組播路由協(xié)議介紹 ISSUE1.2.ppt

1、DC020003 組播路由協(xié)議介紹,ISSUE 1.2,Page 1,前 言,IP組播協(xié)議主要有用于主機(jī)注冊(cè)的組播組管理協(xié)議，和用于組播選路轉(zhuǎn)發(fā)的組播路由協(xié)議。 本膠片就現(xiàn)有的組播路由協(xié)議做了一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹。,Page 2,目 標(biāo),學(xué)習(xí)完此課程，您將會(huì)： 了解組播路由協(xié)議的分類 了解幾種現(xiàn)有組播路由協(xié)議的工作過(guò)程和特點(diǎn),Page 3,內(nèi)容介紹,第1章 組播路由協(xié)議概述 第2章 域內(nèi)組播路由協(xié)議 第3章 域間組播路由協(xié)議,Page 4,組播路由協(xié)議概述,組播模型分類,根據(jù)IP組播中源和目的的不同，可以分為三種模型 ASM（Any-Source Multicast） SFM（Source-Filt

2、ered Multicast） SSM（Source-Specific Multicast）,Page 5,組播路由協(xié)議概述,組播協(xié)議分層體系,Page 6,組播路由協(xié)議概述,組播路由協(xié)議分類,組播路由器之間運(yùn)行組播路由協(xié)議，組播路由協(xié)議用于建立和維護(hù)組播路由，并正確、高效地轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)包 組播路由建立了一個(gè)從數(shù)據(jù)源端到多個(gè)接收端的無(wú)環(huán)數(shù)據(jù)傳輸路徑，即構(gòu)建分發(fā)樹結(jié)構(gòu) 按照單播路由一樣將組播路由也分為域內(nèi)和域間兩大類 域內(nèi)組播路由協(xié)議 通過(guò)發(fā)現(xiàn)組播源并構(gòu)建組播分發(fā)樹，將信息傳遞到接收者 DVMRP、MOSPF、PIM-DM和PIM-SM 域間組播路由協(xié)議 需要一種機(jī)制能發(fā)現(xiàn)其他域內(nèi)的組播源MSD

3、P 組播路由信息如何在自治系統(tǒng)之間傳遞MBGP,Page 7,組播路由協(xié)議概述,組播路由協(xié)議分類（續(xù)）,域內(nèi)的組播路由協(xié)議可以分為三類： 密集模式協(xié)議（DVMRP和PIM-DM） 稀疏模式協(xié)議（PIM-SM） 鏈路狀態(tài)協(xié)議（MOSPF）,Page 8,內(nèi)容介紹,第1章 組播路由協(xié)議概述 第2章 域內(nèi)組播路由協(xié)議 第3章 域間組播路由協(xié)議,Page 9,內(nèi)容介紹,第2章 域內(nèi)組播路由協(xié)議 第1節(jié) DVMRP 第2節(jié) MOSPF 第3節(jié) PIM-DM 第4節(jié) PIM-SM,Page 10,DVMRP,距離矢量組播路由協(xié)議DVMRP（Distance Vector Multicast Routing

4、 Protocol），一個(gè)較為古老，具有實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的協(xié)議，現(xiàn)在已經(jīng)不常使用，也鮮有廠家設(shè)備支持 是一種密集模式協(xié)議 基于距離矢量算法 類似于RIP 最大跳數(shù)為32跳 依賴協(xié)議自身發(fā)現(xiàn)的單播路由進(jìn)行RPF檢查 使用特殊的毒性反轉(zhuǎn)機(jī)制來(lái)創(chuàng)建“截?cái)鄰V播樹”（TBT, Truncate Broadcast Tree）,特點(diǎn),Page 11,DVMRP,使用擴(kuò)散、剪枝和嫁接機(jī)制來(lái)維護(hù)組播分發(fā)樹 組播數(shù)據(jù)開始時(shí)沿TBT向下擴(kuò)散 當(dāng)下游不需要該數(shù)據(jù)時(shí)對(duì)TBT枝杈進(jìn)行剪枝 剪枝每過(guò)一定時(shí)間超時(shí)，重新沿枝杈進(jìn)行擴(kuò)散 為了減少新主機(jī)加入組播組的等待時(shí)間，采用嫁接機(jī)制,特點(diǎn)（續(xù)）,Page 12,DVMRP,被廣泛應(yīng)

5、用于MBONE（一個(gè)由互連的且能轉(zhuǎn)發(fā)IP組播報(bào)文的Internet路由器和主機(jī)組成的小子網(wǎng)，實(shí)驗(yàn)性的組播網(wǎng)絡(luò)） 慢收斂 工作機(jī)制類似RIP 路由器中組播路由狀態(tài)信息龐雜，到處都是 (S,G)項(xiàng) 不支持共享樹 最大不能超過(guò)32跳 不適合于大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)（擴(kuò)散剪枝機(jī)制、可伸縮性差）,評(píng)價(jià),Page 13,內(nèi)容介紹,第2章 域內(nèi)組播路由協(xié)議 第1節(jié) DVMRP 第2節(jié) MOSPF 第3節(jié) PIM-DM 第4節(jié) PIM-SM,Page 14,MOSPF,對(duì)OSPF單播路由協(xié)議的擴(kuò)展 定義了一個(gè)新的鏈路狀態(tài)通告（LSA），此LSA用來(lái)在整個(gè)區(qū)域內(nèi)擴(kuò)散組成員關(guān)系信息，MOSPF路由器以此計(jì)算接口列表并構(gòu)建組

6、播分發(fā)樹 此LSA包括 組播組地址（鏈路狀態(tài)ID） 通告路由器ID 由IP地址標(biāo)識(shí)的包含本組成員的路由器接口列表 與Network LSA類似，只有指定路由器（DR）才能生成代表組成員關(guān)系的LSA,特點(diǎn),Page 15,MOSPF,在所有區(qū)域的路由器數(shù)據(jù)庫(kù)同步以后，每一個(gè)MOSPF路由器利用組成員LSA和Network LSA來(lái)構(gòu)造對(duì)任何一個(gè)（S,G）對(duì)的最短路徑樹 使用Dijkstra算法來(lái)計(jì)算最短路徑數(shù)SPT，對(duì)每個(gè)（S,G）對(duì)都要單獨(dú)計(jì)算,特點(diǎn)（續(xù)）,Page 16,MOSPF,與單播路由協(xié)議相關(guān) 只能在OSPF域內(nèi)部署 可伸縮性不好 每個(gè)組播（S,G）對(duì)都要單獨(dú)使用Dijkstra算法

7、 不支持共享樹 享有OSPF對(duì)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥儎?dòng)快速響應(yīng)能力 因?yàn)槭褂面溌窢顟B(tài)路由選擇方法來(lái)計(jì)算組播分布樹 此能力是以對(duì)路由器CPU資源的巨大消耗為代價(jià) 不適合組播源很多的組播網(wǎng)絡(luò),評(píng)價(jià),Page 17,內(nèi)容介紹,第2章 域內(nèi)組播路由協(xié)議 第1節(jié) DVMRP 第2節(jié) MOSPF 第3節(jié) PIM-DM 第4節(jié) PIM-SM,Page 18,PIM-DM,PIM（Protocol Independent Multicast）稱為協(xié)議無(wú)關(guān)組播 為IP組播提供路由的單播路由協(xié)議可以是靜態(tài)路由、RIP、OSPF、IS-IS、BGP等 組播路由和單播路由協(xié)議無(wú)關(guān)，只要單播路由協(xié)議能產(chǎn)生路由表項(xiàng)即可 RPF（Re

8、verse Path Forwarding）稱為逆向路徑轉(zhuǎn)發(fā)，是組播轉(zhuǎn)發(fā)的一種模式 借助RPF轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制， PIM實(shí)現(xiàn)了在網(wǎng)絡(luò)中傳遞組播信息 把由支持PIM協(xié)議的組播路由器所組成的網(wǎng)絡(luò)稱為PIM組播域 ASM模型目前包括PIM-DM和PIM-SM兩種模式 SSM模型能夠借助PIM-SM的部分技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn),PIM概述,Page 19,PIM-DM,PIM-DM（Protocol Independent Multicast Dense Mode）稱為協(xié)議獨(dú)立組播密集模式，屬于密集模式的組播路由協(xié)議 PIM-DM假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)子網(wǎng)都存在至少一個(gè)對(duì)組播源感興趣的接收站點(diǎn)，因此組播數(shù)據(jù)包被擴(kuò)散到網(wǎng)絡(luò)中的所

9、有點(diǎn) 對(duì)沒(méi)有組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的分支進(jìn)行Prune剪枝操作，只保留包含接收者的分支 為了使剪掉的有組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)需求的分支能夠重新接收組播數(shù)據(jù)流，剪掉的分支可以周期性地恢復(fù)成轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài) 為了減少等待被剪掉的分支恢復(fù)成轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的延時(shí)時(shí)間，密集模式組播路由協(xié)議使用Graft嫁接機(jī)制主動(dòng)恢復(fù)組播報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā),PIM-DM原理,Page 20,PIM-DM,PIM-DM域中數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑是“有源樹”以“組播源”為根、組播組成員為枝葉的一棵樹。由于有源樹使用的是從組播源到接收者的最短路徑，因此也稱為最短路徑樹SPT（Shortest Path Tree） PIM-DM的工作過(guò)程可以概括為：鄰居發(fā)現(xiàn)、構(gòu)建SPT樹、

10、嫁接階段、RPF檢查、Assert機(jī)制,PIM-DM工作過(guò)程,Page 21,PIM-DM,對(duì)規(guī)模較小的局域網(wǎng)非常有效 優(yōu)勢(shì) 實(shí)現(xiàn)機(jī)制簡(jiǎn)單擴(kuò)散、剪枝和嫁接 易于配置2條命令實(shí)現(xiàn) 存在的問(wèn)題 擴(kuò)散剪枝機(jī)制不夠高效 Assert機(jī)制比較復(fù)雜 不支持共享樹 控制和數(shù)據(jù)平面混合導(dǎo)致PIM-DM域內(nèi)所有路由器上存在（S,G）表項(xiàng),PIM-DM評(píng)價(jià),Page 22,內(nèi)容介紹,第2章 域內(nèi)組播路由協(xié)議 第1節(jié) DVMRP 第2節(jié) MOSPF 第3節(jié) PIM-DM 第4節(jié) PIM-SM,Page 23,PIM-SM,PIM-SM（Protocol Independent Multicast Sparse Mo

11、de）稱為協(xié)議獨(dú)立組播稀疏模式，屬于稀疏模式的組播路由協(xié)議 稀疏模式默認(rèn)所有主機(jī)都不需要接收組播包，只向明確需要組播包的主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā) PIM-SM模型實(shí)現(xiàn)組播轉(zhuǎn)發(fā)的核心任務(wù)是構(gòu)造并維護(hù)一棵單向共享樹 共享樹選擇PIM中某一路由器作為公用根節(jié)點(diǎn)，稱為匯聚點(diǎn)RP（Rendezvous Point）。組播數(shù)據(jù)通過(guò)RP沿共享樹向接收者轉(zhuǎn)發(fā),PIM-SM原理,Page 24,PIM-SM,PIM-SM的工作過(guò)程主要有：鄰居發(fā)現(xiàn)、DR選舉、RP發(fā)現(xiàn)、RPT共享樹生成、組播源注冊(cè)、RPT向SPT切換 使用RP 發(fā)送者和接收者在RP處進(jìn)行匯聚 發(fā)送者的DR把發(fā)送者注冊(cè)到RP上（報(bào)個(gè)到，掛個(gè)號(hào)） 接收者的DR（直連

12、網(wǎng)絡(luò)上的負(fù)責(zé)人）為接收者加入到共享樹 (樹根在RP),PIM-SM工作過(guò)程,Page 25,PIM-SM,適合大規(guī)模企業(yè)網(wǎng)絡(luò) 對(duì)于稀疏和密集應(yīng)用都很高效 優(yōu)勢(shì): 數(shù)據(jù)流僅沿“加入”的共享樹的分支向下發(fā)送 可以根據(jù)流量等條件動(dòng)態(tài)地切換到源路徑樹 與具體的單播路由協(xié)議無(wú)關(guān) 是域間組播路由的基礎(chǔ) 和MBGP、MSDP共同結(jié)合使用可以完成跨域的組播,PIM-SM評(píng)價(jià),Page 26,內(nèi)容介紹,第1章 組播路由協(xié)議概述 第2章 域內(nèi)組播路由協(xié)議 第3章 域間組播路由協(xié)議,Page 27,內(nèi)容介紹,第3章 域間組播路由協(xié)議 第1節(jié) MSDP 第2節(jié) MBGP,Page 28,MSDP,MSDP是基于多個(gè)P

13、IM-SM域互連而開發(fā)的一種域間組播解決方案 在各個(gè)域的RP之間建立MSDP對(duì)等體關(guān)系，從而使它們能夠在域間相互轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，共享組播源信息 適用前提：域內(nèi)組播路由協(xié)議必須是PIM-SM 簡(jiǎn)單有效 應(yīng)用域間源路徑樹 簡(jiǎn)化了查找活動(dòng)組播源的問(wèn)題 RP 或 接收者的最后一跳路由器可加入域間源路徑樹,概述,Page 29,MSDP,在MSDP對(duì)等體之間建立MSDP鄰居關(guān)系 MSDP對(duì)等體使用TCP 端口 639建立連接 MSDP對(duì)等體每隔60秒(固定周期)發(fā)送keepalive消息 如果75秒后沒(méi)有收到keepalive或者M(jìn)SDP報(bào)文，連接復(fù)位 MSDP 對(duì)等體必須運(yùn)行BGP 可以是MBGP對(duì)等體，

14、也可以是BGP對(duì)等體，或兩者都是 例外：當(dāng)某路由器只與單個(gè)MSDP對(duì)等體有連接時(shí)，BGP就不是必要的,MSDP對(duì)等體,Page 30,MSDP,MSDP僅能與 PIM-SM 協(xié)同工作 RP知道域中所有的源 組播源發(fā)送 “PIM注冊(cè)”消息到RP RP可以通過(guò)MSDP SA (Source Active) 消息告知其他域中的RP這些源信息 RP知道域中的接收者 接收者發(fā)送一個(gè) “(*, G) 加入”消息到RP RP能加入對(duì)等體域的源路徑樹,工作過(guò)程,Page 31,MSDP,工作過(guò)程（續(xù)）,MSDP對(duì)等體,域 B,域 A,域 C,域 D,域 E,RP,RP,RP,RP,RP,Source Acti

15、ve消息,SA,Page 32,MSDP,工作過(guò)程（續(xù)）,MSDP對(duì)等體,域 B,域 A,域 C,域 D,域 E,RP,RP,RP,RP,RP,源,（S, 224.2.2.2） 加入消息,加入消息,Page 33,MSDP,工作過(guò)程（續(xù)）,MSDP對(duì)等體,組播數(shù)據(jù)流,域 B,域 A,域 C,域 D,域 E,RP,RP,RP,RP,RP,源,Page 34,MSDP,工作過(guò)程（續(xù)）,MSDP對(duì)等體,組播數(shù)據(jù)流,域 B,域 A,域 C,域 D,域 E,RP,RP,RP,RP,RP,源,Page 35,內(nèi)容介紹,第3章 域間組播路由協(xié)議 第1節(jié) MSDP 第2節(jié) MBGP,Page 36,MBGP,

16、MBGP: 組播網(wǎng)絡(luò)中的多協(xié)議 BGP 在 RFC 2283中定義 (BGP擴(kuò)展) 可以攜帶不同類型的路由 單播 組播 兩類路由在同一BGP會(huì)話中傳送 不散播組播狀態(tài)信息 相同的路徑選擇和確認(rèn)規(guī)則 AS-Path, Local Preference, MED, ,概述,Page 37,MBGP,新的多協(xié)議屬性 MP_REACH_NLRI MP_UNREACH_NLRI MP_REACH_NLRI 和 MP_UNREACH_NLRI 地址類信息 (AFI) = 1 (IPv4) Sub-AFI = 1 (NLRI 用于單播) Sub-AFI = 2 (NLRI 用于組播 RPF 檢查) Sub-AFI = 3 (NLRI 用于單播和組播RPF 檢查),概述（續(xù)）,Page 38,MBGP,維護(hù)分離的 BGP 路由表 單播路由信息庫(kù) (RIB) 包括為單播轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)的單播地址前綴 來(lái)源的 BGP 單播 NLRI AFI = 1, Sub-AFI = 1 or 3