IPV6多播技术简介课件.ppt

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IP多播技術簡介（2002/10）港湾网络技术培训 提纲IP多播概述IP多播协议简介IGMP协议PIM协议多播路由策略基本配置其它多播协议简介 IP多播概述单播vs广播vs多播L2多播vsL3多播多播的使用场合多播的优势多播的缺点多播的现状基本概念 单播vs广播vs多播（1）单播(unicast)“一对一”通信源主机为每一个接收者都发一份拷贝，是最常用最广泛的通信方式广播(broadcast)“一对多泛滥”通信广播包被发往网络上的所有主机(包括不感兴趣的主机)，这样会产生大量无用的数据报拷贝多播(multicast)“一对多按需”介于广播单播之间源主机将同样的数据报发给有需求的多个接受者但又不是网络中全部的主机 单播vs广播vs多播（2） L2多播vsL3多播L2多播IGMPSnoopingMVRL3多播 多播的使用场合多媒体会议数据分发实时数据多播游戏和仿真 多播的优势带宽占用服务器负载网络负载 多播的缺点不可靠的数据包传送(UDP)数据包复制对结点设备要求高网络拥塞安全性 多播的现状处于理论研究阶段欠缺统一标准现有标准也不完善现有网络设备大多不支持多播在Internet中没有规模使用 基本概念（1）—多播IP地址多播组使用D类IP地址标识：0xE0000000/4(224.0.0.0–239.255.255.255)局部多播地址：不被路由器转发，无论TTL值（一般是1）(224.0.0.1–224.0.0.255)比如：224.0.0.1所有主机224.0.0.2所有多播路由器224.0.0.5所有OSPF路由器224.0.0.6所有OSPFDR224.0.0.9所有RIP2路由器224.0.0.13所有PIM路由器预留多播地址：224.0.1.0–224.0.1.255为协议或应用预留239.0.0.0–239.255.255.255用于管理 基本概念（2）—多播MAC地址来源：多播的L2MAC地址是通过L3IP映射出来的L2MAC的前3个字节总是0x01-00-5E映射方法：取IP地址后23位作为MAC地址重叠问题：由于不是IP地址的全部(32－4)位参与映射，丢失了5位数据，所以IP地址与MAC地址之间存在重叠－25:1 基本概念（3）—IPvsMAC比如以下IP地址对应了同一个MAC:0x01005e010101224.1.1.1224.128.1.1225.1.1.1225.128.1.1…239.1.1.1239.128.1.1 IP多播协议简介功能分类基本概念 功能维护多播成员和路由信息维护多播转发树实施一些路由策略 分类按照协议作用域分为多播组管理协议(CGMP、IGMP)域内多播协议(DVMRPPIM-SMPIM-DM)域间多播协议(BGMPMSDP)按照协议适用层次分为二层多播(IGMPSnooping)三层多播 概念（1）－多播转发树树：保证无环有源树：也称最短路径树（SPT），以多播源作为转发树的树根。适于源少，接收者多，流量大的网络布局。共享树：也称RPT，是以网络中公认的结点作为树根。根被称为汇聚点（RP）。适合于源多，接收者少，流量相对小的网络。 概念（1.1）－有源树 概念（1.2）－共享树 概念（3）--多播转发与单播相反，为了完成转发，多播路由器必须知道多播数据报文的源IP地址。多播路由使用反向路径转发机制：根据单播路由，查找到源的最佳路径。 概念（4）－多播路由项多播路由一般是一个四元组：{S，G，IIF，OIFs}S：源IP地址G：组IP地址IIF：入接口OIFs：出接口列表Tip:OIFs中一定不包含IIF多播路由一般有三种格式：（*，*，RP）只匹配RP（*，G）匹配GroupIP（S，G）同时匹配SourceIP和GroupIP 概念（5.1）－反向路径转发多播数据包的转发是根据路由器到源的单播路由的反方向转发。即查找（S，G）路由项，接受来自入接口IIF（源方向）的包，复制到位于出口接口列表OIFs（目标方向）中的每个出接口，并转发出去。 概念（5.2）－RPF检查RPF检查失败，报文经过处理后被丢弃 概念（5.3）－RPF检查MRT:(S,G)iif=S1oifs={e0,s2}RPF检查成功，报文被转发到所有出接口 IGMP协议IGMP(InternetGroupManagementProtocol)是所有多播路由协议的基础协议。IGMP是一个运行于支持IGMP协议的主机和多播路由器之间的协议，一般使用于多播网络的边缘。路由器之间通过与主机交互IGMP报文，及时掌握多播成员的最新信息。IGMP目前有3个版本，目前广泛使用的是Ver2。在我们的实现中，全面支持IGMPv2，同时考虑到向前兼容性，能够接收IGMPv1的报文。 IGMPv1RFC1112两种报文：成员关系报告成员关系查询查询－响应过程：主机主动加入路由器定期常规查询每个网段上每个组有一台主机对查询作应答，其它被抑制主机离开组：不辞而别多次无应答，路由器认为组离开 查询、应答、抑制 IGMPv2RFC2236改进：指定组的查询离开报告查询者路由器 查询者选举同网段上IP地址最小的被选为查询者 IGMPv2组离开（1）不删除 IGMPv2组离开（2）删除组 PIM协议PIM(ProtocolIndependentMulticast)是一种域内多播路由协议。它不依赖于任何特定的单播路由协议。PIM协议根据其实现机制和适用环境分为密集模式(Dense-Mode,DM)和稀疏模式(Sparse-Mode,SM)。密集模式适合于多播源和接收者物理距离近、数据报文流量大而且持续、接收者密度较大的网络，典型的例子是局域网；稀疏模式适合于多播源和接收者散布在很大地域且带宽有限的网络中，典型的例子如Internet。PIM-SM采用主动的“加入－剪枝”机制维护多播转发树。PIM-DM采用被动的“扩散－剪枝”机制维护多播转发树。 PIMv2协议报文封装在IP报文中，协议号为103。若采用多播方式传送，则目的地址为224.0.0.13，TTL为1。报文类型：SMDM公用:HelloJoin/PruneAssertSM专用:Register/Register-StopBootStrapCand-RP-AdvDM专用:Graft/Graft-Ack 基本概念（1）－DR在共享介质的网络上，PIM路由器将通过竞争产生出指定路由器(DR)来负责这个网段上的多播协议报文的收发。DR选举是通过Hello报文的交互完成的。DR的选举原则：优先级次序，高优先级获胜；优先级相同，选接口IP地址最大的作为DR。 基本概念（2）－RP在PIM-SM中，为了创建共享树，需要指定一个汇聚点(RP)，作为RPT的根。RP和多播组之间具有1:n映射关系，映射关系是通过一个Hash函数完成的。在一个多播域中可能会有多个RP。但在该域中的所有路由器上对于特定组G，必须映射到同一个RP。RP的发现机制有两种：静态指定动态Bootstrap发布(需要Cand-RP-Adv协助)Cand-RP 基本概念（3）－BSR为了在整个多播域内，发布所有候选RP信息，需要至少指定一个BootStrap路由器(BSR)。BSR的功能是：收集本多播域中所有Cand-RP发布的Cand-RP-Adv信息；定期用BootStrap消息向外发布。 PIM-DM概述邻居发现与DR选举数据转发剪枝（Prune）嫁接（Graft）竞争（Assert） PIM-DM（1）－概述Push方式“扩散－剪枝”过程（*，G）路由不能转发 PIM-DM（2）－邻居发现运行PIM-SM的接口定期(30秒)发送Hello，以便与同网段上的PIM设备建立和维持邻居关系；同时通过PIM竞争产生本网段的DR。 PIM-DM（3）－数据转发PIM-DM模式的接口加入多播路由表项的出接口的条件：在该接口上发现了PIM邻居在该接口上收到了关于组G的Join在该接口上配置了静态的IGMP成员数据报文将复制并转发到所有的出接口。 PIM-DM（4.1）－剪枝剪枝剪枝条件：收到数据的路由器没有接收者和邻居 PIM-DM（4.2）－剪枝延迟不剪枝 PIM-DM（5）－嫁接嫁接条件：剪枝区域出现接收者 PIM-DM（6）－竞争竞争条件：在出接口上收到多播数据竞争过程：通过比较路由的distance/metric值，若两者相同，则比较IP地址竞争的结果：只有一条数据转发路径 PIM-SM概述邻居关系建立转发加入/剪枝注册树切换 PIM-SM（1）－概述PULL方式，显式加入“加入－剪枝”过程RPF检查应转发树类型不同而变化对特定组只能有一个RP路由匹配顺序是（S，G）－>（*，G） PIM-SM（2）－转发PIM-SM的RPF检查，因转发树的不同而异：若数据沿RPT转发，则对RP做RPF检查若数据沿SPT转发，则对S做RPF检查PIM-SM模式的接口加入多播路由表项的出接口的条件：在该接口上的PIM邻居加入了多播组G在该接口上连接的主机加入了IGMP组在该接口上配置了静态的IGMP成员 PIM-SM（3.1）－注册多播源所在网段内的DR(S-DR)收到多播数据包后，将该报文封装在注册(Register)报文中，然后用单播方式发送给对应于该组的RP。RP收到该注册报文后，将其拆封，并沿RPT将数据向下转发。向S-DR发送(S,G)Join，建立S-DR和RP之间的SPT。S-DR收到(S,G)加入后，SPT创建成功，数据沿SPT下发。RP收到来自SPT的多播数据后，向S-DR发送Register-Stop，以停止S-DR继续发送Register。S-DR收到Register-Stop后，停止Register。零流量门限切换 PIM-SM（3.2）－注册接收者先加入的例子SourceS-DRRP1(10.1.1.1，224.1.1.1）的多播数据2Register报文3沿RPT的多播数据4（S,G)Join5沿SPT的多播流量6Register-Stop7停止Register下游加入导致创建特殊路由：(*，224.1.1.1）RPF＝0.0.0.0IIF=NULL PIM-SM（3.3）－注册源先加入的例子SourceS-DRRP1(10.1.1.1，224.1.1.1）的多播数据2Register报文3RPT没有接收者,丢弃该报文4（S,G)Prune9沿SPT的多播流量5Register-Stop6停止Register丢弃后续数据报文数据发送导致创建特殊路由：(10.1.1.1，224.1.1.1）RPF＝0.0.0.0OIFs=NULL7(*，G)Join8(S，G)Join10沿RPT的多播流量 PIM-SM（4.1）树切换PIM协议规定，可以设置一个门限，当流量超过该值时，从RPT切换到SPT。门限一般用流量方式限制的(Kbps)，Cisco的默认门限为0，即只要有数据来立即切换。切换的优势：减少网络延时 PIM-SM（4.2）－树切换RPSourceR-DR#1R-DR上组G的流量超过门限；向X发送(S,G)Join和(S,G)RP-Prune#2X将(S,G)Join发往S方向(S,G)RP-Prune发往RP方向#3SPT建立，数据从SPT转发#4从RPT上删除多余的分支，数据不再从RPT转发RPTSPTS-DRReceiverX(分岔点) 多播路由策略象单播路由一样，可以采用访问控制列表（access-list）对多播路由实施策略。目前可实施的路由策略包括：IGMP组限制S-DR源、组限制邻居关系限制 基本配置（1）－配置步骤启动多播配置接口多播模式指定RP：静态指定使用Bootstrap动态发布 基本配置（2）－配置实例Hammer(config)#ipmulticast-routingHammer(config)#interfacee25Hammer(config-if)#ippimsparse-modeHammer(config-if)#exitHammer(config)#interfacee2Hammer(config-if)#ippimsparse-modeHammer(config-if)#exitHammer(config)#ippimbsr-candiatee2Hammer(config)#ippimrp-candidatee25 其它多播协议简介MSDPMVPN MSDP（1）功能：发现位于其它多播域中的多播源优势：域之间通过RP交换多播源信息；组中的成员不用依赖于其它域中的RP信息。 MSDP（2)MSDP使用TCP(端口639)连接与指定的邻居通信IP地址大的监听端口，小的主动连接MSDP有5种类型：1SourceActive2SourceActiveRequest3SourceActiveResponse4Keepalive5Notification MSDP（2）AS4AS1AS2AS3MSDPSARPRPRPRPTCP连接RegisterS-DR MVPN（1）Draft-rosen-vpn-mcast提供了三种解决方案：1.MulticastDomain（推荐！！！）2.VPN-IP-PIM3.MulticastDomain(MD)UsingPIMNon-BroadcastMulti-Access MVPN（2）－MDPEPCEMDTP-RPCECEPP 謝謝大家！