IP组播基础

Posted 2020-10-04

单播方式所存在的问题

1.重复流量过多

2.消耗设备和链路带宽资源

3.难以保证传输质量

广播方式存在的问题：

1.地域范围限制

2.安全性无法保障

3.有偿性无法保证

广播方式下，信息发送者与用户主机被限制在一个共享网段中，且该网段所有用户主机都能收到该信息

组播：

优势：

1.无重复流量

2.节省设备与带宽资源

3.安全性高

4.有偿性很高

ASM:任意源组播

发送者是任意的，如果加入了某个组播组，就会收到所有的发给该组的组播数据，他并不知道发送者的位置

SSM:指定源组播

接受者可以指定收到哪些源发来的指定数据

PIM：直接利用单播路由表的路由信息进行组播报文RPF检查，创建组播路由表项，转发组播报文

DM：密集模式

SM：稀疏模式

封装在IP报文当中

协议号：103

组播地址：224.0.0.13

路由器如何转发组播报文

路由器需要依据哪些信息进行转发

1.各接口

PIM-DM基本概述

采用“推模式”转发组播报文

PIM-DM的关键任务：

建立SPT（最短路径树）

PIM-DM的工作机制

DM：

邻居发现

使用Hello机制发现邻居，周期时间是30s

hold时间：Hello时间的3.5倍 105s

选举DR的规则：

优先级高的成为DR

若相同，则.IP地址大的为优

作用：为了给运行igmpV1的提供查询者

RPF（源检测机制）

作用：为了防止组播报文的重复和扩散

（S，G）

（*，G）

*代表所有

G代表一个组

S代表源

2.扩散和剪枝

扩散的过程

路由器接收到组播报文的时候进行RPF检查

如果RPF检查通过，则创建（S,G）表项，也就是检查上行接口是不是源发过去的接口，如果是，则将数据向下行进行转发，如果RPF检查没有通过，则丢弃该报文

剪枝的过程：

当下游节点没有组播组成员，则向上游节点发送Prune消息，通知上游不在向这个节点发送数据，上游节点收到这个Prune消息之后，就删除这个组播组。

扩散和剪枝周期性进行，每3分钟重复一次。

3.状态刷新

周期性的去刷新剪枝状态

4.嫁接（Graft机制）

新的组成员加入组播组后，则向上游发送一个Graft的消息，请求上游路由器恢复对应出口的转发，上游路由器收到Graft的消息之后，向下游回复Graft Ack消息并将出街口回复为转发状态

5.断言（Assert）

避免重复组播报文

上图所示，RTA,RTB,RTC都会向RTD发送组播报文，三份重复的组播报文浪费带宽资源

所有，为了避免这种情况，PIM路由器在收到邻居路由器发送的组播报文的时候，会以组播的方式向本网段发送Assert消息，其他的PIM路由器收到Assert消息之后，会将自身的参数和对方的报文进行比较，进行Assert竞选

选举规则：

优先级以大为优

度量值以小为优

IP地址以大为优

PIN-DM的局限性

适用于组播成员分布较为密集的园区网络

在族必成员较为稀疏的网络中，组播流量的周期性扩散会给网络带来较大的负担

PIM：直接利用单播路由表的路由信息进行组播报文RPF检查，创建组播路由表项，转发组播报文

PIM-DM

使用“拉模式”转发组播报文

PIM-SM的关键任务：

建立RPT：汇聚点树，也称共享树

建立SRT：最短路径树

适用于组播成员较为稀疏的网络环境

汇聚点RP：

1.充当RPT树的根节点

2.共享树中的所有组播流量都经过RP转发给接受者

3.所有PIM路由器都要知道RP的位置

手工指定：适用于小型网络，会选择与组播源直连的路由器充当RP，组播源只有一个的时候

组播源比较密集的时候，会选择靠近组播源的路由器作为RP

接受者比较密集的时候，会选择靠近接受者的路由器作为RP

动态选举

首先会调出几个核心的路由器作为c-RP（候选RP）

组播源比较密集的时候，会选择靠近组播源的几个路由器作为c-RP

接受者比较密集的时候，会选择靠近接受者的几个路由器作为c-RP

RPT（共享树）建立的过程

①主机加入组播组的时候，发送IGMP成员通告

②向上游发送（*，G）join消息

③join消息到达RP的过程中，沿途各种路由器都会产生相应的join消息

SRT的建立过程

①组播源向组播组发送第一个组播报文

②源端的DR将该组播报文封装成Register报文并以单播的方式发给RP

③RP收到注册消息后，解封装，提取报文，并将该组播报文沿RPT分支转发给接受者

④同时，RP向DR发送一个join消息，沿途路由器都会生成（S,G）表项，然后，一个SRT就建立完成

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