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數通HCIE專題之多點傳播&IGMP精華筆記

作者:運維法拉令

為什麼用多點傳播?

基本概念

:可以實作一對一的單點傳播服務,便于控制網絡中接收者的流量,一個接收者對應一組單點傳播流量;但是在單點傳播網絡中,發送者需要發送大量的單點傳播流量,重複的單點傳播流量在鍊路上傳遞會造成擁塞等問題,會浪費鍊路帶寬。

:一對所有的服務,發送者隻需發送一份廣播流量即可,可以同時讓接收者接收到相應的廣播流量,但是不便于控制接收者的流量,不需要接受該流量的裝置可能也會接收到,有安全風險。

:可以實作一對多的服務,發送者隻需發送一份多點傳播流量即可,多點傳播流是會根據多點傳播分發樹在多點傳播網絡中複制轉發,可以讓指定的加入了多點傳播組的接收者接受多點傳播流量沒有加入多點傳播組的無法接收到多點傳播流量。

多點傳播優勢

,由于被傳遞的資訊在距資訊源盡可能遠的網絡節點才開始被複制和分發,是以使用者的增加不會導緻資訊源負載的加重以及網絡資源消耗的顯著增加。

,由于被傳遞的資訊隻會發送給需要該資訊的接收者,是以不會造成網絡資源的浪費,并能提高資訊傳輸的安全性。

多點傳播劣勢

基于UDP、盡力而為、沒有擁塞避免機制、封包重複、封包失序。

多點傳播MAC位址

數通HCIE專題之多點傳播&IGMP精華筆記

多點傳播IP群組播MAC映射的問題

多點傳播IP位址前四位都是固定的1110,然後多點傳播IP位址和MAC位址映射,隻映射後23位,當中有5位的缺失,2的5次方即32個多點傳播位址。

1.多點傳播IP有5個bit在多點傳播MAC中無法映射,導緻32個多點傳播IP共享一個多點傳播MAC的問題;

2.如何避免多點傳播MAC位址的沖突?多點傳播IP規劃時,保證最後23bit不沖突即可。

數通HCIE專題之多點傳播&IGMP精華筆記
數通HCIE專題之多點傳播&IGMP精華筆記

多點傳播位址的雙重作用

1、辨別某一個多點傳播應用/多點傳播業務;

2、代表接收這種多點傳播業務的所有主機。

多點傳播ip封包的DIP是由多點傳播業務/多點傳播應用事先确定好的;SIP是發送多點傳播封包的主機IP。

多點傳播IP分類

數通HCIE專題之多點傳播&IGMP精華筆記

如果用戶端程式隻能選擇加入的目的多點傳播位址,而無法選擇多點傳播源位址,則部署ASM模型。

1.僅通過組位址來區分不同的多點傳播業務,即不同的多點傳播業務得配置設定不同的多點傳播位址,多點傳播位址使用率不高。

2.用戶端無需維護多點傳播源的資訊,用戶端開發難度低。

如果用戶端程式即可選擇加入的目的多點傳播位址,還可以選擇加入的多點傳播源位址,則部署SSM模型。

不同的源可以使用相同的目的多點傳播位址提供不同的多點傳播服務。提高多點傳播位址使用率,但是用戶端需要事先維護所有多點傳播源群組的對應關系。

IGMP協定

網際網路組管理協定,是TCP/IP協定族中負責IP多點傳播成員管理的協定。在接受者與其直接相鄰的多點傳播路由器之間建立、維護多點傳播組成員的關系。接收者需聲明自己要接收哪個組的資料,路由器需了解哪些多點傳播組存在接收者。IGMP工作在主機與路由器之間。

IGMPv1

1.普遍組查詢封包:IGMP路由器周期性發送,用于查詢下遊成員對哪些組感興趣,封包目的位址為224.0.0.1,該封包的組位址為0.0.0.0,表示查詢所有組的資訊。需要在10s内響應,不能修改響應時間。

2.組成員關系報告封包:由成員發送,當成員對某個組感興趣會直接發送,或當成員收到普遍查詢封包後為了維持和改組的關系會回複響應的組成員報告封包。該封包的目的位址為要加入的租位址。

1.路由器每隔60S在開啟IGMP協定的接口,向224.0.0.1(本網段中所有的路由器和主機)60s周期性發送普遍查詢封包。

2.主機收到普遍查詢封包後,不會立刻回複報告,而是等待10S(抑制時間)範圍内的一個随機值後才回複。

3.主機向自己想要加入的多點傳播目的位址發送IGMP成員關系報告,表示自己想要加入該組。

4.當網絡中,有主機報告自己加入某組是自己想要加入的多點傳播組時,就無需再報告。因為路由器,隻需要知道某組在某接口有沒有接收者。這是響應抑制機制,可以減少網段上的協定流量。

5.主機可以主動發送IGMP成員關系報告,表示自己想要加入某個組。

6.當路由器在130S(2倍的查詢周期60*2+最大響應延遲10)内,沒有收到某個組的成員關系報告,表示該網段沒有這個組的成員。

1.沒有離組機制,導緻路由器需要被動等待130S,才停止多點傳播流量的下發,造成帶寬的浪費;

2.響應時間無法控制;

3.查詢器的選舉依賴多點傳播路由協定(PIM),由PIM發送hello封包,選舉出DR後,由DR充當查詢器。是以如果端口上不運作PIM協定,IGMPv1将無法使用。

IGMPv2

IGMPv2針對IGMPv1的缺點做了改進:

1.增加離組封包,當組成員離組時,會主動發送離組封包。離組封包發送目的IP為224.0.0.2,代表該網段所有的路由器接口;

2.增加特定組查詢封包,當路由器收到離組封包,得知某個組有成員離開,就會發送特定組查詢封包。DIP為成員離開的多點傳播組IP。 預設情況下,特定組查詢封包每隔1S連續發2次,在1*2的時間内,如果沒有收到該組的成員關系封包,則認為這個組已經沒有成員。結束該組流量,不再繼續向該網段發送。如果收到該組的成員關系封包,則繼續下發該組的多點傳播流量。

3.特定組查詢封包依然有成員關系抑制機制,抑制時間預設為1s,也就是在1s内随機等待一個時間,逾時後回複報告封包。同組成員收到後,不再發送報告封包。管理者可以配置發送特定組查詢的間隔以及發送次數,間隔決定成員的響應時間,間隔時間*次數,決定了路由器在多久後沒收到報告認為不再有成員。

4.IVMPv2可以控制普遍組查詢封包的響應時間,預設為10s,取值範圍為1-25。

5.IGMPv2有自身的查詢器選舉機制,接口IP位址小的路由器成為查詢器。如果非查詢器在125S(健壯系數*IGMP普遍查詢封包間隔+1/2*最大查詢響應時間)之内,沒有收到查詢器的查詢封包,則認為查詢器失效,重新選舉查詢器。如果收到了查詢器的查詢封包,則重置查詢器的失效時間。

如果收到離組封包,但該組不存在組成員,則不會發送特定組查詢封包。

數通HCIE專題之多點傳播&IGMP精華筆記

IGMPv3

IGMPv3主要是為了配合SSM(Source-Specific Multicast)模型發展起來的,提供了在封包中攜帶多點傳播源資訊的能力,即主機可以對多點傳播源進行選擇,并且也支援ASM模型,但實際應用較少,因為用戶端維護難度大。

IGMPv1,IGMPv2是針對用戶端支援ASM多點傳播模型開發的協定,ASM比較消耗多點傳播位址資源。

1.IGMPv3封包包含兩大類:查詢封包和成員報告封包。IGMPv3沒有定義專門的成員離開封包,成員離開通過特定類型的報告封包來傳達。

2.查詢封包中不僅包含普遍組查詢封包和特定組查詢封包,還新增了特定源組查詢封包(Group-and-Source-Specific Query)。該封包由查詢器向共享網段内特定多點傳播組成員發送,用于查詢該組成員是否願意接收特定源發送的資料。特定源組查詢通過在封包中攜帶一個或多個多點傳播源位址來達到這一目的。

3.成員報告封包不僅包含主機想要加入的多點傳播組,而且包含主機想要接收來自哪些多點傳播源的資料。IGMPv3增加了針對多點傳播源的過濾模式(INCLUDE/EXCLUDE),将多點傳播組與源清單之間的對應關系簡單的表示為(G,INCLUDE,(S1、S2...)),表示隻接收來自指定多點傳播源S1、S2……發往組G的資料;或(G,EXCLUDE,(S1、S2...)),表示接收除了多點傳播源S1、S2……之外的多點傳播源發給組G的資料。當多點傳播組與多點傳播源清單的對應關系發生了變化,IGMPv3報告封包會将該關系變化存放于組記錄(Group Record)字段,發送給IGMP查詢器。

4.在IGMPv3中一個成員報告封包可以攜帶多個多點傳播組資訊,而之前的版本一個成員報告隻能攜帶一個多點傳播組。這樣在IGMPv3中封包數量大大減少。

5.IGMPv3不再設計組成員報告抑制機制。

華為IGMP協定計時器的相關配置指令

1.igmp timer query 10 //修改IGMPv1/v2/v3的普遍組查詢發送間隔,預設為60s;

2.igmp max-response-time //修改IGMPv2/v3普遍組查詢封包的最大響應時間預設為10s;

3.igmp lastmember-queryinterval //修改指定組查詢的最大響應時間IGMPv2/v3,預設為1s;

4.igmp robust-count //指定健壯系數(特定組查詢連續發送的次數),IGMPv2/v3,預設為2;

5.igmp timer other-querier-present //其他查詢器失效時間 IGMPv2/v3,預設為125s;

IGMP查詢指令

display igmp interface //檢視igmp的接口狀态

display igmp group //檢視igmp已加入的多點傳播組狀态

display igmp routing-table //檢視igmp路由表,當接口上同時開啟pim協定和igmp協定,隻能看到pim路由表,無法看到IGMP路由表

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