IGMP 是Internet Group Management Protocol(互聯(lián)網(wǎng)組管理協(xié)議)的簡(jiǎn)稱(chēng)。它是TCP/IP 協(xié)議族中負(fù)責(zé)IP 組播成員管理的協(xié)議，用來(lái)在IP 主機(jī)和與其直接相鄰的組播路由器之間建立、維護(hù)組播組成員關(guān)系。IGMP的工作原理是怎樣的?不同版本之間有何區(qū)別?本博文將為您詳細(xì)介紹...

1.IGMP 的版本

到目前為止，IGMP 有三個(gè)版本：

· IGMPv1(由RFC 1112 定義)/· IGMPv2(由RFC 2236 定義)/· IGMPv3(由RFC 3376 定義)

所有版本的IGMP 都支持ASM(Any-Source Multicast，任意信源組播)模型;IGMPv3 可以直接應(yīng)用于SSM(Source-Specific Multicast，指定信源組播)模型，而IGMPv1 和IGMPv2 則需要在IGMP SSM Mapping 技術(shù)的支持下才能應(yīng)用于SSM 模型。

2. IGMPv1 工作機(jī)制

IGMPv1 主要基于查詢(xún)和響應(yīng)機(jī)制來(lái)完成對(duì)組播組成員的管理。

當(dāng)一個(gè)網(wǎng)段內(nèi)有多臺(tái)組播路由器時(shí)，由于它們都能從主機(jī)那里收到IGMP 成員關(guān)系報(bào)告報(bào)文(Membership Report Message)，因此只需要其中一臺(tái)路由器發(fā)送IGMP 查詢(xún)報(bào)文(Query Message)就足夠了。這就需要有一個(gè)查詢(xún)器(Querier)的選舉機(jī)制來(lái)確定由哪臺(tái)路由器作為IGMP查詢(xún)器。

對(duì)于IGMPv1 來(lái)說(shuō)，由組播路由協(xié)議(如PIM)選舉出唯一的組播信息轉(zhuǎn)發(fā)者DR(Designated Router，指定路由器)作為IGMP 查詢(xún)器。

IGMP 查詢(xún)相應(yīng)示意圖

如上圖所示，假設(shè)Host B與Host C想要收到發(fā)往組播組G1 的組播數(shù)據(jù)，而Host A想要收到發(fā)往組播組G2 的組播數(shù)據(jù)，那么主機(jī)加入組播組以及IGMP查詢(xún)器(Router B)維護(hù)組播組成員關(guān)系的基本過(guò)程如下：

(1) 主機(jī)會(huì)主動(dòng)向其要加入的組播組發(fā)送IGMP 成員關(guān)系報(bào)告報(bào)文以聲明加入，而不必等待IGMP查詢(xún)器發(fā)來(lái)的IGMP 查詢(xún)報(bào)文;

(2) IGMP 查詢(xún)器周期性地以組播方式向本地網(wǎng)段內(nèi)的所有主機(jī)與路由器發(fā)送IGMP 查詢(xún)報(bào)文(目的地址為224.0.0.1);

(3) 在收到該查詢(xún)報(bào)文后，關(guān)注G1 的Host B 與Host C 其中之一(這取決于誰(shuí)的延遲定時(shí)器先超時(shí))——譬如Host B 會(huì)首先以組播方式向G1 發(fā)送IGMP 成員關(guān)系報(bào)告報(bào)文，以宣告其屬于G1。由于本地網(wǎng)段中的所有主機(jī)和路由器都能收到Host B 發(fā)往G1 的報(bào)告報(bào)文，因此當(dāng)Host C 收到該報(bào)告報(bào)文后，將不再發(fā)送同樣針對(duì)G1 的報(bào)告報(bào)文，因?yàn)镮GMP 路由器(Router A和Router B)已知道本地網(wǎng)段中有對(duì)G1 感興趣的主機(jī)了。這個(gè)機(jī)制稱(chēng)為主機(jī)上的IGMP 成員關(guān)系報(bào)告抑制機(jī)制，該機(jī)制有助于減少本地網(wǎng)段的信息流量;

(4) 與此同時(shí)，由于Host A 關(guān)注的是G2，所以它仍將以組播方式向G2 發(fā)送報(bào)告報(bào)文，以宣告其屬于G2;

(5) 經(jīng)過(guò)以上的查詢(xún)和響應(yīng)過(guò)程，IGMP 路由器了解到本地網(wǎng)段中有G1 和G2 的成員，于是由組播路由協(xié)議(如PIM)生成(*，G1)和(*，G2)組播轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng)作為組播數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)依據(jù)，其中的“*”代表任意組播源;

(6) 當(dāng)由組播源發(fā)往G1 或G2 的組播數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)組播路由到達(dá)IGMP 路由器時(shí)，由于IGMP 路由器上存在(*，G1)和(*，G2)組播轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng)，于是將該組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到本地網(wǎng)段，接收者主機(jī)便能收到該組播數(shù)據(jù)了。

IGMPv1 沒(méi)有專(zhuān)門(mén)定義離開(kāi)組播組的報(bào)文。當(dāng)運(yùn)行IGMPv1 的主機(jī)離開(kāi)某組播組時(shí)，將不會(huì)向其要離開(kāi)的組播組發(fā)送報(bào)告報(bào)文。當(dāng)網(wǎng)段中不再存在該組播組的成員后，IGMP 路由器將收不到任何發(fā)往該組播組的報(bào)告報(bào)文，于是IGMP 路由器在一段時(shí)間之后便刪除該組播組所對(duì)應(yīng)的組播轉(zhuǎn)發(fā)項(xiàng)。

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3. IGMPv2 的改進(jìn)

與IGMPv1 相比，IGMPv2 增加了查詢(xún)器選舉機(jī)制和離開(kāi)組機(jī)制。

· 查詢(xún)器選舉機(jī)制

在IGMPv1 中，當(dāng)某共享網(wǎng)段上存在多個(gè)組播路由器時(shí)，由組播路由協(xié)議(如PIM)選舉的指定路由器充當(dāng)查詢(xún)器。

在IGMPv2 中，增加了獨(dú)立的查詢(xún)器選舉機(jī)制，其選舉過(guò)程如下：

(1) 所有IGMPv2 路由器在初始時(shí)都認(rèn)為自己是查詢(xún)器，并向本地網(wǎng)段內(nèi)的所有主機(jī)和路由器發(fā)送IGMP 普遍組查詢(xún)(General Query)報(bào)文(目的地址為224.0.0.1);

(2) 本地網(wǎng)段中的其它IGMPv2 路由器在收到該報(bào)文后，將報(bào)文的源IP地址與自己的接口地址作比較。通過(guò)比較， IP 地址最小的路由器將成為查詢(xún)器， 其它路由器成為非查詢(xún)器(Non-Querier);

(3) 所有非查詢(xún)器上都會(huì)啟動(dòng)一個(gè)定時(shí)器(即其它查詢(xún)器存在時(shí)間定時(shí)器Other Querier Present Timer)。在該定時(shí)器超時(shí)前，如果收到了來(lái)自查詢(xún)器的IGMP 查詢(xún)報(bào)文，則重置該定時(shí)器;否則，就認(rèn)為原查詢(xún)器失效，并發(fā)起新的查詢(xún)器選舉過(guò)程。

· 離開(kāi)組機(jī)制

在IGMPv1 中，主機(jī)離開(kāi)組播組時(shí)不會(huì)向組播路由器發(fā)出任何通知，導(dǎo)致組播路由器只能依靠組播組成員查詢(xún)的響應(yīng)超時(shí)來(lái)獲知組播組成員的離開(kāi)。

而在IGMPv2 中，當(dāng)一個(gè)主機(jī)離開(kāi)某組播組時(shí)：

(1) 該主機(jī)向本地網(wǎng)段內(nèi)的所有組播路由器(目的地址為224.0.0.2)發(fā)送離開(kāi)組(Leave Group)報(bào)文;

(2) 當(dāng)查詢(xún)器收到該報(bào)文后， 向該主機(jī)所聲明要離開(kāi)的那個(gè)組播組發(fā)送特定組查詢(xún)(Group-Specific Query)報(bào)文(目的地址字段和組地址字段均填充為所要查詢(xún)的組播組地址);

(3) 如果該網(wǎng)段內(nèi)還有該組播組的其它成員，則這些成員在收到特定組查詢(xún)報(bào)文后，會(huì)在該報(bào)文中所設(shè)定的***響應(yīng)時(shí)間(Max Response Time)內(nèi)發(fā)送成員關(guān)系報(bào)告報(bào)文;

(4) 如果在***響應(yīng)時(shí)間內(nèi)收到了該組播組其它成員發(fā)送的成員關(guān)系報(bào)告報(bào)文，查詢(xún)器就會(huì)繼續(xù)維護(hù)該組播組的成員關(guān)系;否則，查詢(xún)器將認(rèn)為該網(wǎng)段內(nèi)已無(wú)該組播組的成員，于是不再維護(hù)這個(gè)組播組的成員關(guān)系。

4. IGMPv3 的改進(jìn)

IGMPv3 在兼容和繼承IGMPv1 和IGMPv2 的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步增強(qiáng)了主機(jī)的控制能力，并增強(qiáng)了查詢(xún)和報(bào)告報(bào)文的功能。

· 主機(jī)控制能力的增強(qiáng)

IGMPv3 增加了針對(duì)組播源的過(guò)濾模式(INCLUDE/EXCLUDE)，使主機(jī)在加入某組播組G的同時(shí)，能夠明確要求接收或拒絕來(lái)自某特定組播源S的組播信息。當(dāng)主機(jī)加入組播組時(shí)：

若要求只接收來(lái)自指定組播源如S1、S2、……的組播信息，則其報(bào)告報(bào)文中可以標(biāo)記為INCLUDE Sources(S1，S2，……);

若拒絕接收來(lái)自指定組播源如S1、S2、……的組播信息，則其報(bào)告報(bào)文中可以標(biāo)記為EXCLUDE Sources(S1，S2，……)。

指定源組的組播流路經(jīng)

如上圖所示，網(wǎng)絡(luò)中存在Source 1(S1)和Source 2(S2)兩個(gè)組播源，均向組播組G發(fā)送組播報(bào)文。Host B僅對(duì)從Source 1 發(fā)往G的信息感興趣，而對(duì)來(lái)自Source 2 的信息沒(méi)有興趣。

如果主機(jī)與路由器之間運(yùn)行的是IGMPv1 或IGMPv2，Host B 加入組播組G 時(shí)無(wú)法對(duì)組播源進(jìn)行選擇，因此無(wú)論Host B 是否需要，來(lái)自Source 1 和Source 2 的組播信息都將傳遞給Host B。

當(dāng)主機(jī)與路由器之間運(yùn)行了IGMPv3 之后，Host B 就可以要求只接收來(lái)自Source 1、發(fā)往G 的組播信息(S1，G)，或要求拒絕來(lái)自Source 2、發(fā)往G 的組播信息(S2，G)，這樣就只有來(lái)自Source 1 的組播信息才能傳遞給Host B 了。

· 查詢(xún)和報(bào)告報(bào)文功能的增強(qiáng)

(1) 攜帶源地址的查詢(xún)報(bào)文

IGMPv3 不僅支持IGMPv1 的普遍組查詢(xún)和IGMPv2 的特定組查詢(xún)，而且還增加了對(duì)特定源組查詢(xún)的支持：

§ 普遍組查詢(xún)報(bào)文中，既不攜帶組地址，也不攜帶源地址;

§ 特定組查詢(xún)報(bào)文中，攜帶組地址，但不攜帶源地址;

§ 特定源組查詢(xún)報(bào)文中，既攜帶組地址，還攜帶一個(gè)或多個(gè)源地址。

(2) 包含多組記錄的報(bào)告報(bào)文

IGMPv3 報(bào)告報(bào)文的目的地址為224.0.0.22，可以攜帶一個(gè)或多個(gè)組記錄。在每個(gè)組記錄中，包含有組播組地址和組播源地址列表。組記錄可以分為多種類(lèi)型，如下：

§ IS_IN：表示組播組與組播源列表之間的過(guò)濾模式為INCLUDE，即只接收從指定組播源列表發(fā)往該組播組的組播數(shù)據(jù)。

§ IS_EX：表示組播組與組播源列表之間的過(guò)濾模式為EXCLUDE，即只接收從指定組播源列表之外的組播源發(fā)往該組播組的組播數(shù)據(jù)。

§ TO_IN：表示組播組與組播源列表之間的過(guò)濾模式由EXCLUDE 轉(zhuǎn)變?yōu)镮NCLUDE。

§ TO_EX：表示組播組與組播源列表之間的過(guò)濾模式由INCLUDE 轉(zhuǎn)變?yōu)镋XCLUDE。

§ ALLOW：表示在現(xiàn)有狀態(tài)的基礎(chǔ)上，還希望從某些組播源接收組播數(shù)據(jù)。如果當(dāng)前的對(duì)應(yīng)關(guān)系為INCLUDE，則向現(xiàn)有組播源列表中添加這些組播源;如果當(dāng)前的對(duì)應(yīng)關(guān)系為EXCLUDE，則從現(xiàn)有組播源列表中刪除這些組播源。

§ BLOCK：表示在現(xiàn)有狀態(tài)的基礎(chǔ)上，不再希望從某些組播源接收組播數(shù)據(jù)。如果當(dāng)前的對(duì)應(yīng)關(guān)系為INCLUDE，則從現(xiàn)有組播源列表中刪除這些組播源;如果當(dāng)前的對(duì)應(yīng)關(guān)系為EXCLUDE，則向現(xiàn)有組播源列表中添加這些組播源。

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5. 組播模型分類(lèi)

根據(jù)接收者對(duì)組播源處理方式的不同，組播模型分為以下三類(lèi)：

· ASM 模型：Any-Source Multicast，任意信源組播

在ASM 模型中，任意一個(gè)發(fā)送者都可以作為組播源向某組播組地址發(fā)送信息。眾多接收者通過(guò)加入由該組播組地址標(biāo)識(shí)的組播組以獲得發(fā)往該組播組的組播信息。在ASM 模型中，接收者無(wú)法預(yù)先知道組播源的位置，但可以在任意時(shí)間加入或離開(kāi)該組播組。

· SFM 模型：Source-Filtered Multicast，信源過(guò)濾組播

該模型繼承了ASM 模型，從發(fā)送者角度來(lái)看，兩者的組播組成員關(guān)系完全相同。SFM 模型在功能上對(duì)ASM 模型進(jìn)行了擴(kuò)展。在SFM 模型中，上層軟件對(duì)收到的組播報(bào)文的源地址進(jìn)行檢查，允許或禁止來(lái)自某些組播源的報(bào)文通過(guò)。因此，接收者只能收到來(lái)自部分組播源的組播數(shù)據(jù)。從接收者的角度來(lái)看，只有部分組播源是有效的，組播源被經(jīng)過(guò)了篩選。

· SSM 模型：Source-Specific Multicast，指定信源組播

在現(xiàn)實(shí)生活中，用戶(hù)可能只對(duì)某些組播源發(fā)送的組播信息感興趣，而不愿接收其它源發(fā)送的信息。該模型為用戶(hù)提供了一種能夠在客戶(hù)端指定組播源的傳輸服務(wù)。

SSM 模型與ASM 模型的根本區(qū)別在于：SSM 模型中的接收者已經(jīng)通過(guò)其它手段預(yù)先知道了組播源的具體位置。SSM 模型使用與ASM/SFM 模型不同的組播地址范圍，直接在接收者與其指定的組播源之間建立專(zhuān)用的組播轉(zhuǎn)發(fā)路徑。

6. IP組播

§ 對(duì)于IP 組播，需要關(guān)注下列問(wèn)題：

· 組播源將組播信息傳輸?shù)侥睦?即組播尋址機(jī)制;

· 網(wǎng)絡(luò)中有哪些接收者?即主機(jī)注冊(cè);

· 這些接收者需要從哪個(gè)組播源接收信息?即組播源發(fā)現(xiàn);

· 組播信息如何傳輸?即組播路由。

§ IP 組播屬于端到端的服務(wù)，組播機(jī)制包括以下四個(gè)部分：

· 尋址機(jī)制：借助組播地址，實(shí)現(xiàn)信息從組播源發(fā)送到一組接收者;

· 主機(jī)注冊(cè)：允許接收者主機(jī)動(dòng)態(tài)加入和離開(kāi)某組播組，實(shí)現(xiàn)對(duì)組播成員的管理;

· 組播路由：構(gòu)建組播報(bào)文分發(fā)樹(shù)(即組播數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的樹(shù)型轉(zhuǎn)發(fā)路徑)，并通過(guò)該分發(fā)樹(shù)將報(bào)文從組播源傳輸?shù)浇邮照?

· 組播應(yīng)用：組播源與接收者必須安裝支持視頻會(huì)議等組播應(yīng)用的軟件，TCP/IP 協(xié)議棧必須支持組播信息的發(fā)送和接收。

為了讓組播源和組播組成員進(jìn)行通信，需要提供網(wǎng)絡(luò)層組播地址，即IP 組播地址。同時(shí)必須存在一種技術(shù)將IP 組播地址映射為鏈路層的組播MAC 地址。

IP 組播地址

· IANA(Internet Assigned Numbers Authority，互聯(lián)網(wǎng)編號(hào)分配委員會(huì))將D類(lèi)地址空間分配給IPv4組播使用，范圍從224.0.0.0 到239.255.255.255，具體分類(lèi)及其含義如下表所示。

IPv4 組播地址的范圍及含義

說(shuō)明：

· 組播組中的成員是動(dòng)態(tài)的，主機(jī)可以在任何時(shí)刻加入或離開(kāi)組播組。

· GLOP 是一種AS(Autonomous System，自治系統(tǒng))之間的組播地址分配機(jī)制，將AS 號(hào)填入該范圍內(nèi)組播地址的中間兩個(gè)字節(jié)中，每個(gè)AS 都可以得到255 個(gè)組播地址。有關(guān)GLOP 的詳細(xì)介紹請(qǐng)參見(jiàn)RFC 2770。

以太網(wǎng)組播MAC 地址

· 以太網(wǎng)傳輸單播IP 報(bào)文的時(shí)候，目的MAC 地址使用的是接收者的MAC 地址。但是在傳輸組播數(shù)據(jù)包時(shí)，其目的地不再是一個(gè)具體的接收者，而是一個(gè)成員不確定的組，所以要使用組播MAC 地址。

· IANA規(guī)定，IPv4 組播MAC地址的高24 位為0x01005E，第25 位為0，低23 位為IPv4 組播地址的低23 位。IPv4 組播地址與MAC地址的映射關(guān)系如下圖所示。

IPv4 組播地址與MAC 地址的映射關(guān)系

· 由于IPv4 組播地址的高4 位是1110，代表組播標(biāo)識(shí)，而低28 位中只有23 位被映射到IPv4 組播MAC 地址，這樣IPv4 組播地址中就有5 位信息丟失。于是，就有32 個(gè)IPv4 組播地址映射到了同一個(gè)IPv4 組播MAC 地址上，因此在二層處理過(guò)程中，設(shè)備可能要接收一些本IPv4 組播組以外的組播數(shù)據(jù)，而這些多余的組播數(shù)據(jù)就需要設(shè)備的上層進(jìn)行過(guò)濾了。

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7. 組播協(xié)議

通常，我們把工作在網(wǎng)絡(luò)層的IP 組播稱(chēng)為“三層組播”，相應(yīng)的組播協(xié)議稱(chēng)為“三層組播協(xié)議”，包括IGMP、PIM、MSDP、MBGP 等;把工作在數(shù)據(jù)鏈路層的IP 組播稱(chēng)為“二層組播”，相應(yīng)的組播協(xié)議稱(chēng)為“二層組播協(xié)議”，包括IGMP Snooping、組播VLAN 等。

· 三層組播協(xié)議

三層組播協(xié)議包括組播組管理協(xié)議和組播路由協(xié)議兩種類(lèi)型，它們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用位置如下圖。

三層組播協(xié)議的應(yīng)用位置

(1) 組播組管理協(xié)議

在主機(jī)和與其直接相連的三層組播設(shè)備之間通常采用組播組的管理協(xié)議IGMP(Internet Group Management Protocol，互聯(lián)網(wǎng)組管理協(xié)議)，該協(xié)議規(guī)定了主機(jī)與三層組播設(shè)備之間建立和維護(hù)組播組成員關(guān)系的機(jī)制。

(2) 組播路由協(xié)議

組播路由協(xié)議運(yùn)行在三層組播設(shè)備之間，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。組播路由建立了從一個(gè)數(shù)據(jù)源端到多個(gè)接收端的無(wú)環(huán)(loop-free)數(shù)據(jù)傳輸路徑，即組播分發(fā)樹(shù)。

對(duì)于ASM 模型，可以將組播路由分為域內(nèi)和域間兩大類(lèi)：

· 域內(nèi)組播路由用來(lái)在AS 內(nèi)部發(fā)現(xiàn)組播源并構(gòu)建組播分發(fā)樹(shù)，從而將組播信息傳遞到接收者。在眾多域內(nèi)組播路由協(xié)議中，PIM(Protocol Independent Multicast，協(xié)議無(wú)關(guān)組播)是目前較為典型的一個(gè)。按照轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制的不同，PIM 可以分為DM(Dense Mode，密集模式)和SM(Sparse Mode，稀疏模式)兩種模式。

· 域間組播路由用來(lái)實(shí)現(xiàn)組播信息在AS 之間的傳遞，目前比較成型的解決方案有：MSDP(Multicast Source Discovery Protocol，組播源發(fā)現(xiàn)協(xié)議)能夠跨越AS 傳播組播源的信息;而MP-BGP(MultiProtocol Border Gateway Protocol，多協(xié)議邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議)的組播擴(kuò)展MBGP(Multicast BGP)則能夠跨越AS 傳播組播路由。

對(duì)于SSM 模型，沒(méi)有域內(nèi)和域間的劃分。由于接收者預(yù)先知道組播源的具體位置，因此只需要借助PIM-SM 構(gòu)建的通道即可實(shí)現(xiàn)組播信息的傳輸。

· 二層組播協(xié)議

二層組播協(xié)議包括IGMP Snooping和組播VLAN等，它們?cè)诰W(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用位置如下圖。

二層組播協(xié)議的應(yīng)用位置

(1) IGMP Snooping

IGMP Snooping(Internet Group Management Protocol Snooping，互聯(lián)網(wǎng)組管理協(xié)議窺探)是運(yùn)行在二層設(shè)備上的組播約束機(jī)制，通過(guò)窺探和分析主機(jī)與三層組播設(shè)備之間交互的IGMP 報(bào)文來(lái)管理和控制組播組，從而可以有效抑制組播數(shù)據(jù)在二層網(wǎng)絡(luò)中的擴(kuò)散。

(2) 組播VLAN

在傳統(tǒng)的組播點(diǎn)播方式下，當(dāng)連接在二層設(shè)備上、屬于不同VLAN 的用戶(hù)分別進(jìn)行組播點(diǎn)播時(shí)，三層組播設(shè)備需要向該二層設(shè)備的每個(gè)VLAN 分別發(fā)送一份組播數(shù)據(jù);而當(dāng)二層設(shè)備運(yùn)行了組播VLAN 之后，三層組播設(shè)備只需向該二層設(shè)備的組播VLAN 發(fā)送一份組播數(shù)據(jù)即可，從而既避免了帶寬的浪費(fèi)，也減輕了三層組播設(shè)備的負(fù)擔(dān)。

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8. 組播報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制

在組播模型中，IP 報(bào)文的目的地址字段為組播組地址，組播源向以此目的地址所標(biāo)識(shí)的主機(jī)群組傳送信息。因此，轉(zhuǎn)發(fā)路徑上的組播路由器為了將組播報(bào)文傳送到各個(gè)方位的接收站點(diǎn)，往往需要將從一個(gè)入接口收到的組播報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)到多個(gè)出接口。與單播模型相比，組播模型的復(fù)雜性就在于：

· 為了保證組播報(bào)文在網(wǎng)絡(luò)中的傳輸，必須依靠單播路由表或者單獨(dú)提供給組播使用的路由表(如MBGP 路由表)來(lái)指導(dǎo)轉(zhuǎn)發(fā);

· 為了處理同一設(shè)備在不同接口上收到來(lái)自不同對(duì)端的相同組播信息，需要對(duì)組播報(bào)文的入接口進(jìn)行RPF(Reverse Path Forwarding，逆向路徑轉(zhuǎn)發(fā))檢查，以決定轉(zhuǎn)發(fā)還是丟棄該報(bào)文。RPF 檢查機(jī)制是大部分組播路由協(xié)議進(jìn)行組播轉(zhuǎn)發(fā)的基礎(chǔ)。

9. IGMP SSM Mapping

IGMP SSM Mapping 通過(guò)在路由器上配置SSM 靜態(tài)映射規(guī)則，從而為運(yùn)行IGMPv1 或IGMPv2 的接收者主機(jī)提供對(duì)SSM 模型的支持。

SSM 模型要求在接收者主機(jī)所在的網(wǎng)段，路由器能夠了解主機(jī)加入組播組時(shí)所指定的組播源。如果接收者主機(jī)上運(yùn)行的是IGMPv3，則可以在IGMPv3 的報(bào)告報(bào)文中直接指定組播源的地址;如果某些接收者主機(jī)只能運(yùn)行IGMPv1 或IGMPv2，則在IGMPv1 或IGMPv2 的報(bào)告報(bào)文中無(wú)法指定組播源的地址。這種情況下需要通過(guò)在路由器上配置IGMP SSM Mapping 功能，將IGMPv1 或IGMPv2報(bào)告報(bào)文中所包含的(*，G)信息映射為(G，INCLUDE，(S1，S2...))信息。

在下圖所示的SSM網(wǎng)絡(luò)中，Host A、Host B和Host C上分別運(yùn)行IGMPv1、IGMPv2 和IGMPv3。

在不允許將Host A和Host B升級(jí)為IGMPv3 的情況下，若要為Host A和Host B也提供SSM組播服務(wù)，則需在Router A上使能IGMP SSM Mapping并配置相應(yīng)的映射規(guī)則。

IGMP SSM Mapping組網(wǎng)圖

配置完成后，當(dāng)Router A 收到來(lái)自主機(jī)的IGMPv1 或IGMPv2 報(bào)告報(bào)文時(shí)，首先檢查該報(bào)文中所攜帶的組播組地址G，然后根據(jù)檢查結(jié)果的不同分別進(jìn)行處理：

(1) 如果G 不在SSM 組地址范圍內(nèi)，則提供ASM 組播服務(wù)。

(2) 如果G 在SSM 組地址范圍內(nèi)：

§ 若Router A 上沒(méi)有G 對(duì)應(yīng)的IGMP SSM Mapping 規(guī)則，則無(wú)法提供SSM 組播服務(wù)，丟棄該報(bào)文;

§ 若Router A 上有G 對(duì)應(yīng)的IGMP SSM Mapping 規(guī)則，則依據(jù)規(guī)則將報(bào)告報(bào)文中所包含的(*，G)信息映射為(G，INCLUDE，(S1，S2...))信息，可以提供SSM 組播服務(wù)。

IGMP SSM Mapping 不對(duì)IGMPv3 的報(bào)告報(bào)文進(jìn)行處理。

10. IGMP Proxy

在一些簡(jiǎn)單的樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渲?，邊緣設(shè)備上并不需要運(yùn)行復(fù)雜的組播路由協(xié)議(如PIM)，可以通過(guò)在這些設(shè)備上配置IGMP Proxying(IGMP 代理)功能，使其代理下游主機(jī)來(lái)發(fā)送IGMP 報(bào)文及維護(hù)組成員關(guān)系，并基于該關(guān)系進(jìn)行組播轉(zhuǎn)發(fā)。在上游設(shè)備看來(lái)，配置了IGMP Proxying 功能的設(shè)備(稱(chēng)為IGMP 代理設(shè)備)不再是一個(gè)PIM 鄰居，而只是一臺(tái)主機(jī)。

如上圖所示，IGMP Proxying中定義了以下兩種接口類(lèi)型：

§ 上行接口：又稱(chēng)代理接口，指IGMP 代理設(shè)備上運(yùn)行IGMP Proxying 功能的接口，即朝向組播分發(fā)樹(shù)樹(shù)根方向的接口。由于該接口執(zhí)行IGMP 協(xié)議的主機(jī)行為，因此也稱(chēng)為主機(jī)接口(Host Interface)。

§ 下行接口：指IGMP 代理設(shè)備上除上行接口外其它運(yùn)行IGMP 協(xié)議的接口，即背向組播分發(fā)樹(shù)樹(shù)根方向的接口。由于該接口執(zhí)行IGMP 協(xié)議的路由器行為，因此也稱(chēng)為路由器接口(Router Interface)。

IGMP 代理設(shè)備上維護(hù)著一個(gè)組成員關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)(Membership Database)，將所有下行接口維護(hù)的組成員關(guān)系記錄都存到這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中。組成員關(guān)系記錄的結(jié)構(gòu)如下：(Multicast-address，F(xiàn)ilter-mode，Source-list)，每條記錄都是各下行接口上具有相同組地址的成員關(guān)系記錄的合集。

上行接口正是依據(jù)這個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)執(zhí)行主機(jī)行為——當(dāng)收到查詢(xún)報(bào)文時(shí)根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)庫(kù)狀態(tài)響應(yīng)報(bào)告報(bào)文，或者當(dāng)數(shù)據(jù)庫(kù)變化時(shí)主動(dòng)發(fā)送報(bào)告或離開(kāi)報(bào)文;而下行接口則執(zhí)行路由器行為——參與查詢(xún)器的選舉、發(fā)送查詢(xún)報(bào)文并根據(jù)報(bào)告報(bào)文維護(hù)組成員關(guān)系等。

11. 組播傳輸?shù)奶攸c(diǎn)

· “組播組”是一個(gè)用IP 組播地址進(jìn)行標(biāo)識(shí)的接收者集合，主機(jī)通過(guò)加入某組播組成為該組播組的成員，從而可以接收發(fā)往該組播組的組播數(shù)據(jù)。組播源通常不需要加入組播組。

· 信息的發(fā)送者稱(chēng)為“組播源”，一個(gè)組播源可以同時(shí)向多個(gè)組播組發(fā)送信息，多個(gè)組播源也可以同時(shí)向一個(gè)組播組發(fā)送信息。

· 所有加入某組播組的主機(jī)便成為該組播組的成員，組播組中的成員是動(dòng)態(tài)的，主機(jī)可以在任何時(shí)刻加入或離開(kāi)組播組。組播組成員可以廣泛地分布在網(wǎng)絡(luò)中的任何地方。

· 支持三層組播功能的路由器或三層交換機(jī)統(tǒng)稱(chēng)為“組播路由器”或“三層組播設(shè)備”。組播路由器不僅能夠提供組播路由功能，也能夠在與用戶(hù)連接的末梢網(wǎng)段上提供組播組成員的管理功能。組播路由器本身也可能是組播組的成員。

12. 組播技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

· 提高效率：減輕信息源服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備CPU 的負(fù)荷;

· 優(yōu)化性能：減少冗余流量;

· 分布式應(yīng)用：使用最少的網(wǎng)絡(luò)資源實(shí)現(xiàn)點(diǎn)到多點(diǎn)應(yīng)用。

13. 組播相對(duì)單播、廣播的優(yōu)勢(shì)

· 相比單播來(lái)說(shuō)，組播的優(yōu)勢(shì)在于：由于被傳遞的信息在距信息源盡可能遠(yuǎn)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)才開(kāi)始被復(fù)制和分發(fā)，所以用戶(hù)的增加不會(huì)導(dǎo)致信息源負(fù)載的加重以及網(wǎng)絡(luò)資源消耗的顯著增加。

· 相比廣播來(lái)說(shuō)，組播的優(yōu)勢(shì)在于：由于被傳遞的信息只會(huì)發(fā)送給需要該信息的接收者，所以不會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)資源的浪費(fèi)，并能提高信息傳輸?shù)陌踩?另外，廣播只能在同一網(wǎng)段中進(jìn)行，而組播可以實(shí)現(xiàn)跨網(wǎng)段的傳輸。

組播信息傳輸與電視節(jié)目傳輸?shù)念?lèi)比

14. 組播技術(shù)應(yīng)用

· 多媒體、流媒體的應(yīng)用，如：網(wǎng)絡(luò)電視、網(wǎng)絡(luò)電臺(tái)、實(shí)時(shí)視/音頻會(huì)議;

· 培訓(xùn)、聯(lián)合作業(yè)場(chǎng)合的通信，如：遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療;

· 數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)、金融應(yīng)用(股票);

· 其它任何“點(diǎn)到多點(diǎn)”的數(shù)據(jù)發(fā)布應(yīng)用。

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