGMP協(xié)議運行在網絡層，而IGMPSnooping則運行在鏈路層，當二層以太網交換機收到主機和路由器之間傳遞的IGMP報文時，IGMPSnooping分析IGMP報文所帶的信息，在二層建立和維護MAC表，以后從路由器下發(fā)的組播報文就根據MAC表進行轉發(fā)。IGMPSnooping只有在收到某一端口的IGMP離開報文或者某一端口的老化時間定時器超時的時候才會主動向端口發(fā)IGMP特定組查詢報文，除此之外，它不會向端口發(fā)任何IGMP報文。IGMPSNOOPING原理二層以太網交換機通過運行IGMP-Snooping來實現對IGMP報文的偵測，并為主機及其對應端口與相應的組播組建立映射關系。當二層交換機上沒有運行IGMP-Snooping時，組播報文將在二層廣播；運行IGMP-Snooping后，報文不再進行二層廣播而在二層被組播給指定的接收者。IGMPSnooping功能CPU012345IGMP報告IGMP查詢MAC地址轉發(fā)表端口0100－5e00－00030135對交換機端口接收到的Report報文進行分析，并在交換機中建立相應的組播MAC地址與端口的對應表項，從而實現組播數據包的二層快速轉發(fā)IGMPSnooping基本概念路由器端口（RouterPort）：以太網交換機上直接和組播路由器相連的端口組播成員端口：與組播組成員相連的端口。組播組成員此處是加入某個組播組的主機MAC組播組：以太網交換機維護的以MAC組播地址標識的組播組IGMPSnooping基本概念未知組播丟棄和禁止組播廣播

用戶在VLAN內配置了IGMPSnooping功能后，當交換機收到發(fā)往未知組播組的報文時，數據報文會在VLAN內廣播，這樣會占用大量的網絡帶寬，影響轉發(fā)效率。IGMPQuery組播數據（225.1.1.1）路由口有沒有人加入組播？沒有人加入組播組225.1.1.1，那就廣播吧未知組播丟棄和禁止組播廣播

未知組播丟棄會直接丟棄未知組播數據報文IGMPQuery組播數據（225.1.1.1）路由口有沒有人加入組播？沒有人加入組播組225.1.1.1，那就丟棄啦未知組播丟棄和禁止組播廣播

在交換機上啟動IGMPSnooping禁止廣播功能，當交換機收到發(fā)往未知組播組的報文時，交換機將建立nonflooding表項，使數據報文只向交換機的路由器端口轉發(fā)，不在VLAN內廣播。如果交換機沒有路由器端口，數據報文會被丟棄，不再轉發(fā)。IGMPQuery組播數據（225.1.1.1）路由口有沒有人加入組播？沒有人加入組播組225.1.1.1，那就只轉發(fā)到路由口好了配置命令交換機上的配置：全局使能IGMPSnooping。

[DeviceA]igmp-snooping創(chuàng)建VLAN100，在該VLAN內使能IGMPSnooping[DeviceA]vlan100[DeviceA-vlan100]portGigabitEthernet3/0/1

[DeviceA-vlan100]igmp-snoopingenable查看VLAN100內IGMPSnooping組的詳細信息。

[DeviceA]displayigmp-snoopinggroupvlan100verbose第一節(jié)組播概述第二節(jié)組播實現技術介紹第三節(jié)IGMP協(xié)議第四節(jié)IGMPSNOOPING協(xié)議第五節(jié)PIM-SM協(xié)議第六節(jié)組播VLAN第七節(jié)可控組播目錄鄰居發(fā)現機制周期性發(fā)送Hello報文——發(fā)現鄰居、建立并維護鄰居關系選舉DR——（先比優(yōu)先級，后比IP地址）IP地址最大者成為本網段的DR當IGMP是版本v1時，DR還作IGMP查詢器Hello消息Hello消息BSR和RP注意：BSR只擴散C-RP列表，RP由各路由器自己計算注意：RP有服務范圍，網絡中可以有多個RP進行分擔BSR即“BootStrapRouter”，自舉路由器負責在PIM-SM網絡中收集網絡內的RP信息，然后將RP集（即組-RP映射數據庫）發(fā)布到整個PIM-SM網絡。一個網絡內部只有一個BSRPIM-SM注冊與注冊停止源192.18.0.32接收者DRDRRP接收者接收者單播注冊停止消息單播注冊消息組播數據流12接收者PIM-SM轉發(fā)與加入源192.18.0.32接收者組播數據流DRDRPIM組播組加入消息IGMP加入1233322RP最短路徑樹切換源192.18.0.32接收者DRDR接收者接收者組播數據流停發(fā)組播數據流SPT加入SPT剪枝RP23111PIM-SM剪枝源192.18.0.32接收者組播數據流RP/DRDR剪枝消息IGMP離開停止發(fā)送組播數據流交換機上的配置啟動組播進程[H3C]multicastrouting-enable

在接口上啟動PIM-SM[H3C-VLAN-interface10]pim

smPIM-SM配置案例C-RP、C-BSRVideoServer接入層骨干網全網PIM-DMMultimediaPCPIM-SM配置案例配置VLAN虛接口PIM-SM協(xié)議是應用層協(xié)議，運行在三層接口上。啟動組播路由協(xié)議[H3C]multicastrouting-enable在每個VLAN虛接口上配置PIM-SM[H3C-VLAN-interface10]pim

sm在整個PIM-SM域中要配置候選BSR和候選RP[H3C-pim]c-bsrvlan-interface10242

[H3C-pim]c-rpvlan-interface10第一節(jié)組播概述第二節(jié)組播實現技術介紹第三節(jié)IGMP協(xié)議第四節(jié)IGMPSNOOPING協(xié)議第五節(jié)PIM-SM協(xié)議第六節(jié)組播VLAN第七節(jié)可控組播目錄在傳統(tǒng)的組播點播方式下，當屬于不同VLAN的主機HostA、HostB和HostC同時點播同一組播組時，三層設備（RouterA）需要把組播數據在每個用戶VLAN（即主機所屬的VLAN）內都復制一份發(fā)送給二層設備（SwitchA）。這樣既造成了帶寬的浪費，也給三層設備增加了額外的負擔。組播VLAN基于子VLAN的組播VLAN接收者主機HostA、HostB和HostC分屬不同的用戶VLAN。在SwitchA上配置VLAN10為組播VLAN，將所有的用戶VLAN都配置為該組播VLAN的子VLAN，并在組播VLAN內使能IGMPSnooping。IGMPSnooping將在組播VLAN中對路由器端口進行維護，而在各子VLAN中對成員端口進行維護。這樣，RouterA只需把組播數據在組播VLAN內復制一份發(fā)送給SwitchA即可，SwitchA會將其分發(fā)給該組播VLAN內那些有接收者的子VLAN?；诙丝诘慕M播VLAN接收者主機HostA、HostB和HostC分屬不同的用戶VLAN，SwitchA上的所有用戶端口（即連接主機的端口）均為Hybrid類型。在SwitchA上配置VLAN10為組播VLAN，將所有用戶端口都添加到該組播VLAN內，并在組播VLAN和所有用戶VLAN內都使能IGMPSnooping。當SwitchA上的用戶端口收到來自主機的IGMP報文時，會為其打上組播VLAN的Tag并上送給IGMP查詢器，于是IGMPSnooping就可以在組播VLAN中對路由器端口和成員端口進行統(tǒng)一的維護。這樣，RouterA只需把組播數據在組播VLAN內復制一份發(fā)送給SwitchA即可，SwitchA會將其分發(fā)給該組播VLAN內的所有成員端口。組播VLAN配置（基于子VLAN）全局使能IGMPSNOOPING[Switch]igmp-snooping創(chuàng)建VLAN2，并把端口G3/0/2添加到該VLAN中

[Switch]vlan2[Switch-vlan2]portG3/0/2VLAN3、VLAN4和VLAN10的配置與VLAN2相似在該VLAN內使能IGMPSnooping[Switch-vlan10]igmp-snoopingenable配置VLAN10為組播VLAN，并把VLAN2到VLAN4都配置為該組播VLAN的子VLAN。[Switch]multicast-vlan10[Switch-mvlan-10]subvlan2to4組播VLAN配置（基于子VLAN）查看SwitchA上所有組播VLAN的信息。

[Switch]displaymulticast-vlan

Total1multicast-vlan(s)

Multicastvlan10

subvlanlist:

vlan2-4第一節(jié)組播概述第二節(jié)組播實現技術介紹第三節(jié)IGMP協(xié)議第四節(jié)IGMPSNOOPING協(xié)議第五節(jié)PIM-SM協(xié)議第六節(jié)組播VLAN第七節(jié)可控組播目錄可控組播介紹組播源控制保證只有已申請且被授權的組播源才能發(fā)送組播數據進入網絡，在一個組播業(yè)務被發(fā)布之前，組播的提供者必須向系統(tǒng)的管理者申請，管理者經過確認后，確定用于組播源發(fā)送的相關參數，包括組播源地址，組播組地址，所用帶寬等必要信息。當組播業(yè)務的提供者將組播流量發(fā)送到網絡中后，需要提供給組播接收者接收組播數據的方式，在系統(tǒng)中通過服務器將這些信息以一定的形式向用戶發(fā)布。

靜態(tài)授權的方式，即根據管理者為組播源分配的源地址、組播地址、帶寬等必要信息，在與組播源直接相連的邊緣交換機上配置ACL，完成長期性的授權，直到組播提供者終止組播業(yè)務后取消授權。動態(tài)認證授權，管理服務器根據事前策略為信號源分別組播地址、通過認證服務器認證授權后，根據認證授權信息有管理服務器向組播源接入的網絡設備下發(fā)ACL策略參數，允許組播數據轉發(fā)，當授權組播源停止發(fā)送組播數據時，由管理服務器向網絡設備刪除對應ACL