IP组播

网络用语

该词条介绍了组播的基本概念。以及组播的优点。对组播基础理论中的重要概念进行了相应的简述，例如多播在设备中的交互，多播的重要理论RPF。

简介

IP组播（IP　multicasting）是对硬件组播的抽象，是对标准IP网络层协议的扩展。它通过使用特定的IP组播地址，按照最大投递的原则，将IP数据包传输到一个组播群组（multicast　group）的主机集合。它的基本方法是：当某一个人向一组人发送数据时，它不必将数据向每一个人都发送，只需将数据发送到一个特定的预约的组地址，所有加入该组的人均可以收到这份数据。这样对发送者而言，数据只需发送一次就可以发送到所有接收者，大大减轻了网络的负载和发送者的负担。

概念

多播是对需要接收该流量的客户端发送的一组数据，是一种无害的广播。

优点

组播可以增强报文发送效率，控制网络流量，减少服务器和CPU负载；

组播可以优化网络性能，消除流量冗余；

组播可以适应分布式应用，当接收者数量发生变化时，网络流量的波动很平稳。

多播地址

224.0.0.0--239.255.255.255，没有像单播ip段那样有广播地址和网络地址之分了。

具体：224.0.0.0--224.0.0.255 本地保留，给知名协议使用，ttl=1。其中224.0.0.1是本网所有主机接收，224.0.0.2是本网所有路由器接收。

224.0.1.0～238.255.255.255 预留组播地址，多播地址应从此范围内选择。

239.0.0.0--239.255.255.255 私有组播地址。

232.0.0.0--232.255.255.255 特定源多播。

地址结构

01005E，固定的16进制位，后接一固定的比特位0，再其后就任意了。

ip与mac的映射，例：

ip地址 229.147.109.235

划成bit 11100101.1 / 0010011.01101101.11101011

多播

得出： 01005E136DEB 为ip229.147.109.235对应的组播 mac地址。

从例子可知，32个多播地址映射成一个mac地址，所以在部署一个网络时要措开使用ip多播地址（变尾部）

源分发树

源分发树，保证目的到达源的路径最短，但要为每一个多播源保持一棵树，CPU使用率高。

共享分发树，要选RP，能保证目的到RP最近，不用为每一个源保持一棵树，而共同保持一棵以RP为根的树即可，这样节约了设备资源，但是不能再保证到源的路径最近了。（源发向rp的多播以单播ip in ip的形式）

RPF

RPF检查的原理：路由器在单播路由表中查找源地址以确定数据包到达的接口是否位于返回信源的的反向路径上，如果是则RPF检查成功，如果不是则标记“RPF失败丢弃”并丢弃数据包。简单来说就是根据去的数据路由表项来检查回来的包，确定去回在一线上。

作用：对于多播，能防止环路（多播RPF检查是默认开启且不能关闭的）；对于单播，能防止IP欺骗攻击（需要手工配置RPF检查）

交互

（1）多播路由协议（路由器之间的交互）：主要有mospf，dvmrp，pim这三个。

前面两种协议需要建立自己的多播路由表。大多数路由器只支持pim。

PIM，协议无关性，它不需要建立自己的路由表，关心的只是路由器中有没有单播路由表，无论这个单播表项是怎样建立的，通过怎样的路由协议。

PIM MODE：PIM DM（密集模式，使用源分发树），

PIM SM（稀疏模式，使用共享分发树），

PIM SDM（稀疏密集模式，先尝试使用共享树，找不到RP再切向源分发树）

PIM DM，用于用户密集的情况，如果存在着没有要求多播的路由器则将其“裁剪”，如果存在着后来接入又需要多播的路由器则将其“嫁接”！

PIM SM，用于用户分散的情况，只有一棵树，初始为空，只有路由器发起要求才建立分支。这种模式存在着第一个到目的的数据包会触发目的向源发送一个单播形式的该数据，如果到源的路径好过走rp的路径则自动向最佳路径切换。

PIM SDM，使用最多的模式,效率最高。

rp的选举问题，三种方式：手工指定，auto rp（cisco only），BSR自举路由器（只有pim v2支持）

配置：

(config)#ip mutilcast-routing

(config-if)#ip pim 模式

密集模式的配置：

(config-if)#ip pim dense

稀疏模式的配置：

静态： (config)#ip mutilcast-routing

(config-if)#ip pim sparse

(config)#ip pim rp-add x.x.x.x

(config)#ip pim spt-thresheld infin / 具体值指定向源切换的界限

auto：定义候选者，(config)#ip pim send-rp-amounce 接口 scope ttl值（定义边界） group-list访问列表

定义映射代理，(config)#ip pim send-rp-discovery scope ttl值

指定模式，(config-if)#ip pim sp-de mode

注意，要224.0.1.39和224.0.1.40一对组播地址支持rp选举：

rp映射代理发往rp候选者用224.0.1.40

反过来，用224.0.1.39

BSR：(config-if)#ip pim 1 / 2 更改pim版本号，bsr只支持2

(config-if)#ip pim bsr border 定义多播边界

(config)#ip pim rp-candidate 接口定义rp候选者

(config)#ip pim bsr-candidate 接口定义bsr

这里，bsr用224.0.1.13向候选者通告，候选者用单播回应bsr。

sh ip mroute; sh ip pim int; sh ip pim nei;

sh ip pim rp; sh ip pim bsr; sh ip pim map.

（2）IGMP（Internet组管理协议）处理pc和router的交互。

三个版本：

igmpv1：report（pc发出，地址255.1.1.1，ttl=1）,query（router发出，发项0.0.0.0，60秒一次，120s没收到report回应则停止向该pc发组播）。

igmpv2：在v1基础上增加了一个leave消息，query消息的作用就变成了防止pc意外离开（没有leave消息，不被router所知）。

igmpv3：可以对信源地址做控制了，选择pc需要的特定多播。

另外还有一个igmpv3lite，是cisco私有的过渡方案，目的是让程序员能立刻编写ssm。

（3）switch的多播处理：cgmp和switch snooping

CGMP：思科私有协议，运行于思科交换机与思科路由器之间，让交换机能够通过路由器给出的消息间接支持组管理。

流程大致是：pc发igmp告知路由器我需要什么多播，如果路由器就直接把多播传入则经过交换机的时候会被交换机发向与该pc一个vlan的所有主机，router需要将该多播的mac通告交换机，让其明白多播具体该发向哪，并建立一个多播的转发表。

IGMP snooping：公有协议，只要交换机单独运行即可。它是靠帧听igmpreport来建立多播转发表的。所以对于2层交换机，因为看不到3层信息，所以要监听每一个组播帧，从中发现igmp成员报告，这样加大了cpu等资源的使用，比较不利；而对于3层交换机，能够看到3层信息，可以识别igmp成员报告，只要处理igmp流即可，所以负担轻。

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