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IGMP的基础

IGMP

IGMP：因特网组管理协议

  • IGMP：运行在最后一跳组播路由和组播组成员之间，用于最后一跳路由器维护组成员关系，用于接收者请求加入想要加入的组播组，或者离开想要离开的组播组

  • 组播网络感知组播组成员的方式：

    1. 手工静态配置：
      • 在接口视图下配置：
      • 工作量大，灵活性差，但是稳定，一旦创建，永不老化
    2. 动态感知：运行IGMP协议
      • 灵活性高，配置简单（常用）

  • IGMP：封装在IP之上，协议号2

    • 最后一跳组播路由器与组播组成员之间通过交互IGMP报文，生成IGMP组表项和IGMP路由表项

      • IGMP组表项

        • 用于记录和维护组成员和组播关系，由组成员发送成员关系报告报文触发创建，表项老化时间130s

      • IGMP路由表项

        • 用来扩展组播路由表项的下游接口

      • 组播路由表项

        • 最后一跳路由器的组播路由基于IGMP组表项和IGMP路由表项的信息生成，用于指导组播流量转发

      • 查询表项的命令

        • dis igmp group---------查看IGMP组表项
dis igmp routing-------查看IGMP路由表项
dis multi rou--------查看组播路由表项

IGMP版本

IGMPv1

  • 只有两种报文类型

    1. 普遍组查询报文
      • 目的IP地址为224.0.0.1（所有节点）都接收
      • 由查询器（最后一跳）周期发送（60s一次）
        • 用于检查是否存在组成员和维护组成员关系（IGMP组表项）
    2. 成员关系报告报文（report）：
      • 目的IP地址为想要加入的或者所处的组播组地址
      • 当PC想要加入某个组播组时，主动组播发送report报文，请求加入该组播组；
      • 当PC接收到不变的查询报文，回复report报文

    查询器：负责发送普遍组查询报文

    • IGMPv1不支持查询器的选举，有其他组播路由协议选举的DR成为查询器

  • 报文参数：两种报文的格式一致

    1. version：4bit，版本号，此处为1
    2. type：报文的类型
      • 0x11：普遍组查询报文
      • 0x12：成员关系报告报文
    3. unsed：8bit，保留字段
    4. checksum：2B，校验和
    5. group address：4B，组地址
      • 在qurey（查询报文）中为0.0.0.0
      • 在report报文中为想要加入的组播组地址

  • 响应抑制机制：

    • 作用：减少重复协议报文泛滥，减轻查询器的负担
    • 工作机制
      • 当组播组成员接收到query报文时，启动最大响应时间计时器，时间为0~10s之间的随机值，如果该组存在其他多个组成员，计时器先超时的先发送report报文，该组中其他组成员接收到该report报文，关闭计时器，不在发送report报文
        • last-reporter：最后一个通告者，谁先发送report谁就是last report

  • 缺陷：最大响应时间不能修改，颗粒度太大

  • 静默离开

    • 接收者离开组播组，不发送任何报文通知查询器，当接收到查询器发送的query报文时，也不会响应，当查询器在130s后还没有接收到该组的report报文，则认为该组播组不存在组成员，则将对应的组播组从表项中删除

  • 总结

    • IGMPv1的缺陷：
      1. 没有查询器的选举机制，需要依赖其他组播路由协议选举
      2. 最大响应时间10s，不能修改，颗粒度太大
      3. 静默离开在130s内查询器还会不断向该接口发送组播流量，从而造成资源浪费

IGMPv2

  • IGMPv2兼容IGMPv1
  • IGMPv2对IGMPv1的改进
    1. 成员离组的改进
      • 当IGMPv2的主机想要离开某个组播组时，直接发送离组报文（leave），目的IP地址为224.0.0.2，leave报文中携带组播组地址为想要离开的组播组地址
      • 当查询器接收到leave报文后：
        • 如果该报文时last reporter发送的，则发送2个特定组查询报文，时间间隔缺省为1s，目的IP地址为接收者想要离开的组播组地址
        • 如果不是last reporter发送的，则不处罚特定组查询报文，不清除IGMP组表项
      • 新增了两种报文
        1. leave报文：离组报文，组成员朝查询器发送离组报文
        2. 特定组查询报文：：查询器朝组成员发送的，目的地址为组成员想要离开的组播组地址
      • 组表项老化方式：
        1. 130s内没有接收到report报文，则自动老化
        2. last reporter发送leave报文，触发特定组查询报文，2s后清除IGMP表项
    2. 报文参数的变化
      • 去掉了version；华为默认IGMP为2
      • type：IGMPv2的报文类型，1B
        • 0x11：普遍组查询报文/特定组查询报文
        • 0x12：IGMPv1成员关系报告报文
        • 0x16：IGMPv2成员关系报告报文
        • 0x17：成员离开报文（leave报文）
      • MAX response time：最大的响应时间，IB
        • 普遍查询报文：默认10.0s，单位0.1s，最大可以修改为25.0s
        • 特定组查询报文：默认1.0s
      • checksum：校验和
      • group address：4B，组地址
        • 普遍查询报文中，为0.0.0.0
        • 特定组查询报文中，为想要查询的组播组地址
        • 成员关系报告报文中，为想要加入的组播组地址
        • leave报文中，为想要离开的组播组地址
    3. 查询器的选举机制的改进
      • 作用：为了避免网络中重复的组播流量的发送，建立和维护IGMP组表项，转发组播流
      • IGMPv2依靠自身支持选举查询器：
        • 当多路访问网络中存在多个网关设备时，初期都认为主机是查询器，互相发送普遍组查询报文（224.0.0.1），当设备接收到其他路由器发送的查询报文后，开始查询器的选举，IP地址小的成为查询器，后续该网络中的组播流量以及查询报文都由查询器负责转发
    4. IGMPv2的不足：在IGMPv1与IGMPv2报文中无法携带组播源信息，无法支持SSM模型

IGMPv3

  • IGMPv3可以兼容IGMPv1和IGMPv2

  • 与IGMPv2比较：

    1. 查询器选举机制一致
    2. 查询报文分为三种
      1. 普遍组查询报文：与V1、v2作用一样
      2. 特定组查询报文：与V2作用一样
      3. 特定源组查询报文：新增的报文，查询该组成员是否愿意接受特定源发送的组播流量
    3. 没有报告响应抑制
      • 因为加入同一个组播组的组成员可能期望接收的组播源不同
    4. 没有专门的离组报文，但是可以使用特殊的成员关系报告报文（6种）实现离组
      1. include
      2. exclude
      3. changge to include mode
      4. change to exclude mode
      5. allow new source
      6. block old source

  • IGMPv3的报文参数

    • 查询报文

      • type：IGMPv3的报文类型
        • 0x11：普遍组查询报文/特定组查询报文/特定源组查询报文
      • max response time：最大响应时间，默认10.0s
      • checksum：校验和
      • group address：
        • 普遍查询报文中，为0.0.0.0
        • 特定组查询报文中，为想要查询的组播组地址
        • 特定组和特定源组查询报文种，为想要查询的组播组地址
      • number of source：携带的组播源地址数量
      • source address：组播源地址

    • 成员关系报告报文

      • 作用：除了报告组播组和组成员的关系，还通告组成员希望接收的组播源地址

      • 目的IP地址为224.0.0.22

      • 通告组播源的模式

        1. include：表示接收指定组播源发送的组播流量
        2. exclude：表示拒绝接收指定组播源发送的组播流量

      • 报文参数：

        • type：0x22，IGMPv3成员关系报告报文

        • 保留字段

        • checksum：头部校验和

        • number of group record：组记录的数量

        • group record（n）：组记录列表，记录组播组和组播源的关系

          • 组记录的参数

            1. record type：

              ​ 当前状态报告

              1. mode is include：接收源地址列表中包含的组播源发往组播地址的组播数据，如果指定源地址列表为空，则该消息为无效消息

              2. mode is exclude：不接收源地址列表中包含的源发往组播地址的组播流量

                过滤模式改变报文

              3. change to include：

                • 模式由exclude切换到include，接收源地址列表种包含的新组播源发送到组播组地址的数据，如果指定地址列表为空，则认为主机离开该组

              4. change to exclude

                • 模式由include切换到exclude，拒绝接收源地址列表中组播源发往组的组播流量

                源列表改变

              5. allow new source

                • 表示在现有的基础上，需要接收某个源地址发送到该组播组的组播流量
                  • 如果当前关系为include，则向现有的源地址列表中添加该组播源地址
                  • 如果当前关系为exclude，则从现有的源地址列表中删除该组播源地址

              6. block old source

                • 表示在现有的基础上，不再接受从某个源地址发送到该组播组的组播流量
                  • 如果当前关系为include，则从现有的源地址列表中删除该组播源地址
                  • 如果当前关系为exclude，则从现有的源地址列表中添加该组播源地址

            2. number of source：组播源列表中源地址的数量

            3. group addess：加入的组播组地址

            4. source addess（n）：跟组播组地址相关联的组播源地址列表

IGMP各版本之间的差异

  • 全局开启组播路由功能

    • mutilcast rou

  • 连接组播源的接口使能PIM SM

  • 连接组成员的接口 开启IGMP，再选择版本

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