IPV4和IPV6组播（Multicast）课堂小知识（一） / 开普饭

组播（Multicast）

IPV4：单播组播广播

IPV6：单播组播任播

1）单播：一对一，随着接收用户的增多，增加服务器和链路带宽的压力。

单播的优点：保证流量只发送给有需要的接收者

2）广播：一对ALL，压力会集中在网络内的主机，如果该主机不接收广播流量，需要耗费资源去处理这个广播

广播的优点：同样的流量，只需要发送一次，对链路的占用小

3）组播的特点： 一对多，把单播和广播的优点结合起来形成组播。

组播的优点：保证流量只发送给有需要的接收者，同样的流量，只需要发送一次，对链路的占用小

组播的缺陷：组播是基于UDP的！！！【不可靠】

组播分发树

1）源树：SPT【最短路径树SPT】

优点：组播源到接收者的路径是最优的

组播路由条目使用（S,G）表示

S代表是source，G代表Group

100个组播源，100个(S,G)条目-----缺点，表项过多

2）共享树：RPT

特点：采用一个公共节点作为根，转发组播流量

缺点：不能保证组播源到接收者的路径是最优的

组播路由条目使用（*,G）表示

*代表是任意source，G代表Group

100个组播源，1个(*,G)条目—优点，表项只有一个

RPF检测【反向路径转发】

概念：组播源的入接口和路由器到达组播源的出接口，不一致，RPF检测失败。不转发该组播数据包，直接丢弃

组播数据流从组播路由器入口路由到出口转发出去

入口：由RPF决定

出口：由IGMP和组播路由协议决定的

源组播组接收者

1）机和组播路由协议之间运行的协议 IGMP

2）组播路由器和组播路由器之间运行的协议 PIM

IGMP【 internet组管理协议】

1）V1：query和report报文，组播路由器每隔60s周期性发送查询报文，主机响应。

缺点：没有离开机制，主机是默不作声离开，只要等到180s，组播路由器才收敛完成。

2）V2：query和report报文，组播路由器每隔60s周期性发送查询报文，主机响应。

优化了离开机制，当主机离开某个组播组，主动向组播路由器发送leave group报文，表示要离开这个组。

组播路由器会发送特定组的查询报文，询问是否还存在关于改组的其他的接收者，加速收敛。

注：

V1 下一次60s，才发现有接收者

V2 马上发送特定组查询，

查询器

在以太网中，如果存在多个组播路由器，会选举其中一台组播路由器作为查询器。

查询器选举原则：

IGMP V1，选举PIM协议的DR路由器作为查询器

IGMP V2 V3，选择组播路由器IP地址小的

组播路由协议

作用：在组播路由器之间运行组播路由协议，生成组播路由条目，当组播路由器收到组播数据包时，根据组播路由表来转发组播流量。

组播路由角色：

最后一跳组播路由器：连接着接收者

第一跳组播路由器：连接着组播源

PIM转发路由器：

PIM协议：协议无关组播

组播路由器为了知道哪些设备需要接收组播流量。PIM无需收发组播路由更新，所以与其它组播协议相比，PIM开销降低了许多。PIM的设计出发点是在Internet范围内同时支持SPT和共享树，并使两者之间灵活转换，因而集中了它们的优点提高了组播效率。

PIM定义了两种模式：

密集模式(Dense-Mode)和稀疏模式（Sparse-Mode）

1）PIM-DM：泛洪—修剪 SPT

先有组播数据流，再有组播分发树

泛洪：当组播路由器收到组播数据包时，先进行RPF检测，添加（S,G）表项，从除接收接口之外的其他所有接口（有PIM邻居的接口）进行转发。

修剪：当组播路由器不存在接收者时，发送join/prune报文，将prune置为1

当组播路由器存在接收者时，发送join/prune报文，将join置为0

每个3分钟泛洪修剪一次。

注：在PIM-DM，产生(S,G)和（*,G），但是转发数据包时，根据（S,G）表项转发，不根据（*,G）

因为数据库结构的原因，创建（S,G）表项必须先创建（*,G）表项

优点：配置简单，实现机制简单

缺点：泛洪修剪过程不够高效

复杂的ASSert机制

控制和数据平面混合

导致网络内部的所有路由器上都有（S,G）

可能会导致非确定性的拓扑行为

不支持共享树

配置PIM-DM

首先要保证组播路由器有组播源的路由条目，(配置动态路由协议EIGRP)目的是为了保证RPF检测能够成功

配置步骤：

1）组播路由器启用组播功能：ip multicast-routing

2）在相应的接口启用PIM协议：ip pim dense-mode

连接PIM路由器的接口

第一跳路由器连接组播源的接口

最后一跳路由器连接接收者的接口

3）配置接收主机加入某个组播组：ip igmp join-group 239.1.1.1

验证命令：

R1#show ip pim interface 查看路由器哪些接口启用PIM协议

R1# show ip pim neighbor查看PIM的邻居

R1#show ip mroute 查看组播路由表

PIM-SM【考试重点】

先有组播树，再有组播流量

先建立RPT，当有组播数据时，建立SPT树。

后续数据，先沿着SPT树发送，再沿着RPT树发送

共享树的建立

接收者发送IGMP report报文给最后一跳路由器。

最后一跳路由器收到以后，会对RP做RPF检测，检测成功，生成（*，G）表项，朝着RP的方向，向上游路由器发送join/prune报文。

注意：为了保证组播路由器能够对RP检测成功，首先要保证组播路由器有RP的路由。

RPT生成的（*,G）表项，用于转发组播数据

源树的建立

1）组播源发送组播数据报文，第一跳路由器收到后，进行RPF检测，生成（S,G）表项，因为此时，第一跳路由器并没有建立任何的组播分发树，以单播的形式发送给RP。

2）RP收到这个单播报文，首先查看组播路由表是否存在该组播组的共享树（是否有接收者），如果存在，将单播报文中的组播提取出来，沿着共享树发送。发送join/prune消息给第一跳路由器，产生（S,G）表项

如果不存在接收者，发送join/prune消息给第一跳路由器，产生（S,G）表项

发送注册停止的报文。目的是为了让第一跳组播路由器转发后续的组播数据包，以组播的形式发送，不需要以单播的形式发送。

RPT的切换

当最后一跳路由器，发现到达组播源有更优路径时，从RPT树切换到SPT树。

注：禁止共享树向源树切换命令

ip pim spt-threshold infinity

RP的选举

如果一台设备同时使用静态和动态的方式选举RP，优先级的关系如下：

Auto-rp>BSR>静态RP

PI-SM配置实施步骤：

1）组播路由器启用组播功能：ip multicast-routing

2）在相应的接口启用PIM协议：ip pim sparse-mode

连接PIM路由器的接口

第一跳路由器连接组播源的接口

最后一跳路由器连接接收者的接口

3）配置RP：ip pim rp-address 3.3.3.3【所有的组播路由器都需要配置RP】

4）配置接收主机加入某个组播组：ip igmp join-group 239.1.1.1

验证命令：

R1#show ip pim interface 查看路由器哪些接口启用PIM协议

R1# show ip pim neighbor查看PIM的邻居

R1#show ip mroute 查看组播路由表

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IPV4和IPV6组播（Multicast）课堂小知识（一）

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