1、DC020003 組播路由協(xié)議介紹,ISSUE 1.2,Page 1,前 言,IP組播協(xié)議主要有用于主機注冊的組播組管理協(xié)議，和用于組播選路轉(zhuǎn)發(fā)的組播路由協(xié)議。 本膠片就現(xiàn)有的組播路由協(xié)議做了一個簡單的介紹。,Page 2,目 標(biāo),學(xué)習(xí)完此課程，您將會： 了解組播路由協(xié)議的分類 了解幾種現(xiàn)有組播路由協(xié)議的工作過程和特點,Page 3,內(nèi)容介紹,第1章 組播路由協(xié)議概述 第2章 域內(nèi)組播路由協(xié)議 第3章 域間組播路由協(xié)議,Page 4,組播路由協(xié)議概述,組播模型分類,根據(jù)IP組播中源和目的的不同，可以分為三種模型 ASM（Any-Source Multicast） SFM（Source-Filt

2、ered Multicast） SSM（Source-Specific Multicast）,Page 5,組播路由協(xié)議概述,組播協(xié)議分層體系,Page 6,組播路由協(xié)議概述,組播路由協(xié)議分類,組播路由器之間運行組播路由協(xié)議，組播路由協(xié)議用于建立和維護(hù)組播路由，并正確、高效地轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)包 組播路由建立了一個從數(shù)據(jù)源端到多個接收端的無環(huán)數(shù)據(jù)傳輸路徑，即構(gòu)建分發(fā)樹結(jié)構(gòu) 按照單播路由一樣將組播路由也分為域內(nèi)和域間兩大類 域內(nèi)組播路由協(xié)議 通過發(fā)現(xiàn)組播源并構(gòu)建組播分發(fā)樹，將信息傳遞到接收者 DVMRP、MOSPF、PIM-DM和PIM-SM 域間組播路由協(xié)議 需要一種機制能發(fā)現(xiàn)其他域內(nèi)的組播源MSD

3、P 組播路由信息如何在自治系統(tǒng)之間傳遞MBGP,Page 7,組播路由協(xié)議概述,組播路由協(xié)議分類（續(xù)）,域內(nèi)的組播路由協(xié)議可以分為三類： 密集模式協(xié)議（DVMRP和PIM-DM） 稀疏模式協(xié)議（PIM-SM） 鏈路狀態(tài)協(xié)議（MOSPF）,Page 8,內(nèi)容介紹,第1章 組播路由協(xié)議概述 第2章 域內(nèi)組播路由協(xié)議 第3章 域間組播路由協(xié)議,Page 9,內(nèi)容介紹,第2章 域內(nèi)組播路由協(xié)議 第1節(jié) DVMRP 第2節(jié) MOSPF 第3節(jié) PIM-DM 第4節(jié) PIM-SM,Page 10,DVMRP,距離矢量組播路由協(xié)議DVMRP（Distance Vector Multicast Routing

4、 Protocol），一個較為古老，具有實驗性質(zhì)的協(xié)議，現(xiàn)在已經(jīng)不常使用，也鮮有廠家設(shè)備支持 是一種密集模式協(xié)議 基于距離矢量算法 類似于RIP 最大跳數(shù)為32跳 依賴協(xié)議自身發(fā)現(xiàn)的單播路由進(jìn)行RPF檢查 使用特殊的毒性反轉(zhuǎn)機制來創(chuàng)建“截斷廣播樹”（TBT, Truncate Broadcast Tree）,特點,Page 11,DVMRP,使用擴(kuò)散、剪枝和嫁接機制來維護(hù)組播分發(fā)樹 組播數(shù)據(jù)開始時沿TBT向下擴(kuò)散 當(dāng)下游不需要該數(shù)據(jù)時對TBT枝杈進(jìn)行剪枝 剪枝每過一定時間超時，重新沿枝杈進(jìn)行擴(kuò)散 為了減少新主機加入組播組的等待時間，采用嫁接機制,特點（續(xù)）,Page 12,DVMRP,被廣泛應(yīng)

5、用于MBONE（一個由互連的且能轉(zhuǎn)發(fā)IP組播報文的Internet路由器和主機組成的小子網(wǎng)，實驗性的組播網(wǎng)絡(luò)） 慢收斂 工作機制類似RIP 路由器中組播路由狀態(tài)信息龐雜，到處都是 (S,G)項 不支持共享樹 最大不能超過32跳 不適合于大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)（擴(kuò)散剪枝機制、可伸縮性差）,評價,Page 13,內(nèi)容介紹,第2章 域內(nèi)組播路由協(xié)議 第1節(jié) DVMRP 第2節(jié) MOSPF 第3節(jié) PIM-DM 第4節(jié) PIM-SM,Page 14,MOSPF,對OSPF單播路由協(xié)議的擴(kuò)展 定義了一個新的鏈路狀態(tài)通告（LSA），此LSA用來在整個區(qū)域內(nèi)擴(kuò)散組成員關(guān)系信息，MOSPF路由器以此計算接口列表并構(gòu)建組

6、播分發(fā)樹 此LSA包括 組播組地址（鏈路狀態(tài)ID） 通告路由器ID 由IP地址標(biāo)識的包含本組成員的路由器接口列表 與Network LSA類似，只有指定路由器（DR）才能生成代表組成員關(guān)系的LSA,特點,Page 15,MOSPF,在所有區(qū)域的路由器數(shù)據(jù)庫同步以后，每一個MOSPF路由器利用組成員LSA和Network LSA來構(gòu)造對任何一個（S,G）對的最短路徑樹 使用Dijkstra算法來計算最短路徑數(shù)SPT，對每個（S,G）對都要單獨計算,特點（續(xù)）,Page 16,MOSPF,與單播路由協(xié)議相關(guān) 只能在OSPF域內(nèi)部署 可伸縮性不好 每個組播（S,G）對都要單獨使用Dijkstra算法

7、 不支持共享樹 享有OSPF對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥儎涌焖夙憫?yīng)能力 因為使用鏈路狀態(tài)路由選擇方法來計算組播分布樹 此能力是以對路由器CPU資源的巨大消耗為代價 不適合組播源很多的組播網(wǎng)絡(luò),評價,Page 17,內(nèi)容介紹,第2章 域內(nèi)組播路由協(xié)議 第1節(jié) DVMRP 第2節(jié) MOSPF 第3節(jié) PIM-DM 第4節(jié) PIM-SM,Page 18,PIM-DM,PIM（Protocol Independent Multicast）稱為協(xié)議無關(guān)組播 為IP組播提供路由的單播路由協(xié)議可以是靜態(tài)路由、RIP、OSPF、IS-IS、BGP等 組播路由和單播路由協(xié)議無關(guān)，只要單播路由協(xié)議能產(chǎn)生路由表項即可 RPF（Re

8、verse Path Forwarding）稱為逆向路徑轉(zhuǎn)發(fā)，是組播轉(zhuǎn)發(fā)的一種模式 借助RPF轉(zhuǎn)發(fā)機制， PIM實現(xiàn)了在網(wǎng)絡(luò)中傳遞組播信息 把由支持PIM協(xié)議的組播路由器所組成的網(wǎng)絡(luò)稱為PIM組播域 ASM模型目前包括PIM-DM和PIM-SM兩種模式 SSM模型能夠借助PIM-SM的部分技術(shù)來實現(xiàn),PIM概述,Page 19,PIM-DM,PIM-DM（Protocol Independent Multicast Dense Mode）稱為協(xié)議獨立組播密集模式，屬于密集模式的組播路由協(xié)議 PIM-DM假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中的每個子網(wǎng)都存在至少一個對組播源感興趣的接收站點，因此組播數(shù)據(jù)包被擴(kuò)散到網(wǎng)絡(luò)中的所

9、有點 對沒有組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的分支進(jìn)行Prune剪枝操作，只保留包含接收者的分支 為了使剪掉的有組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)需求的分支能夠重新接收組播數(shù)據(jù)流，剪掉的分支可以周期性地恢復(fù)成轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài) 為了減少等待被剪掉的分支恢復(fù)成轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的延時時間，密集模式組播路由協(xié)議使用Graft嫁接機制主動恢復(fù)組播報文的轉(zhuǎn)發(fā),PIM-DM原理,Page 20,PIM-DM,PIM-DM域中數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑是“有源樹”以“組播源”為根、組播組成員為枝葉的一棵樹。由于有源樹使用的是從組播源到接收者的最短路徑，因此也稱為最短路徑樹SPT（Shortest Path Tree） PIM-DM的工作過程可以概括為：鄰居發(fā)現(xiàn)、構(gòu)建SPT樹、

10、嫁接階段、RPF檢查、Assert機制,PIM-DM工作過程,Page 21,PIM-DM,對規(guī)模較小的局域網(wǎng)非常有效 優(yōu)勢 實現(xiàn)機制簡單擴(kuò)散、剪枝和嫁接 易于配置2條命令實現(xiàn) 存在的問題 擴(kuò)散剪枝機制不夠高效 Assert機制比較復(fù)雜 不支持共享樹 控制和數(shù)據(jù)平面混合導(dǎo)致PIM-DM域內(nèi)所有路由器上存在（S,G）表項,PIM-DM評價,Page 22,內(nèi)容介紹,第2章 域內(nèi)組播路由協(xié)議 第1節(jié) DVMRP 第2節(jié) MOSPF 第3節(jié) PIM-DM 第4節(jié) PIM-SM,Page 23,PIM-SM,PIM-SM（Protocol Independent Multicast Sparse Mo

11、de）稱為協(xié)議獨立組播稀疏模式，屬于稀疏模式的組播路由協(xié)議 稀疏模式默認(rèn)所有主機都不需要接收組播包，只向明確需要組播包的主機轉(zhuǎn)發(fā) PIM-SM模型實現(xiàn)組播轉(zhuǎn)發(fā)的核心任務(wù)是構(gòu)造并維護(hù)一棵單向共享樹 共享樹選擇PIM中某一路由器作為公用根節(jié)點，稱為匯聚點RP（Rendezvous Point）。組播數(shù)據(jù)通過RP沿共享樹向接收者轉(zhuǎn)發(fā),PIM-SM原理,Page 24,PIM-SM,PIM-SM的工作過程主要有：鄰居發(fā)現(xiàn)、DR選舉、RP發(fā)現(xiàn)、RPT共享樹生成、組播源注冊、RPT向SPT切換 使用RP 發(fā)送者和接收者在RP處進(jìn)行匯聚 發(fā)送者的DR把發(fā)送者注冊到RP上（報個到，掛個號） 接收者的DR（直連

12、網(wǎng)絡(luò)上的負(fù)責(zé)人）為接收者加入到共享樹 (樹根在RP),PIM-SM工作過程,Page 25,PIM-SM,適合大規(guī)模企業(yè)網(wǎng)絡(luò) 對于稀疏和密集應(yīng)用都很高效 優(yōu)勢: 數(shù)據(jù)流僅沿“加入”的共享樹的分支向下發(fā)送 可以根據(jù)流量等條件動態(tài)地切換到源路徑樹 與具體的單播路由協(xié)議無關(guān) 是域間組播路由的基礎(chǔ) 和MBGP、MSDP共同結(jié)合使用可以完成跨域的組播,PIM-SM評價,Page 26,內(nèi)容介紹,第1章 組播路由協(xié)議概述 第2章 域內(nèi)組播路由協(xié)議 第3章 域間組播路由協(xié)議,Page 27,內(nèi)容介紹,第3章 域間組播路由協(xié)議 第1節(jié) MSDP 第2節(jié) MBGP,Page 28,MSDP,MSDP是基于多個P

13、IM-SM域互連而開發(fā)的一種域間組播解決方案 在各個域的RP之間建立MSDP對等體關(guān)系，從而使它們能夠在域間相互轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，共享組播源信息 適用前提：域內(nèi)組播路由協(xié)議必須是PIM-SM 簡單有效 應(yīng)用域間源路徑樹 簡化了查找活動組播源的問題 RP 或 接收者的最后一跳路由器可加入域間源路徑樹,概述,Page 29,MSDP,在MSDP對等體之間建立MSDP鄰居關(guān)系 MSDP對等體使用TCP 端口 639建立連接 MSDP對等體每隔60秒(固定周期)發(fā)送keepalive消息 如果75秒后沒有收到keepalive或者M(jìn)SDP報文，連接復(fù)位 MSDP 對等體必須運行BGP 可以是MBGP對等體，

14、也可以是BGP對等體，或兩者都是 例外：當(dāng)某路由器只與單個MSDP對等體有連接時，BGP就不是必要的,MSDP對等體,Page 30,MSDP,MSDP僅能與 PIM-SM 協(xié)同工作 RP知道域中所有的源 組播源發(fā)送 “PIM注冊”消息到RP RP可以通過MSDP SA (Source Active) 消息告知其他域中的RP這些源信息 RP知道域中的接收者 接收者發(fā)送一個 “(*, G) 加入”消息到RP RP能加入對等體域的源路徑樹,工作過程,Page 31,MSDP,工作過程（續(xù)）,MSDP對等體,域 B,域 A,域 C,域 D,域 E,RP,RP,RP,RP,RP,Source Acti

15、ve消息,SA,Page 32,MSDP,工作過程（續(xù)）,MSDP對等體,域 B,域 A,域 C,域 D,域 E,RP,RP,RP,RP,RP,源,（S, 224.2.2.2） 加入消息,加入消息,Page 33,MSDP,工作過程（續(xù)）,MSDP對等體,組播數(shù)據(jù)流,域 B,域 A,域 C,域 D,域 E,RP,RP,RP,RP,RP,源,Page 34,MSDP,工作過程（續(xù)）,MSDP對等體,組播數(shù)據(jù)流,域 B,域 A,域 C,域 D,域 E,RP,RP,RP,RP,RP,源,Page 35,內(nèi)容介紹,第3章 域間組播路由協(xié)議 第1節(jié) MSDP 第2節(jié) MBGP,Page 36,MBGP,

16、MBGP: 組播網(wǎng)絡(luò)中的多協(xié)議 BGP 在 RFC 2283中定義 (BGP擴(kuò)展) 可以攜帶不同類型的路由 單播 組播 兩類路由在同一BGP會話中傳送 不散播組播狀態(tài)信息 相同的路徑選擇和確認(rèn)規(guī)則 AS-Path, Local Preference, MED, ,概述,Page 37,MBGP,新的多協(xié)議屬性 MP_REACH_NLRI MP_UNREACH_NLRI MP_REACH_NLRI 和 MP_UNREACH_NLRI 地址類信息 (AFI) = 1 (IPv4) Sub-AFI = 1 (NLRI 用于單播) Sub-AFI = 2 (NLRI 用于組播 RPF 檢查) Sub-AFI = 3 (NLRI 用于單播和組播RPF 檢查),概述（續(xù)）,Page 38,MBGP,維護(hù)分離的 BGP 路由表 單播路由信息庫 (RIB) 包括為單播轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)的單播地址前綴 來源的 BGP 單播 NLRI AFI = 1, Sub-AFI = 1 or 3