《ipv组播技术基础》ppt课件

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1、IPv6 组播技术基础,Page 1,内容介绍,第1章 组播简介 第2章 组播协议基础 第3章 组播协议详述 第4章 组播配置举例,Page 2,什么是组播？,三种传输模型 Unicast：一对一的传输模型 Broadcast：一对所有的传输模型 Multicast：一对一组（多）的传输模型 所谓“组”，可以理解为有某个共同特征的对象的集合,Page 3,什么是IP组播？,传输模型是针对TCPIP或OSI层次模型中的某一层上讲的，下一层或上一层的模型不影响本层的模型。 所谓IP组播或者说3层组播，就是指在IP层看来，传输模型为一对多的模式。,Page 4,IP组播的特征,IP组播的特点是： 相

2、对于单播传输模型，组播解决了在数据头端进行复制带来的压力问题，同时使得从整个网络的角度观察，数据传输是呈点到多点（而非点到点）的状态。这样，使得节点间的流量模型达到最优状态。 相对于广播传输模型，组播利用了网络层协议可以跨越链路层节点的特性，避免了全网进行数据广播引起的复杂模型，同时也降低了数据到达不必要节点而产生的冗余流量。另外，internet 明确不支持全网广播。 思考：这个特点带来的价值如何？,Page 5,IP组播的用户价值,IP组播对于业务的优势主要体现在： 减少服务器负载 节约带宽，减少冗余的流量 可扩展性，增加更多的接收者，并不会增加网络压力 因此，IP组播适合的业务应用包括：

3、视频直播、视频会议、证券市场等,劣势?,Page 6,组播IPv6地址,IPv6组播的地址范围：FF00:/8,Flags = |0|R|P|T| 最高位为保留 R：标记是否为内嵌RP的组播地址 P：标记是否是基于单播前缀的组播地址 T：标记是否是永久分配的组播地址,Page 7,组播IPv6地址,Scope：限制组播组的域范围 1：本地接口范围（interface-local scope） 2：本地链路范围（link-local scope） 4：本地管理域范围（admin-local scope） 5：站点范围（site-local scope） 8：组织范围（organization-l

4、ocal scope） E：全球范围（global scope）,Group id：在一个给定的范围内，永久或临时的组播组地址,Page 8,IPv6组播MAC地址分配,组播 IPv6 &Mac 地址映射 MAC的前两个字节以固定的0X3333填充。 MAC的后四个字节以目的IPv6组播地址的后四位填充。,128Bit IP address,00110011,48 bit MAC address,mapping,00110011,Page 9,单播转发模型,1,3,1,2,3,发送到主机3的报文,Dest NextHop OIF H3/32 R3 Eth0 .,单播转发表,发送到主机3的报文,

5、基于IP报文的目的地址进行查找转发表,2,Page 10,组播转发模型,基于IP报文的源地址、目的地址进行查找转发表,1,2,3,1,2,3,发送到Group1的报文,S G IIF OIFList H1 G1 Eth1 Eth2、Eth3,组播转发表,发送到Group1的报文,加入Group1,加入Group1,发送到Group1的报文,Page 11,反向路径转发RPF (Reverse Path Forwarding),用来检查是否应该接收从某个接口来的某个源组的组播数据报文 在转发平面，表现为组播转发表中的入接口项 该接口由组播路由协议生成，也被组播路由协议用来构建分发树。,接收者R1

6、,接收者R2,组播源S,Eth0,Eth1,Eth0,Eth1,组播转发表,目的 下一跳 接口 S . Eth0,单播路由表,S G IIF OIFList S G Eth0 ,Page 12,组播基本概念小结,在TCPIP的分层架构上理解各层的组播 IP组播的特征 IP组播的地址分配 IP组播转发模型 RPF在转发平面的概念,Page 13,内容介绍,第1章 组播简介 第2章 组播协议基础 第3章 组播协议详述 第4章 组播配置举例,Page 14,组播协议要素,组播通信模型 组播协议四要素： 源发现 接收者发现 拓扑发现（组播路由器之间的拓扑、网络单播路由信息） 分发树生成,Page 15

7、,组播协议架构,组播协议 主机通信协议 组播路由协议 域间组播协议 组播拓扑分离协议,Page 16,组播协议概述,组播协议 主机通信协议 MLD（v1、v2)，用于了解接口所连接的网络是否有主机要接收某个组或者某个(源，组）的数据 组播路由协议 域间组播协议 组播拓扑分离协议,组播网络,查询,报告,MLD,Page 17,组播协议概述,主机通信协议 组播路由协议 掌握网络拓扑，发现组播源，建立起以组播源为根的或者 RP 为根的分发树 PIM: SM, DM, SSM, BidirPIM DVMRP, MOSPF 域间组播协议 组播拓扑分离协议,组播网络,组播源,Page 18,组播协议概述,

8、组播协议 主机通信协议 组播路由协议 域间组播协议 BGMP 组播拓扑分离协议,MSDP,组播源A,组播源B,组播自治域 A PIM-SM,组播自治域 B PIM-SM,组播源信息,Page 19,组播协议概述,组播协议 主机通信协议 组播路由协议 域间组播协议 组播拓扑分离协议 组播受单播网络拓扑限制。通过提供一套专门供组播进行 RPF 检查的单播路由，可以实现组播网络与单播网络拓扑的分离， MBGP 组播扩展 组播静态路由 ISIS、OSPF组播拓扑,组播静态路由,组播网络B,组播网络A,组播网络C,组播网络D,组播源A,MBGP,MBGP,接收者,Page 20,协议基础小结,通信四要素

9、 四类组播协议 协议名称和含义，以及主要功能,Page 21,内容介绍,第1章 组播简介 第2章 组播协议基础 第3章 组播协议详述 第4章 组播配置举例,Page 22,主机通信协议MLD,MLDv1,MLDv2,引入快速离开,引入特定源的加入离开机制,Page 23,MLDv1,MLDv1主要机制 主机发送组离开消息 路由器接收到组离开消息，发送特定组查询，如果没有主机响应，删除组成员信息，停止转发组播数据,FF0E:6组加入报告,FF0E:9 组加入报告,路由器发送特定组查询,组FF0E:9 离开消息,路由器发送特定组FF0E:9的查询,Page 24,MLDv2 协议(引入特定源组播机

10、制（Source Specific Mulitcast, SSM),IS_IN (2001:2) for FF0E:6,IS_EX (2001:4) for FF0E:9,After Query Interval (125sec),SSM = Source Specific Multicast,I want packets for Group FF0E:6 but only from source 2001:2,I want packets for Group FF0E:9from all sources Except 2001:4,MLDv2 Router 维护特定源的状态 发送特定源的查询

11、,对组FF0E:6只有从源2001:2的报文被转发 对组FF0E:9除了源2001:4以外的所有源的组播数据被转发,Page 25,MLD v2 消息类型,主机发送给路由器的消息类型 (Host to Router),路由器发送的查询消息 (Router to Host),Page 26,MLD小结,MLD的作用 MLD版本间的差异 现实中的MLD,Page 27,组播路由协议PIM-SM （Sparse Mode）,PIM-SM协议机制 显式加入（Explicit join）模型 可以建立以汇聚点(Rendezvous Point, RP)或者源为根的组播分发树（RP-rooted or S

12、ource-rooted Multicast Distribution Tree) 支持从共享树(RP Tree, RPT)到源树(最短路径树，Shortest Path Tree, SPT) 的切换 周期性发送加入/剪枝(Join/Prune)消息维护分发树状态 需要额外的RP发现机制(静态RP, BSR-RP, Auto-RP等) PIM-SM特点 相对于 DM 协议，协议状态复杂，但需要更少的带宽，更有效率 是目前域间组播最好的协议 适用于稀疏分布的接收者模型，广泛应用于IPTV,Page 28,PIM-SM常用术语,源（Source) 发送组播数据的终端主机或者PC 接收者(Recei

13、ver) 接收组播数据的终端主机或者PC 指定路由器(Designated Router, DR) 在共享网段上选举优先级最高或者IP地址最大的路由器为 DR 源 DR 负责将数据从源转发到 RP 接收者 DR 复制将数据从RP转发到接收者,或称作最后一跳 DR (Last-Hop DR) 汇聚点（Rendezvous Point, RP） 接收者从这里获取源信息，并且是共享树的根 RPT 从接收者 DR 到 RP 逐跳建立起来的，以 RP 为根的共享树 SPT 从接收者 DR 到源 DR建立起来的，以源为根的最短路径树,Page 29,PIM-SM协议报文类型,Hello 报文 发现和维护邻

14、居关系 加入/剪枝(Join/Prune) 报文 发送加入/剪枝消息到上游邻居 注册(Register)报文 DR 封装从组播源来的数据并单播给 RP 注册停止(Register stop)报文 当在 RP 上没有接收者或者 RP 已经从源树接收数据时，由 RP 单播发送给源 DR 断言(Assert)报文 在共享网段上选出唯一的转发者 C-RP通告(C-RP Advertisement)报文 候选 RP 发送其可以服务的组信息单播发送给BSR 自举路由器(Bootstrap Router)报文 BSR 收集网路内的 RP 信息，并以 RP 集(RP-Set)的形式扩散到全网,Page 30,

15、PIM SM协议主要工作过程,邻居发现及 DR 选举 通过 Hello 报文维护邻居关系 在共享网段上选举优先级最高和 IP 地址最大的路由器为 DR 共享树构建 接收者 DR 向到 RP 的邻居发送 (*,G) 加入，并逐跳扩散到 RP, 形成以 RP 为根的共享树 源 DR向 RP 注册活跃的组播源 源 DR 封装组播源发送的数据并单播给 RP 数据沿 RPT 转发 RP 接收到源 DR 发送的注册报文，解封装注册报文中的数据，并沿共享树转发该数据 RPT 到 SPT 切换 接收者 DR向到源的邻居发送 (S,G) 加入，并逐跳扩散到源 DR, 形成以源 DR 为根的源树 RPT 剪枝 当

16、接收者 DR从源树接收到数据后，向共享树发送 (S,G) RPT 剪枝消息， 剪除从共享树上下来的相同源的组播数据 RPT及SPT树的状态维护 接收者 DR 向 RPT 的邻居周期性发送(*,G) 加入 和 (S,G) RPT 剪枝，维护 (*,G) 加入和特定源的 RPT 剪枝状态 接收者 DR向SPT 的邻居周期性发送(S,G) SPT 加入，维护 SPT 的加入状态,Page 31,RPT 树建立过程演示,Send IGMP Report,Send (*,G) Join towards RP,RP,RP create (*,G) entry and add this oif,Source DR,Create (*,G) ent