1、HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTDHuawei Confidential Security Level: 2022-4-26二層組播特性原理二層組播特性原理 VRP L2 & SMPHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 2修訂記錄日期日期Date修訂版本修訂版本Revision version1 修改描述修改描述 change Description2 作者作者Author2010-9-91.0新建HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page

2、 3培訓(xùn)目的l了解組播技術(shù)原理了解組播技術(shù)原理l掌握掌握IGMP Snooping的基本原理的基本原理l掌握二層組播主要應(yīng)用場景掌握二層組播主要應(yīng)用場景HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 4組播概述組播概述二層組播原理二層組播原理二層組播業(yè)務(wù)二層組播業(yè)務(wù) 目 錄HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 5 l隨著Internet網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，一些新興的業(yè)務(wù)如IPTV、視頻點(diǎn)播對網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)的延時、帶寬提出了要求。l在數(shù)據(jù)傳送方式的3種方案中，組播方式比起單播

3、方式、廣播方式，存在天然的優(yōu)勢。組播技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。 組播技術(shù)背景HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 6單播方式傳輸信息packets for UserCSourceUserAReceiverUserBUserCReceiverRouterBRouterARouterDRouterERouterFRouterCpackets for UserAHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 7廣播方式傳輸信息SourceUserAReceiverUserBUserC

4、ReceiverRouterBRouterARouterDRouterERouterFRouterCpackets for all the networkHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 8組播方式傳輸信息組播 網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)到多點(diǎn)的通信形式，通過報文復(fù)制完成網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)到多點(diǎn)的高效數(shù)據(jù)傳送。網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)到多點(diǎn)的通信形式，通過報文復(fù)制完成網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)到多點(diǎn)的高效數(shù)據(jù)傳送。 減少不必要的報文傳輸，把報文復(fù)制盡可能的放在離接收者最近的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來完成。減少不必要的報文傳輸，把報文復(fù)制盡可能的放在離接收者最近的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)來完成。packets fo

5、r the multicast groupSourceUserAReceiverUserBUserCReceiverRouterBRouterARouterDRouterERouterFRouterCHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 9例如例如: 收聽電臺廣播流收聽電臺廣播流所有的客戶端都接收相同的所有的客戶端都接收相同的8 Kbps電臺廣播電臺廣播00.20.40.60.8流量流量Mbps120406080100客戶端數(shù)量客戶端數(shù)量組播組播單播單播組播的優(yōu)勢HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Hu

6、awei Confidential Page 10l優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)J 降低服務(wù)器負(fù)載J 減少網(wǎng)絡(luò)延時J 節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬，降低對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的要求J 用戶規(guī)?？梢造`活變化，用戶規(guī)模的增大不會對網(wǎng)絡(luò)造成帶寬壓力！l缺點(diǎn)缺點(diǎn)L 組播是基于UDP的盡力而為傳遞不能避免擁塞無序發(fā)送組播的優(yōu)缺點(diǎn)HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 11l組播技術(shù)有效地解決了單點(diǎn)發(fā)送多點(diǎn)接收的問題，實(shí)現(xiàn)了IP網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)到多點(diǎn)的高效數(shù)據(jù)傳送。利用網(wǎng)絡(luò)的組播特性可以方便地提供一些新的增值業(yè)務(wù)，包括在線直播、網(wǎng)絡(luò)電視、遠(yuǎn)程教育、遠(yuǎn)程醫(yī)療、網(wǎng)絡(luò)電臺、實(shí)時視/音頻會議等互聯(lián)網(wǎng)的

7、信息服務(wù)領(lǐng)域。l組播的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾方面：多媒體、流媒體的應(yīng)用培訓(xùn)、聯(lián)合作業(yè)場合的通信數(shù)據(jù)倉庫、金融應(yīng)用（股票）等任何“點(diǎn)到多點(diǎn)”的數(shù)據(jù)發(fā)布應(yīng)用組播的應(yīng)用HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 12l IP組播組地址組播組地址p 224.0.0.0239.255.255.255p “D”類地址空間 第一個字節(jié)的高四位 = “1110”l 保留的本地組播組地址保留的本地組播組地址p 224.0.0.0224.0.0.255p 發(fā)送報文時 TTL = 1（VRRP為255）l 知名組播地址舉例知名組播地址舉例p 224.0.

8、0.1子網(wǎng)的所有系統(tǒng)p 224.0.0.2子網(wǎng)的所有路由器p 224.0.0.5OSPF路由器組播IP地址一個組播組就是一個一個組播組就是一個IP地址，不表示具體的主機(jī)，而是表示一系列系統(tǒng)地址，不表示具體的主機(jī)，而是表示一系列系統(tǒng)的集合，主機(jī)加入某個組播組的集合，主機(jī)加入某個組播組 即即 聲明自己接收某個聲明自己接收某個IP地址的報文。地址的報文。HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 13組播IP地址-組播mac地址在以太網(wǎng)中，目的地址為組播地址的在以太網(wǎng)中，目的地址為組播地址的IPIP組播報文所使用的目組播報文所使用的目的

9、的MACMAC地址都是以前綴地址都是以前綴0 x0100.5exx.xxxx0 x0100.5exx.xxxx開頭的組播開頭的組播MACMAC地址地址此此5位不作映射，因此會有位不作映射，因此會有32個個IP地址映射到一個地址映射到一個MAC地址地址向下映射向下映射向下映射向下映射向下映射向下映射 111032位位IP地址地址010111100000000000000001048位位MAC地址地址HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 14 目 錄組播概述組播概述二層組播原理二層組播原理二層組播業(yè)務(wù)二層組播業(yè)務(wù)HUAWEI T

10、ECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 15lIGMP（Internet Group Management Protocol)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lIGMPv1 p RFC 1112 ，Windows 95支持lIGMPv2 p RFC 2236 ，Windows98后的版本及大多數(shù)UNIX系統(tǒng)lIGMPv3p RFC 3376，2002年10月成為正式標(biāo)準(zhǔn)，只有少數(shù)UNIX系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主機(jī)-路由器通告: IGMPHUAWEI TECHNOLOGIE

11、S CO., LTD.Huawei Confidential Page 16IGMP Snooping實(shí)現(xiàn)原理l IGMP Snooping即IGMP偵聽 ,其主要作用是在交換機(jī)上完成二層組播的動態(tài)注冊 l 通過IGMP Snooping實(shí)現(xiàn)二層組播時需要在主機(jī)和路由器上實(shí)現(xiàn)IGMP，交換機(jī)只是通過偵聽主機(jī)和路由器傳送的不同類型的IGMP報文來動態(tài)維護(hù)二層組播組，并且在本交換機(jī)上的組播表項(xiàng)一般不會傳播到其它交換機(jī)上l 實(shí)現(xiàn)IGMP Snooping后不能改變主機(jī)和路由器之間的行為HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 17實(shí)現(xiàn)

12、IGMP Snooping的前后差別(01:00:5e:xx:xx:xx, port 1, port 3)組播數(shù)據(jù)流組播數(shù)據(jù)流沒有沒有IGMP SnoopingIGMP Snooping存在存在IGMP SnoopingIGMP SnoopingHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 18前面介紹到IGMP Snooping是交換機(jī)通過偵聽主機(jī)和路由器傳送的IGMP協(xié)議報文來動態(tài)維護(hù)二層組播組的,因此IGMP Snooping協(xié)議報文格式與IGMP協(xié)議的報文格式完全一致.報文封裝在IP報文中，并且通過IP報文傳輸，其IP協(xié)議號

13、為2。封裝IGMP報文的IP報文的TTL被設(shè)置為1，因此，IGMP報文只在本網(wǎng)段傳輸，路由器不轉(zhuǎn)發(fā)IGMP報文。IGMP Snooping v1&v2 General Query Host AddressSpecific Group Address0 x160(ignore)ChecksumGroup AddressIGMP SnoopingIGMP Snooping報文格式IGMP Snooping v1 Membership Report IGMP Snooping v2 Membership Report Host AddressSpecific Group Address0 x120(

14、ignore)ChecksumGroup AddressQuerier Address224.0.0.10 x11Max Response TimeChecksum0.0.0.0HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 19IGMP SnoopingIGMP Snooping報文格式Querier AddressGroup Address0 x11Max Response TimeChecksumGroup AddressGroup Specific Query IGMP Snooping v3 QueryIGMP Snoopi

15、ng v3 Membership Report MessageHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 20l路由器端口p交換機(jī)上連向路由器的端口，可以通過三種方式獲得：IGMP query報文學(xué)習(xí)；PIM報文學(xué)習(xí)；靜態(tài)配置l用戶/主機(jī)端口p指向用戶側(cè)的接口，可以通過IGMP Report/Leave報文進(jìn)行維護(hù)，也可以通過靜態(tài)配置生成l未知組播流量p運(yùn)行IGMP Snooping的設(shè)備上查不到二層組播轉(zhuǎn)發(fā)表的組播數(shù)據(jù)IGMP Snooping基本概念HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Con

16、fidential Page 21IGMP Snooping基本概念交換機(jī)上學(xué)習(xí)到如下表項(xiàng)：交換機(jī)上學(xué)習(xí)到如下表項(xiàng)：-225.0.0.10 PORT1225.0.0.11 PORT3-那么除了這兩個組之外的其他流量那么除了這兩個組之外的其他流量為未知組播流量為未知組播流量 路由器端口主機(jī)端口HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 22通過偵聽VLAN上的IGMP協(xié)議報文，獲得主機(jī)請求情況，然后組播流僅僅轉(zhuǎn)發(fā)到給發(fā)送了IGMP report報文請求的主機(jī)?；诨赩LANVLAN的的IGMP SnoopingIGMP Snoop

17、ing場景場景有這個組的用戶，復(fù)制這個組流量有這個組的用戶，復(fù)制這個組流量有這個組的用戶，復(fù)制這個組流量沒有這個組的用戶，不復(fù)制這個組流量HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 23通過偵聽VSI上的IGMP協(xié)議報文，獲得主機(jī)請求情況，然后組播流僅僅轉(zhuǎn)發(fā)到給發(fā)送了IGMP report報文請求的主機(jī)?；诨赩SIVSI的的IGMP SnoopingIGMP Snooping場景場景這里學(xué)到的是PW出端口HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 24l通用查詢報

18、文通用查詢報文 p向VLAN內(nèi)的所有端口轉(zhuǎn)發(fā)l特定組查詢報文特定組查詢報文p如果對應(yīng)的組存在，則只轉(zhuǎn)發(fā)到該組的成員端口p如果對應(yīng)的組不存在，向所有端口轉(zhuǎn)發(fā)lREPORTREPORT報文報文p向路由器端口轉(zhuǎn)發(fā)lLEAVELEAVE報文報文p向路由器端口轉(zhuǎn)發(fā)l未知未知IGMPIGMP報文報文p向VLAN內(nèi)的所有端口轉(zhuǎn)發(fā)IGMP Snooping 協(xié)議報文處理HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 25l知名組播報文（知名組播報文（OSPF/ISIS/VRRPOSPF/ISIS/VRRP）p向VLAN內(nèi)的所有端口轉(zhuǎn)發(fā)l已知組播報文已

19、知組播報文p轉(zhuǎn)發(fā)到組播組和路由器端口l未知組播報文未知組播報文p轉(zhuǎn)發(fā)到路由器端口，如果路由器端口找不到則丟棄組播數(shù)據(jù)報文處理HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 26l動態(tài)建立路由器端口p根據(jù)IGMP QUERY報文建立組播路由器端口p根據(jù)PIM HELLO報文建立組播路由器端口p為每個VLAN維護(hù)一個路由器端口列表，用來保存組播路由器端口p組播路由器端口表建立后，需要為每個組播路由器端口啟動一個老化定時器，當(dāng)指定時間（用戶可配置）收不到查詢報文后，認(rèn)為該端口上已經(jīng)沒有接入組播路由器l靜態(tài)建立路由器端口p允許為每個VLAN顯

20、式地配置一個或多個靜態(tài)組播路由器端口組播路由器端口的建立HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 27l收到IGMP REPORT報文p建立起組播組轉(zhuǎn)發(fā)表，收到Report報文的端口加入到組播組轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)中p如果存在路由器端口，需要將路由器端口添加進(jìn)轉(zhuǎn)發(fā)表中p支持靜態(tài)添加組播組；l收到IGMP LEAVE報文p按協(xié)議定義和配置確定是否刪除成員l組播組表項(xiàng)的老化p每個組播組成員端口啟動一個定時器p收到新的REPORT報文刷新定時器；p定時器超時后按協(xié)議定義和配置確定是否刪除成員p所有成員刪除后刪除組播表項(xiàng)組播組表項(xiàng)的處理HUAWEI

21、 TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 28組播概述組播概述二層組播原理二層組播原理二層組播業(yè)務(wù)二層組播業(yè)務(wù) 目 錄HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 29lMLD是IPv6版本的IGMPpMLDv1對應(yīng)IGMPv2pMLDv2對應(yīng)IGMPv3lMLD Snoopping是為了支持IPv6網(wǎng)絡(luò)的組播，作用和IGMP Snooping一致p不用再解釋了。MLD SnoopingHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidentia

22、l Page 30lIGMP Proxy通過截獲通過截獲IGMP協(xié)議協(xié)議報文，獲得主機(jī)請求情況，然報文，獲得主機(jī)請求情況，然后組播流僅僅轉(zhuǎn)發(fā)到給發(fā)送了后組播流僅僅轉(zhuǎn)發(fā)到給發(fā)送了IGMP report報文請求的主機(jī)。報文請求的主機(jī)。lIGMP Proxy終結(jié)終結(jié)IGMP報文報文,對對上游設(shè)備充當(dāng)主機(jī)的角色上游設(shè)備充當(dāng)主機(jī)的角色,對下對下游主機(jī)設(shè)備充當(dāng)路由器的角色游主機(jī)設(shè)備充當(dāng)路由器的角色.定期向主機(jī)設(shè)備發(fā)送查詢報文定期向主機(jī)設(shè)備發(fā)送查詢報文,收集主機(jī)設(shè)備加入組的情況并收集主機(jī)設(shè)備加入組的情況并向上游路由器設(shè)備發(fā)送向上游路由器設(shè)備發(fā)送report或或leave報文報文組播源組播流查詢報告IGMP

23、Proxy交換機(jī)用戶用戶1用戶用戶2用戶用戶3報告查詢終結(jié)IGMP報文定時發(fā)送通用查詢報告離開離開IGMP ProxyHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 31lIGMP Snooping是在一個VLAN/VSI內(nèi)轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)l用戶可能用多個VLAN接入l組播VLAN可以實(shí)現(xiàn)把組播流從一個VLAN轉(zhuǎn)發(fā)到其他多個VLAN中l(wèi)組播VLAN也是基于用戶IGMP報文生成組播轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)來轉(zhuǎn)發(fā)組播流組播VLANHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 32用戶用戶1用戶用戶

24、2用戶用戶3組播組播VLAN交換機(jī)交換機(jī)組播源組播源VLAN1VLAN10VLAN20VLAN40組播VLAN示例用戶用戶1用戶用戶2用戶用戶3交換機(jī)交換機(jī)組播源組播源VLAN10VLAN20VLAN40普通VLAN組播VLANHUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 33l組播保護(hù)組是在組播組播保護(hù)組是在組播VLAN的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)相同流從不的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)相同流從不同的組播同的組播VLAN發(fā)送到用戶發(fā)送到用戶VLAN的一種組播流保護(hù)。的一種組播流保護(hù)。l目前目前CX設(shè)備上只支持組播設(shè)備上只支持組播11雙發(fā)選收單向檢測的雙發(fā)選收單向檢

25、測的功能。功能。用戶用戶1用戶用戶2用戶用戶3VLAN100VLAN200VLAN10VLAN20VLAN30cccc組組播播流流組組播播流流工作在主CC超時倒換到備流中斷在50ms內(nèi)組播保護(hù)組HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 34Page 34ME承載方案-VPLS雙歸PIM/IGMP/DHCP RelayIGMP Snooping/IGMP ProxyIGMP Snooping/IGMP ProxyIGMP Snooping/IGMP ProxylHSI業(yè)務(wù)通過單播VSI方式或VLL方式接入lBTV業(yè)務(wù)通過組播VSI接入l熱門頻道靜態(tài)推送到UPElPE-AGG/UPE上使能IGMP Snooping動態(tài)獲取所需的數(shù)據(jù)lDSLAM可以不具備組播復(fù)制能力HUAWEI TECHNOLOGIES CO., LTD.Huawei Confidential Page 35Page 35ME承載方案-菊花鏈PIM/IGMP/DHCP RelayIGMP Snooping/IGMP ProxyIGMP Snooping/IGMP