宽带城域解决方案IPTV方案系列培训-二层组播特性原理

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实现IGMP Snooping的前后差别
没有IGMP 没有IGMP Snooping 存在IGMP 存在IGMP Snooping
(01:00:5e:xx:xx:xx, port 1, port 3)
未知组播流量
运行IGMP Snooping的设备上查不到二层组播转发表的组播数据
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IGMP Snooping基本概念
路由器端口
主机端口
交换机上学习到如下表项： 交换机上学习到如下表项： --------------------------------------------225.0.0.10 PORT1 225.0.0.11 PORT3 --------------------------------------------那么除了这两个组之外的其他流量 为未知组播流量
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基于VLAN的IGMP Snooping场景 基于VLAN的 Snooping场景 VLAN
通过侦听VLAN上的IGMP协议报文，获得主机请求情况，然后组播流仅仅转 发到给发送了IGMP report报文请求的主机。
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广播方式传输信息
RouterD Receiver
UserA
RouterA Source RouterE
UserB
RouterB
RouterF Receiver
UserC
RouterC
packets for all the network
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目
录
组播概述 二层组播原理 二层组播业务
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组播技术背景
随着Internet网络的不断发展，一些新兴的业务如IPTV、视频点播对网 络的网络的延时、带宽提出了要求。 在数据传送方式的3种方案中，组播方式比起单播方式、广播方式，存 在天然的优势。组播技术应运而生。
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组播的优缺点
优点
☺ 降低服务器负载 ☺ 减少网络延时 ☺ 节省网络带宽，降低对网络设备的要求 ☺ 用户规模可以灵活变化，用户规模的增大不会对网络造成带宽压力！
缺点
组播是基于UDP的
尽力而为传递 不能避免拥塞 无序发送
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IGMP Snooping基本概念
路由器端口
交换机上连向路由器的端口，可以通过三种方式获得：IGMP query报文学习；PIM报文学习； 静态配置
用户/主机端口
指向用户侧的接口，可以通过IGMP Report/Leave报文进行维护，也可以通过静态配置生成
IP组播组地址 组播组地址 224.0.0.0–239.255.255.255 “D”类地址空间 第一个字节的高四位 = “1110” 保留的本地组播组地址 224.0.0.0–224.0.0.255 发送报文时 TTL = 1（VRRP为255） 知名组播地址举例 224.0.0.1 子网的所有系统 224.0.0.2 子网的所有路由器 224.0.0.5 OSPF路由器
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组播方式传输信息
RouterD Receiver
UserA
RouterA Source RouterE
UserB
RouterB RouterF Receiver
UserC
RouterC
packets for the multicast group
Querier Address 0x11 Max Response Time 0.0.0.0 224.0.0.1 Checksum
IGMP Snooping v1&v2 General Query
Host Address 0x16 0(ignore) Group Address Specific Group Address Checksum
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IGMP Snooping实现原理
IGMP Snooping即IGMP侦听 ,其主要作用是在交换机上完 成二层组播的动态注册 通过IGMP Snooping实现二层组播时需要在主机和路由器 上实现IGMP，交换机只是通过侦听主机和路由器传送的 不同类型的IGMP报文来动态维护二层组播组，并且在本 交换机上的组播表项一般不会传播到其它交换机上 实现IGMP Snooping后不能改变主机和路由器之间的行为
组播数据流
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IGMP Snooping报文格式 Snooping
前面介绍到IGMP Snooping是交换机通过侦听主机和路由器传送的IGMP协议报文来动 态维护二层组播组的,因此IGMP Snooping协议报文格式与IGMP协议的报文格式完全一 致.报文封装在IP报文中，并且通过IP报文传输，其IP协议号为2。封装IGMP报文的IP 报文的TTL被设置为1，因此，IGMP报文只在本网段传输，路由器不转发IGMP报文。
通过侦听VSI上的IGMP协议报文，获得主机请求情况，然后组播流仅仅转 发到给发送了IGMP report报文请求的主机。
Router A IP Core Multicast Source
位不作映射， 此5位不作映射，因此会有 位不作映射 因此会有32 地址映射到一个MAC地址 个IP地址映射到一个 地址映射到一个 地址
32位IP地址 1110 位 地址 48位MAC地址 位 地址 00000001 00000000 01011110 0
向下映射
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2011-1-31
Security Level:
二层组播特性原理
——VRP L2 & SMP
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修订记录
日期 Date 2010-9-9 修订版本 Revision version[1] 1.0 修改描述 change Description[2] 新建 作者 Author
RFC 1112 ，Windows 95支持
IGMPv2
RFC 2236 ，Windows98后的版本及大多数UNIX系统
IGMPv3
RFC 3376，2002年10月成为正式标准，只有少数UNIX系统实现
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培训目的
了解组播技术原理 掌握IGMP Snooping的基本原理 掌握 的基本原理 掌握二层组播主要应用场景
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目
组播概述 二层组播原理 二层组播业务
录
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主机-路由器通告: IGMP
IGMP（Internet Group Management Protocol)是TCP/IP协议族 中负责IP组播成员管理的协议，用来在IP主机和与其直接相邻的 组播路由器之间建立、维护组播组成员关系 IGMPv1
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单播方式传输信息
RouterD Receiver
UserA
RouterA Source RouterE
UserB
RouterB RouterF Receiຫໍສະໝຸດ Baiduer
UserC
RouterC
packets for UserA packets for UserC
有这个组的用 户，复制这个组 流量
没有这个组 的用户，不复 制这个组流 量 有这个组的用 户，复制这个组 流量
有这个组的用 户，复制这个组 流量
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基于VSI的IGMP Snooping场景 的 基于 场景
多媒体、流媒体的应用 培训、联合作业场合的通信 数据仓库、金融应用（股票）等 任何“点到多点”的数据发布应用
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组播IP地址
一个组播组就是一个IP地址，不表示具体的主机， 一个组播组就是一个 地址，不表示具体的主机，而是表示一系列系统 地址 的集合， 声明自己接收某个IP地址的报文 地址的报文。 的集合，主机加入某个组播组 即 声明自己接收某个 地址的报文。
组播
网络中点到多点的通信形式，通过报文复制完成网络中点到多点的高效数据传送。 网络中点到多点的通信形式，通过报文复制完成网络中点到多点的高效数据传送。 减少不必要的报文传输，把报文复制尽可能的放在离接收者最近的网络节点来完成。 减少不必要的报文传输，把报文复制尽可能的放在离接收者最近的网络节点来完成。
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组播的优势
例如: 例如 收听电台广播流 所有的客户端都接收相同的8 Kbps电台广播
组播 单播 0.8 流量 Mbps 0.6 0.4 0.2 0 1 20
40
60
80
100
客户端数量
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组播的应用
组播技术有效地解决了单点发送多点接收的问题，实现了IP网络中点到 多点的高效数据传送。利用网络的组播特性可以方便地提供一些新的增 值业务，包括在线直播、网络电视、远程教育、远程医疗、网络电台、 实时视/音频会议等互联网的信息服务领域。 组播的应用主要体现在以下几方面：
IGMP Snooping报文格式 Snooping
Querier Address 0x11 Max Response Time Group Address Group Address Checksum
Group Specific Query
IGMP Snooping v3 Query
IGMP Snooping v3 Membership Report Message
IGMP Snooping v2 Membership Report
Host Address 0x12 0(ignore) Group Address Specific Group Address Checksum
IGMP Snooping v1 Membership Report
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组播IP地址-->组播mac地址
在以太网中，目的地址为组播地址的IP组播报文所使用的目 在以太网中，目的地址为组播地址的IP组播报文所使用的目 IP 的MAC地址都是以前缀0x0100.5exx.xxxx开头的组播MAC地址 MAC地址都是以前缀0x0100.5exx.xxxx开头的组播MAC地址 地址都是以前缀0x0100.5exx.xxxx开头的组播MAC