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1、网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心第九章第九章组播技术组播技术中中 北北 大大 学学 电电 子子 与与 计计 算算 机机 科科 学学 技技 术术 学学 院院School of Electronics and Computer Science and Technology.NUC 交换交换交换交换今日汗水今日汗水，路由路由路由路由明朝辉煌明朝辉煌网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心课程议题课程议题IP组播技术组播技术网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心单播、广播有
2、效主机有效主机有效主机有效主机有效主机有效主机有效主机有效主机广播广播广播广播单播单播单播单播网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心组播有效主机有效主机有效主机有效主机组播技术被广泛应用于基于特定群组的应用服务（如多媒体会议、群组数据分发、群组游戏、群组视频点播等）。网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心组播技术概述为什么要使用组播技术网络中，有一类数据需要一组人接收，利用单播需要极大的带宽用广播而又不现实组播技术的应用将公司信息发送给所有员工视频会议及远程视频学习股票信息传播协同计算网网络络工工程程专专业业实
3、实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心组播技术的特点优势提高带宽有效利用率减少服务器的负载缺点所有组播服务是基于UDP的传输无确认机制，不可靠无序传输三层交换机和路由器的组播技术相同网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心组播IP地址的结构IANA定义组播地址范围D类：224.0.0.0 239.255.255.2551 11 11 10 0组播组播组播组播IDID固定前固定前固定前固定前4 4位位位位2828位可变位可变位可变位可变地址范围描 述224.0.0.0-224.0.0.255保留的链路本地地址224.0.1.0-238.25
4、5.255.255全局范围地址232.0.0.0-232.255.255.255指定信源多播地址233.0.0.0-233.255.255.255GLOP地址239.0.0.0-239.255.255.255有限范围地址网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心组播MAC地址的结构组播MAC地址范围01-00-5E-XX-XX-XX0000000100000001前前前前2424位固定，第位固定，第位固定，第位固定，第2525位为位为位为位为0 02323位可变位可变位可变位可变000000000000000001011110010111100 0 xxx
5、xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx00000001000000012323位可变位可变位可变位可变000000000000000001011110010111100 0 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx1110 xxxx1110 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxIPIP组播地址组播地址组播地址组播地址对应的组播对应的组播对应的组播对应的组播MACMAC地址地址地址地址空闲无对应空闲无对应空闲无对应空闲无对应32个
6、IP和一个MAC地址对应重叠网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心课程议题课程议题组播体系结构组播体系结构网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心组播体系结构IGMPIGMPIGMPIGMPIGMPIGMP组播路由协议组播路由协议组播路由协议组播路由协议主机到路由器的组成员关系协议IGMP路由器到路由器的组播路由协议PIM-SM、PIM-DM、PIM-SSM、MOSPF、CBT、DVMRP等网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心IGMPIGMP(Internet Grou
7、p Manager Protocol)互联网组管理协议IGMP v1 RFC1112IGMP v2 RFC2236IGMP v3 RFC3376IGMPv1网段中必须有路由器定期传输主机成员资格查询消息成员主机收到查询消息后，回复应答报文路由器利用超时机制确定成员的离开网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心IGMPv2IGMPv2的主要改进普遍组查询指定组查询主机主动发送组加入消息成员主机组脱离消息网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心IGMPv3允许主机指定接收某些网络发送的某些组播组相比以前的版本增加了主机
8、的控制能力不仅可以指定组播组还能指定组播的源SSM(Source-Specific Multicast）只关心指定的组播源地址的数据包所发出的报告-指定组播源IGMPv3支持两种过滤模式INCLUDE：接收者通告组播组的成员，指定一个要接收的流量的源地址，即INCLUDE列表。EXCLUDE：接收者通告组播组的成员，指定一个不希望接收流量的源地址，即EXCLUDE列表。如果希望从所有的源接收流量，可以将EXCLUDE列表置空。网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心IGMP版本比较224.0.0.1 所有主机224.0.0.2 所有路由器224.0.0.
9、22 所有具备IGMPv3功能的路由器IGMPv1IGMPv2IGMPv3查询器选举查询器选举依靠上层协议自己选举自己选举离开方式离开方式超时离开主动发送离开报文 主动发送离开报文指定组查询指定组查询无有有指定源、组加入指定源、组加入无无有网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心课程议题课程议题二层组播二层组播网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心传统的二层组播交换PIM路由器二层交换机组播数据流组播数据流组播数据流组播数据流网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心IGMP
10、v1&v2 Snooping交换机需要识别“IGMP”交换机需要截取“IGMP”消息IGMP成员报告IGMP离开消息交换机需要建立组跟成员端口的关联表交换时，只根据组播MAC地址进行识别网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心IGMPv1&v2 SnoopingPIM路由器二层交换机IGMPv1&2 Snooping组播接收者IGMPIGMP组播数据流组播数据流组播数据流组播数据流网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心二层设备转发组播数据组成员组成员组成员组成员组播数据组播数据我是二层，我我是二层，我不懂组播地址
11、不懂组播地址？二层交换机接收到组播数据报文，如没有组播功能则按照广播包的处理方式进行转发。网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心二层设备转发组播数据组成员组成员组成员组成员组播数据组播数据我最聪明，我我最聪明，我认识组播地址！认识组播地址！1 12 2MAC地址 端口组播MAC 1，2，33 34 4二层交换机接收到组播数据报文，如果有组播功能则按照组播的处理方式进行转发。网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心IGMP Snooping配置IGMP Snooping的各种工作模式DISABLE模式：在该模式下，
12、IGMP Snooping不起作用，即交换机不“窥探”主机与路由器之间的IGMP报文，组播帧当广播在VLAN内转发。IVGL工作模式：在该模式下，各VLAN间的组播流是相互独立的。主机只能朝与自己处于同一个VLAN的路由连接口请求组播。SVGL工作模式：在该模式下，各VLAN的主机共享一组播流。主机可以跨VLAN申请组播流。网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心IGMP Profiles配置IGMP组播信息Switch(config)#ip igmp profile number (1-65535)Switch(config-igmp-profile)
13、#permit|denySwitch(config-igmp-profile)#range multi-ip-addSwitch(config-igmp-profile)#endSwitch#show ip igmp 网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心IGMP Snooping配置配置路由连接口Switch(config)#ip igmp snooping vlan v-id mrouter interface interface-id profile profile-name配置IGMP Snooping的工作模式Switch(config)#i
14、p igmp snooping ivglSwitch(config)#ip igmp snooping svgl vlan vid profile profile-nameSwitch(config)#no igmp snooping查看配置Switch#show ip igmp mrouter(查看路由连接口配置)Switch#show ip igmp snooping(查看IGMP Snooping的配置)网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心IGMP Snooping案例配置PC1PC1：组播服务器：组播服务器：组播服务器：组播服务器IPIP：1
15、92.168.10.10/24192.168.10.10/24PC2PC2：组播客户端：组播客户端：组播客户端：组播客户端IPIP：192.168.10.20/24192.168.10.20/24PC3PC3：运行抓包软件：运行抓包软件：运行抓包软件：运行抓包软件IPIP：192.168.10.30/24192.168.10.30/网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心课程议题课程议题三层设备组播三层设备组播数据转发数据转发网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心三层设备组播数据转发单播数据转发基于目的IP地址和
16、单播路由表进行选路转发多播数据转发利用RPF(逆向路径转发)检查决定转发或丢弃数据包网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心RPF（逆向路径转发）路由器收到组播包后，检查组播包的源地址，如果源地址单播路由出口和接收组播包接口相同，则转发该组播包。网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心RPF（逆向路径转发）续F1/0F1/1路由表路由表网络网络出口出口192.168.1.0/24192.168.1.0/24F1/1F1/1192.168.2.0/24F1/0200.1.1.0/24S1/2S1/2源源源源IPIP：
17、192.168.1.5192.168.1.5路由器从路由器从路由器从路由器从F1/0F1/0F1/0F1/0收到组播数据包，查找源收到组播数据包，查找源收到组播数据包，查找源收到组播数据包，查找源IPIPIPIP路由为路由为路由为路由为F1/1F1/1F1/1F1/1，两个接口不对应，两个接口不对应，两个接口不对应，两个接口不对应，RPFRPFRPFRPF检查失败，不转发该组播数据包检查失败，不转发该组播数据包检查失败，不转发该组播数据包检查失败，不转发该组播数据包网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心RPF（逆向路径转发）续路由表路由表网络网络出口出
18、口192.168.1.0/24192.168.1.0/24F1/1F1/1192.168.2.0/24F1/0200.1.1.0/24S1/2F1/0F1/1S1/2源源源源IPIP：192.168.1.5192.168.1.5路由器从路由器从路由器从路由器从F1/1F1/1F1/1F1/1收到组播数据包，查找源收到组播数据包，查找源收到组播数据包，查找源收到组播数据包，查找源IPIPIPIP路由为路由为路由为路由为F1/1F1/1F1/1F1/1，两个接口一致，两个接口一致，两个接口一致，两个接口一致，RPFRPFRPFRPF检检检检查成功，转发该组播数据包查成功，转发该组播数据包查成功，转
19、发该组播数据包查成功，转发该组播数据包网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心组播分发树组播分发树源树最短路径树（SPT）占用内存较多(S x G),但路径最优,延迟最小共享树（RPT）占用内存较少(G),路径不是最优的,引入额外的延迟网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心最短路径树SPT组播源组播源组播源组播源组播源组播源1 11组播源组播源组播源组播源组播源组播源2 22200.1.1.5200.1.1.5200.1.1.5组播组播组播组播:224.1.1.5:224.1.1.5组播组播组播组播:224.1.
20、1.8224.1.1.8172.53.1.6172.53.1.6172.53.1.6SPTSPT树表示符号树表示符号树表示符号树表示符号:(S:(S，G)G)S S代表源地址代表源地址代表源地址代表源地址 GG代表组地址代表组地址代表组地址代表组地址133.1.6.2133.1.6.2133.1.6.2SPT(Shortest Path Tree),以组播源为根，生成树网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心共享分发树（RPT）RPT(Rezendous Point Tree)网络中某一核心的路由器做RP（汇集点），组播源发出的数据包被DR发送到RP，再
21、由RP下发到组成员组播源组播源组播源组播源组播源组播源1 11组播源组播源组播源组播源组播源组播源2 22200.1.1.5200.1.1.5200.1.1.5组播组播组播组播:224.1.1.5:224.1.1.5组播组播组播组播:224.1.1.8224.1.1.8172.53.1.6172.53.1.6172.53.1.6RPTRPT表示符号表示符号表示符号表示符号:(*:(*，G)G)*代表任何源地址代表任何源地址代表任何源地址代表任何源地址 GG代表组地址代表组地址代表组地址代表组地址133.1.6.2133.1.6.2133.1.6.2RPRPRPDRDRDR网网络络工工程程专专业
22、业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心组播协议类型密集模式使用“推”模型组播流量在整个网络溢流不需要接收的地方进行修剪缺省每3分钟发生“溢流”和“修剪”行为PIM-DM状态刷新可以改变频繁的“溢流”和“修剪”稀疏模式使用“拉”模型流量只发送到需要接收的地方显式加入行为网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心组播路由协议概述目前主要有4个组播路由协议:DVMRPv3（距离矢量多播路由协议）MOSPF(RFC 1584)（开放式多播最短路径优先）PIM-DM(Internet草案)（协议无关组播-密集模式）PIM-SM V2(RFC 23
23、62)（协议无关组播-稀疏模式）其他(CBT,OCBT,QOSMIC,SM,等等)网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心PIM-协议无关多播PIM(Protocol Independent Multicasting)独立于单播协议，但依赖单播协议进行RPF检查。UDP端口号：103PIM路由器组地址为：224.0.0.13PIM协议分为：PIM-DMPIM-SM网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心PIM-DM综述一般用于小型的接收者比较密集的网络优势:易于配置-总共只有两条命令实现机制简单泛滥剪枝潜在问题.泛
24、滥剪枝过程不够高效复杂的Assert机制不支持共享树网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心PIM-DM配置命令开启组播路由功能Switch(config)#ip multicast-routing配置PIM-DMSwitch(config)#interface fastethernet 0/1Switch(config-if)#no switchportSwitch(config-if)#ip pimSwitch(config-if)#ip pim dense-网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心监控、维护P
25、IM-DM配置查看DM接口状态Show ip pim interface查看多播转发信息Show ip mroute清空多播转发信息Clear ip mroute*网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心PIM-SM综述一般用于接收者相对比较分散的网络优势:数据流仅沿加入的分支向下发送可以根据流量等条件动态地切换到源树与具体的单播路由协议无关域间组播路由的基础网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心PIM-SM配置命令开启组播路由功能Switch(config)#ip multicast-routing配置接口的P
26、IM模式Switch(config-if)#ip pimSwitch(config-if)#ip pim sparse-mode手工配置RPip pim rp-address ip-addressgroup-list access-list-name 网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心监控、维护PIM-SM查看PIM域内BSRShow ip pim bsr查看PIM域内RPShow ip pim rp查看PIM接口信息Show ip pim interface清空当前多播转发信息Clear ip mroute*网网络络工工程程专专业业实实训训中中心
27、心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心综合应用案例视频服务器视频服务器视频服务器视频服务器IGMP-SnoopingIGMP-SnoopingPIM-SMPIM-SM视频点播视频点播视频点播视频点播视频点播视频点播视频点播视频点播视频点播视频点播视频点播视频点播网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心综合案例综合案例网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心案例说明案例说明某大型网吧网络为双核心结构，网通电信双出口，按照会员分为4个VLAN；接入层交换机20台，4个会员区说明如下：VLAN10：网通VIP会员VLAN20：电信VIP会员VLAN30：网通普通会员（1M下行限速）VLAN40：电信普通会员（1M下行限速）请细化网络实施方案网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心网网络络工工程程专专业业实实训训中中心心休息休息中中 北北 大大 学学 电电 子子 与与 计计 算算 机机 科科 学学 技技 术术 学学 院院School of Electronics and Computer Science and Technology.NUC