IP組播基礎

組播基本架構

組播IP地址

• 一個組播IP地址并不是表示具體的某臺主機，而是一組主機的集合，主機聲明加入某組播組即標識自己需要接收目的地址為該組播地址的數據
• IP組播常見模型分為ASM模型和SSM模型
• ASM：成員接收任意源組播數據，主機僅需加入組播組，不關注數據源，適用于新聞公告發布等對數據源無要求的場景 。
• SSM：成員指定接收特定源組播數據，需主機加入組時指定源地址，適用于視頻會議等需明確數據源的場景。

組播MAC地址

組播MAC地址與單播MAC地址的區別：

IANA規定，IPv4組播MAC地址的高24位為0x01005e，第25位固定為0。?

組播IP與MAC的映射?

• 需要組播IP地址與組播MAC地址的自動映射。
• MAC地址的低23bit為組播IP地址的低23bit。

映射導致的問題

組播IP地址映射成組播MAC地址時，會導致32個組播IP地址對應一個組播MAC的問題。?

IGMP協議原理與配置（路由器與主機之間）?

• IGMP（Internet Group Management Protocol）因特網組管理協議，是TCP/IP協議族中負責IP組播成員管理的協議，它用來在接收者和與其直接相鄰的組播路由器之間建立、維護組播組成員關系。
• IGMP協議運行于主機與組播路由器之間
• IGMP協議的作用：
  • 主機側：通過IGMP協議向路由器通告組成員關系
  • 路由器側：通過IGMP協議維護組成員關系。

IGMPv1的工作機制

• 普遍組查詢與響應
• 響應抑制機制。

IGMPv1成員加入

• 主機申請加組。?

IGMPv1問題一：組成員離開

• 靜默離開。?

IGMPv1問題二：查詢器選舉

• 查詢器選舉依賴于組播路由協議?

IGMPv2的工作機制?

IGMPv2對IGMPv1的改進：組成員離開?

IGMPv2對IGMPv1的改進：查詢器選舉

• 獨立的查詢器選舉機制。?

IGMPv1和IGMPv2報文比較?

SSM模型中的新需求

• 只接收特定源發送的組播數據?

IGMPv3的工作機制?

IGMP各版本間的差異?

IGMP Snooping的工作機制?

• 組播數據在二層被泛洪，造成：
  • 網絡資源浪費。
  • 存在安全隱患。
• 使能IGMPSnooping機制后，查詢響應僅向路由器接口轉發。

PIM協議原理與配置?（路由器和路由器之間）

PIM（Protocol IndependentMulticast）直接利用單播路由表的路由信息進行組播報文RPF檢查，創建組播路由表項，轉發組播報文。

PIM-DM的工作機制

• 采用“推（Push）模式"轉發組播報文
• PIM-DM的關鍵任務：
  • 建立SPT（Shortest Path Tree，最短路徑樹）
• PIM-DM的工作機制:
  • 鄰居發現。
  • 擴散與剪枝。
  • 狀態刷新。
  • 嫁接。
  • 斷言。

PIM-DM鄰居發現

PIM-DM構建SPT?

• 擴散過程。
• RPF檢查。
• 剪枝過程。

PIM-DM狀態刷新?

• 周期性地刷新剪枝狀態。

PIM-DM Graft機制 （嫁接）

• 新的組成員加入組播組后，快速得到組播報文。

PIM-DM? Assert機制 （斷言）

• 避免重復組播報文

PIM-DM的局限性

• PIM-DM適用于組播成員分布較為密集的園區網絡。
• PIM-DM的局限性：
  • 在組播成員分布較為稀疏的網絡中，組播流量的周期性擴散會給網絡帶來較大負擔。?

PIM-SM的工作機制

PIM-SM基本概述

• 使用“拉（Pull）模式"轉發組播報文
• PIM-SM的關鍵任務：
  • 建立RPT（RendezvousPointTree，匯聚點樹也稱共享樹），
  • 建立SPT（Shortest Path Tree，最短路徑樹）。
• 適用于組播成員分布較為稀疏的網絡環境。

匯聚點RP (Rendezvous Point)

• 充當RPT樹的根節點。
• 共享樹中的所有組播流量都經過RP轉發給接收者。
• 所有PIM路由器都要知道RP的位置。

RPT及其建立過程

組播接收者側DR與組播源側DR?

SPT的建立過程?

• SPT建好之后，組播報文沿SPT到達RP?

( * ，G）與（S，G）條目關系

PIM-SM的轉發樹?

SPT和RPT構成組播報文的轉發路徑，存在哪些問題？

Switchover機制?

與組播接收者相連的DR負責向RP發送單播join消息?，與組播源相連的DR負責向RP發送單播Register消息?