組播原理及配置

hw_info 2010-06-14

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1．組播基本原理
    Multicast 應(yīng)用在一點對多點、多點對多點的網(wǎng)絡(luò)傳輸中，可以大大的減少網(wǎng)絡(luò)的負載。因此，Multicast 廣泛地應(yīng)用在流媒體的傳輸、遠程教學(xué)、視頻/音頻會議等網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用方面。
    Multicast 采用 D 類 IP 地址，即 224.0.0.0~239.255.255.255。其中 224.0.0.0~224.0.0.255是保留地址，239.0.0.0~239.255.255.255 是私有地址，類似于 unicast 的私有地址。
    Multicast的IP地址與MAC地址的映射：MAC地址有48位，前面24位規(guī)定為01-00-5E，接著一位為 0，后面 23 位是 IP地址的后 23 位。
    路由器間要通過組播協(xié)議（如 DVMRP、MOSPF、PIM）來建立組播樹和轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)包。組播樹有兩類：源樹和共享樹。
    多播時，路由器采用組管理協(xié)議 IGMP來管理和維護主機參與組播。IGMP 協(xié)議 v1中，主機發(fā)送 report 包來加入組；路由器發(fā)送 query 包來查詢主機（地址是 224.0.0.1），同一個組的同一個子網(wǎng)的主機只有一臺主機成員響應(yīng)，其它主機成員抑制響應(yīng)。一般路由器要發(fā)送3 次query 包，如果 3 次都沒響應(yīng)，才認為組超時（約 3 分鐘）。IGMPv2 中，主機可以發(fā)送leave 信息給路由器（地址 224.0.0.2）；路由器收到信息后，發(fā)送一個特別的 query 包，在 3秒內(nèi)沒收到組成員響應(yīng)，就認為組超時。

由于組播的 MAC 不是具體某臺主機的 MAC，根據(jù)交換機的工作原理，交換機會對組播數(shù)據(jù)包進行廣播。因此，對某些不參加組播的主機而言，這些都是不必要的流。為了解決這個問題，cisco 公司開發(fā)了 CGMP協(xié)議。該協(xié)議用于管理參與組播的主機。每當(dāng)有主機加入或離開某個組時，路由器就會把該主機的多播 IP地址（轉(zhuǎn)換成組播 MAC 地址）、主機的C 地址以及消息類型（加入或離開）以 CGMP 消息告知交換機。交換機根據(jù)這些信息就可以建立起組播轉(zhuǎn)發(fā)表。

組播指的是單個發(fā)送者對應(yīng)多個接收者的一種網(wǎng)絡(luò)通信。組播技術(shù)中，通過向多個接收方傳送單信息流方式，可以減少具有多個接收方同時收聽或查看相同資源情況下的網(wǎng)絡(luò)通信流量。對于 n 方視頻會議，可以減少使用 a（n-1）倍的帶寬長度。“組播”中較為典型的是采用組播地址的 IP 組播。IPv6 支持單播（Unicast）、組播（Multicast）以及任意播（Anycast）三種類型，IPv6 中沒有關(guān)于廣播（Broadcast）的具體劃分，而是作為組播的一個典型類型。

組播技術(shù)基于“組”這樣一個概念，屬于接收方專有組，主要接收相同數(shù)據(jù)流。該接收方組可以分配在英特網(wǎng)的任意地方。TCP/IP 中的主要組播技術(shù)和協(xié)議如下所述：

配置組播涉及三個協(xié)議：

Internet 組管理協(xié)議（IGMP 和 IGMPv3） ― 主要應(yīng)用于主機及其最接近路由器之間，主機通過該協(xié)議通知路由器它需要收聽哪個組播組。該協(xié)議在CISCO設(shè)備默認開啟，免配置。

CGMP協(xié)議― 用于管理參與組播的主機。每當(dāng)有主機加入或離開某個組時，路由器就會把該主機的消息類型（加入或離開）以 CGMP 消息告知交換機。交換機根據(jù)這些信息就可以建立起組播轉(zhuǎn)發(fā)表。該協(xié)議在CISCO設(shè)備默認開啟，免配置。

協(xié)議無關(guān)組播（PIM） ― 組播路由協(xié)議，運行路由器之間，主要用于組織分配組播流量，避免逐步路由選擇回路現(xiàn)象。PIM 包括兩種類型：協(xié)議無關(guān)組播－密集模式（PIM-DM）和協(xié)議無關(guān)組播－稀疏模式（PIM-SM）。其中后者較為常用。

RP(匯聚點）作用：僅當(dāng)運行SM模式時需要配置RP，組播源會自動向RP發(fā)送注冊消息，當(dāng)邊緣路由器收到組成員IGMP組播成員加入消息時，將加入報告轉(zhuǎn)發(fā)給RP，這樣以RP為根建立一條到邊緣路由器的組播轉(zhuǎn)發(fā)路徑，當(dāng)組成員收到組播數(shù)據(jù)流后，將沿著最短路徑建立到組播源的最短路徑。當(dāng)有成員退出組播組時，修建掉該轉(zhuǎn)發(fā)路徑。

當(dāng)PIM配置為混合模式時，如果檢測倒RP(匯聚點）運行PIM SM模式，沒有檢測到RP 運行DM模式。

SM模式相對占用網(wǎng)絡(luò)資源較少，通常情況下建議首選PIM-SM模式.

實戰(zhàn)配置：

1 配置組播密集模式，密集模式初始將組播流發(fā)送到所有節(jié)點，然后在根據(jù)組播組成員狀態(tài)修剪沒必要的組播流量。每隔一定時間重復(fù)一次組播泛洪。對網(wǎng)絡(luò)資源消耗較大。

(config)#ip multicast-routing 全局啟用組播

(config-if)#ip pim sparse-dense-mode 所有接口啟PIM 稀疏密集混合模式。沒有檢測倒匯聚點時將自動

運行PIM密集模式。

R4(config)#int lo 1 R4 lo1接口加入組播組，模擬組播用戶。

(config-if)#ip igmp join-group 224.111.1.1 配置一個接口加入一個組播組。

sh ip pim inter

sh ip pim nei

sh ip mroute

2配置稀疏模式

靜態(tài)指定RP
(config)#ip pim rp-address 10.10.3.3 所有路由器配置指定RP位置，包括RP自己。
R3(congig)# int l0

(config-if)#ip pim sparse-dense-mode

r3#sh ip pim rp map

要求在R3 R4 R5 SW1 SW2 配置支持組播流量，R4 LOOP 1接口加入組224.111.1.1 R5 LOOP 1接口加入組播組224.222.2.1 （模擬組播客戶端）,SW1 SW2配置為兩個組播組的自動候選RP。當(dāng)一個RP失效另一個RP可保證工作。配置SW2為映射代理以通告RP消息到所有路由器。

R3 R4 R5 SW1 SW2 所有三層接口配置支持組播

(config)#ip multicast-routing 全局啟用組播

(config-if)#ip pim sparse-dense-mode 接口啟PIM 稀疏密集混合模式

r4(config)#int lo 1

r4(config-subif)#ip pim sparse-dense-mode
r4(config-if)#ip igmp join-group 224.111.1.1 配置一個接口加入一個組播組。R5配置類似。

sw2#sh ip pim neighbor    校驗PIM組播路由協(xié)議鄰接關(guān)系

SW1:
int loopback 0
ip pim sparse-dense-mode
access-list 1 permit 224.222.2.0 0.0.0.255                 定義組播列表
access-list 1 permit 224.111.1.0 0.0.0.255
ip pim send-rp-announce loopback 0 scope 16 group-list 1     SW1作為為列表定義組播組的候選RP
SW2:
int loopback 0
ip pim sparse-dense-mode
access-list 1 permit 224.222.2.0 0.0.0.255
access-list 1 permit 224.111.1.0 0.0.0.255
ip pim send-rp-announce loopback 0 scope 16 group-list 1      SW2作為列表定義組播組的候選RP

候選RP建議配置至少兩臺以上，用于備份，而且選擇靠近網(wǎng)絡(luò)中央路由器，

SW2:
int loopback 0
ip pim sparse-dense-mode
ip pim send-rp-discovery loopback 0 scope 16 所有路由器必須知道RP信息。配置RP映射代理，用于

通告RP信息到所有路由器

校驗 show ip rp mapping

ping 224.111.1.1