S系列交换机组播特性入门V10D.docx

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S系列交换机组播特性入门V10D

S系列交换机

组播特性入门

文档版本

V1.0

发布日期

2013-05-25

华为技术有限公司

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华为技术有限公司

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网址：

前言

概述

本文档针对组播特性的各类业务，从预备知识、配置指导、开局注意事项、常见故障处理方法和故障案例分析介绍了故障的处理过程。

本文档提供了组播故障的处理流程和方法。

读者对象

本文档（本指南）主要适用于以下工程师：

●技术支持工程师

●维护工程师

符号约定

在本文中可能出现下列标志，它们所代表的含义如下。

符号

说明

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表示有中度或低度潜在危险，如果不能避免，可能导致人员轻微或中等伤害。

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修订记录

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文档版本01（2013-05-25）

第一次正式发布。

目录

前言ii

1特性概述1

1.1特性描述1

1.1.1基本概念1

1.1.2组播组分类1

1.1.3组播协议框架2

1.1.4组播协议介绍3

1.1.5组播协议描述4

1.2版本差异6

2配置指导9

2.1场景一：

配置IGMP基本功能示例9

2.1.1场景组网描述9

2.1.2场景配置思路9

2.1.3配置举例10

2.2场景二：

配置SSMMapping示例13

2.2.1场景组网描述13

2.2.2场景配置思路13

2.2.3配置举例14

2.3配置IGMPSnooping示例19

2.3.1场景组网描述19

2.3.2配置思路19

2.3.3配置举例20

2.4二三层组播混跑场景22

2.4.1场景组网描述22

2.4.2场景配置思路22

2.4.3配置举例23

2.5场景四：

配置ASM的PIM-SM网络示例26

2.5.1场景组网描述26

2.5.2场景配置思路27

2.5.3配置举例27

2.6注意事项37

2.6.1注意事项1：

标准版和增强型单板不要混插37

2.6.2注意事项2：

接入侧配置三层组播时，建议同时也配置二层组播37

2.6.3注意事项3：

组播业务使用的组播组地址是否包含232网段37

2.6.4注意事项4：

慎用快速离开38

2.6.5注意事项5：

是否需要配置未知组播丢弃38

2.6.6注意事项6：

S2300/S2700配置二层组播的注意事项38

2.6.7注意事项7：

使能igmp-snoopingquerierenable命令时，建议同时使能igmp-snoopingreport-suppress命令38

2.6.8注意事项8：

关于igmp报文的cp-car，建议非特殊情况不要调试过大39

3故障处理指导40

3.1故障处理概述40

3.2二层组播常见故障定位方法40

3.2.1故障定义40

3.2.2故障现象40

3.2.3可能原因40

3.2.4定位思路说明41

3.2.5典型故障现象41

3.3三层组播常见故障定位方法46

3.3.1故障定义46

3.3.2故障现象46

3.3.3可能原因46

3.3.4定位思路说明46

3.3.5典型故障现象50

3.4设备出现组播流在VLAN广播54

3.4.1故障定义54

3.4.2故障现象54

3.4.3可能原因54

3.4.4定位思路说明55

3.5信息采集方法58

4典型故障案例61

4.1故障案例1：

S9700配置IGMP-SnoopingProxy后无法观看节目问题案例61

4.1.1故障现象描述及组网61

4.1.2问题根因说明61

4.1.3问题判断方法61

4.1.4解决方案62

4.1.5经验及总结62

4.2故障案例2:

S5700SI设备配置二层组播业务不通的故障案例62

4.2.1故障现象描述及组网62

4.2.2问题根因说明63

4.2.3问题判断方法63

4.2.4解决方案64

4.2.5经验总结64

4.3故障案例3:

S9700配置三层组播时DR和查询器不在同一台设备上，导致业务中断问题案例65

4.3.1故障现象描述及组网65

4.3.2问题根因说明65

4.3.3问题判断方法66

4.3.4解决方案66

4.3.5经验总结66

4.4故障案例4:

S9700上同时配置VPLS和三层组播时组播业务异常问题案例67

4.4.1故障现象描述及组网67

4.4.2问题根因说明67

4.4.3问题判断方法67

4.4.4解决方案67

4.4.5经验总结67

4.5故障案例5:

S2700设备上配置组播VLAN时二层组播业务不通的故障案例68

4.5.1故障现象描述及组网68

4.5.2问题根因说明68

4.5.3问题判断方法68

4.5.4解决方案70

4.5.5经验总结70

AFAQ71

A.1框式设备支持的IGMP版本?

71

A.2交换机设备是否支持静态组播路由？

71

A.3如何从配置上限制非法组播源？

71

A.4交换机设备组播地址使用有哪些限制？

71

A.5框式设备组播是否支持静态RP？

72

A.6IGMPSnooping的协议参数分别代表什么含义，默认值分别为多少？

72

A.7设备什么情况下认为在某个VLAN内使能了三层组播？

73

A.8交换机设备三层组播表项的老化依据是什么，为什么流量统计为0，但是表项存在？

73

A.9IGMP协议各个版本之间有什么差异？

73

A.10如何配置IGMPProxy支持IGMPv3？

74

A.11网络中配置组播的查询间隔时，是否要一致？

74

A.12需要在哪些接口上使能PIM功能？

75

A.13盒式设备哪些交换机支持组播静态路由器端口?

75

A.14盒式交换机是否支持配置黑洞路由75

A.15交换机二层组播为什么分为MAC转发模式和IP转发模式两种，有什么区别，每种设备都支持这两种模式吗75

B组播debug命令参考77

C缩略语78

1特性概述

1.1特性描述

1.1.1基本概念

组播的基本思想是：

源主机只发送一份数据，这份数据的目的地址为组播组地址；组播组中的所有接收者都可接收到同样的数据拷贝，并且只有该组播组内的主机可以接收该数据，非组播组内其它主机不能收到。

如果要将信息发送给网络中的多个主机而非所有主机时，采用组播方式相比广播和单播方式的好处如下：

表1-1组播方式转发数据的好处

广播方式

不仅会将信息发送给不需要的主机而浪费带宽，也可能由于路由回环引起严重的广播风暴。

单播方式

由于IP数据包的重复发送会白白浪费掉大量带宽，也增加了服务器的负载。

组播方式

网络中点到多点的通信形式，通过报文复制完成网络中点到多点的高效数据传送，同时减少不必要的报文传输，把报文复制尽可能的放在离接收者最近的网络节点来完成。

1.1.2组播组分类

IPv4组播地址范围为D类IP地址：

224.0.0.0~239.255.255.255，该范围内的地址都是组播地址，D类地址不能出现在IP报文的源IP地址字段。

表1-1IP报文D类地址分类

D类地址范围

含义

224.0.0.0～224.0.0.255

预留的组播地址（保留组地址），地址224.0.0.0保留不做分配，其它地址供路由协议使用

224.0.1.0～231.255.255.255

233.0.0.0～238.255.255.255

用户可用的ASM（任意源组播）组播组地址，全网范围内有效

232.0.0.0～232.255.255.255

用户可用的SSM（指定源组播）组播组地址

239.0.0.0～239.255.255.255

本地管理组播地址，仅在特定的本地范围内有效

IPv4组播地址与组播MAC存在一定的映射关系，以IPv4为例，组播MAC与组播IP地址的映射介绍如下：

●组播MAC地址：

IEEE规定组播MAC地址的第一个字节的最低位为1。

在以太网中，IP组播报文所使用的目的MAC地址都以前缀01005e开头，简称“IP组播MAC”。

●组播IP地址：

D类地址，第一个字节的高四位为1110，其地址范围为224.0.0.0~239.255.255.255。

●组播MAC与组播IP地址存在如下映射关系，因此会出现32个组播IP地址映射到同一个组播MAC地址。

图1-2组播MAC和IP地址映射关系

1.1.3组播协议框架

组播协议框架如下：

图1-1组播协议框架分类

根据协议的作用范围，常用的主要组播协议可以分为：

●主机-路由器之间的协议，即组播成员管理协议，组成员关系协议包括IGMP（因特网组管理协议）。

●路由器-路由器之间协议，主要是各种路由协议。

组播路由协议又分为域内组播路由协议及域间组播路由协议两类。

域内组播路由协议包括PIM-SM、PIM-DM等协议，域间组播路由协议包括MBGP、MSDP等协议。

●另外为了有效抑制组播数据在二层网络中的扩散，引入了IGMP/MLDSnooping等二层组播协议。

1.1.4组播协议介绍

组播协议可分为组播路由协议与用户管理协议。

●组播路由协议：

PIM（ProtocolIndependentMulticast）称为协议无关组播，作为一种组播路由解决方案，主要用于将网络中的组播数据流引入到有组播数据请求的用户网段，从而实现组播数据流的转发。

目前在实际网络中应用较为广泛的实现方式主要有以下三种，均可应用于IPv4和IPv6网络。

−PIM-DM（ProtocolIndependentMulticastDenseMode）：

协议无关组播－密集模式。

−PIM-SM（ProtocolIndependentMulticastSparseMode）：

协议无关组播－稀疏模式。

−PIM-SSM（ProtocolIndependentMulticastSource-SpecificMulticast）：

协议无关组播－指定源组播。

●互联网组管理协议：

IGMP（InternetGroupManagementProtocol）是IP组播在用户网段使用的主机对路由器的信令机制。

通过在接收者主机和与其直连的组播路由器上配置IGMP，可以实现主机动态加入和

组播路由器对本地网络组成员信息的管理。

到目前为止，IGMP有三个版本：

IGMPv1版本（由RFC1112定义）、IGMPv2版本（由RFC2236定义）和IGMPv3（由RFC3376定义）版本。

所有IGMP版本都支持ASM（Any-SourceMulticast）模型。

IGMPv3可以直接应用于SSM（Source-SpecificMulticast）模型，而IGMPv1和IGMPv2则需要SSM-Mapping技术的支持。

1.1.5组播协议描述

PIM协议

关于PIM协议，目前网络中广泛的实现方式主要有以下三种：

PIM-DM,PIM-SM,PIM-SSM.

●PIM-DM协议无关组播－密集模式

PIM-DM（ProtocolIndependentMulticastDenseMode）协议无关组播－密集模式，主要采用扩散-剪枝的方式转发组播数据流，对于组播组成员稀疏的网络会产生大量剪枝报文，而对规模较大的网络扩散-剪枝周期会很长。

所以适合规模较小、组播组成员相对比较密集的网络。

●PIM–SM协议无关组播－稀疏模式

PIM-SM（ProtocolIndependentMulticast-SparseMode）称为协议无关组播-稀疏模式，主要采用接收者主动加入的方式建立组播转发树，适用于网络中的组成员相对比较稀疏，分布广泛的大型网络。

●PIM-SSM协议无关组播－指定源组播模式

PIM-SSM（ProtocolIndependentMulticastSource-SpecificMulticas）称为协议无关组播－指定源组播模式，是对传统PIM协议的扩展，使用SSM，用户能直接从组播源接收组播数据，PIM－SSM利用PIM-SM的功能，在组播源和客户端之间，产生一个SPT树。

但PIM-SSM在产生SPT树时，不需要汇聚点（RP）的帮助。

IGMP协议

IGMP有三个版本：

IGMPv1版本（RFC1112）、IGMPv2版本（RFC2236）和IGMPv3版本（RFC3376）。

●IGMPVersion1

IGMPv1协议主要基于查询和响应机制完成组播组管理，支持查询和加入报文，处理过程与IGMPv2相同。

IGMPv1与IGMPv2的不同之处是：

主机离开组播组时不主动发送离开报文，收到查询消息后不反馈Report消息，待维护组成员关系的定时器超时后，交换机删除组记录。

●IGMPVersion2

运行IGMPv2的主机发送的IGMP报告中仅携带组信息。

当主机发送一个组的IGMP加入报文给交换机后，交换机会通知组播转发模块，以便这个组的组播数据到来时能够正确转发给该主机。

IGMPv2协议具有报告抑制机制，可以减少网络中的IGMP的重复报告报文。

当一个主机HostA加入了某个组播组G，在收到交换机的查询报文后，HostA会在0～最大响应时间（查询报文中已经指定）之间选择一个随机值作为定时器的超时时间，并在该定时器超时后，向交换机发送组G的加入报文。

如果在超时时间内，HostA收到了加入同一个组的主机HostB发送的加入报文，则HostA不再向交换机发送组G的加入报文。

当主机退出某个组G时，会向交换机发送一个指定组G的IGMP离开报文。

由于IGMPv2报告抑制机制，交换机无法确定是否还有其他主机加入了组G。

这时交换机会触发一个指定组G的查询，如果其他主机加入了组G，就会发送针对组G的IGMP加入报文。

如果交换机发送了若干次数指定组G的查询之后，仍然没有收到主机针对组G的IGMP加入报文，那么交换机就不再记录组G的信息，停止转发该组数据到对应接口所在的网段。

●IGMPVersion3

IGMPv3主要是为了配合SSM（Source-SpecificMulticast）模型发展起来的，提供了在报文中携带组播源信息的能力，即能加入到指定源的组播组。

IGMPVersion3报文

IGMPv3报文包含两大类：

查询报文和报告报文。

相较IGMPv2，其变化如下：

查询报文中除了普遍组查询和特定组查询，新增了特定源组查询报文（Group-and-Source-SpecificQuery）。

该报文由查询器向共享网段内特定组播组成员发送，用于查询该组成员是否愿意接收特定源发送的数据。

特定源组查询通过在报文中携带一个或多个组播源地址来达到这一目的。

报告报文不仅通知路由器主机要加入某组播组，并且可以指定只接收哪些组播源发往该组的数据。

IGMPv3增加了针对组播源的过滤模式（INCLUDE/EXCLUDE），将组播组与源列表之间的对应关系简单的表示为（G，INCLUDE，（S1、S2...）），表示只接收来自指定组播源S1、S2……发往组G的数据；或（G，EXCLUDE，（S1、S2...）），表示接收除了组播源S1、S2……之外的组播源发给组G的数据，即S1、S2……在接收范围之外。

当组播组与组播源列表的对应关系发生了变化，在IGMPv3报告报文中存放于组记录（GroupRecord）字段，发送给查询器。

组记录有6种类型，如表1所示。

表1-1IGMPv3报告报文中的组类型

分类

组记录类型

含义

当前状态报告，用于对查询报文进行响应，通告自己目前的状态

IS_IN

表示组播组与源列表之间的对应方式为INCLUDE，即接收从指定源列表发往该组播组的数据。

IS_EX

表示组播组与源列表之间的对应方式为EXCLUDE，即接收从指定源列表以外的组播源发往该组播组的数据。

过滤模式改变报告，当组和源的关系在INCLUDE和EXCLUDE之间切换时，会通告过滤模式发生变化

TO_IN

表示组播组与源列表之间的对应方式由EXCLUDE转换到INCLUDE。

如果这时指定源列表为空，则表示离开该组播组。

TO_EX

表示组播组与源列表之间的对应方式由INCLUDE转换到EXCLUDE。

源列表改变报告，当指定源发生改变时，会通告源列表发生变化

ALLOW

表示在现有的基础上，还希望从某些组播源接收组播数据。

如果当前对应关系为INCLUDE，则向现有源列表中添加某些组播源；如果当前对应关系为EXCLUDE，则从现有源列表中删除某些组播源。

BLOCK

表示在现有的基础上，不再希望从某些组播源接收组播数据。

如果当前对应关系为INCLUDE，则从现有源列表中删除某些组播源；如果当前对应关系为EXCLUDE，则向现有源列表中添加某些组播源。

在IGMPv3中一个成员报告报文可以携带多个组播组信息，而之前的版本一个成员报告只能携带一个组播组。

这样在IGMPv3中报文数量大大减少。

IGMPv3没有定义专门的成员离开报文，成员离开通过特定类型的报告报文来传达。

例如组225.1.1.1的成员想离开这个组，则会发送（225.1.1.1，TO_IN，（0））的报告报文。

1.2版本差异

组播特性在各个版本之间的差异不是很大，主要修改是针对性能优化、定位手段等方面的内部实现：

●框式交换机

功能

V100R001

V100R002

V100R003

V100R005

V100R006

V200R001

组播VPN

否

否

是

是

是

是

GR

否

否

是

是

是

是

二三层混跑

否

是

是

是

是

是

静态组播MAC

否

否

否

否

是

是

●盒式交换机

功能

V100R001

V100R002

V100R003

V100R005

V100R006

V200R001

组播VPN

否

否

否

否

否

否

GR

否

否

否

否

否

是

二三层混跑

否

否

否

是

是

是

静态组播MAC

否

否

否

否

是

是

交换机各设备形态支持三层组播特性的情况如下表所示（如果没注明版本差异，表示各个版本支持情况一致）。

产品形态

IGMP

PIM-DM

PIM-SM

MSDP

S3700SI

不支持

不支持

不支持

不支持

S3700EI/S3710EI

支持

V100R003版本支持，V100R005及以后版本不支持

支持

不支持

s3700HI

支持

支持

支持

支持

S5700LI

不支持

不支持

不支持

不支持

S5700SI/S5710LI

不支持

不支持

不支持

不支持

S5700EI

支持

支持

支持

支持

S5700HI

支持

支持

支持

支持

S5706

不支持

不支持

不支持

不支持

S6700

支持

支持

支持

支持

其中，对于PIM-SM的动态RP特性，S3700EI/S3710EI只在V100R003版本支持，V100R005版本不支持。

V100R006C01支持。

以下为组播各设备类型具体规格差异：

设备名称

IP组播转发表项规格

MAC转发模式

S5306LI

不支持

1000

S2300EI/S2700EI/S2306

512

1000

S5300EI/S5700EI/S5300HI/S5700HI/S5310EI/S5710EI/S6300EI/S6700EI/S5700S-LI/S5710HI

2000

1000

框式设备FA/S系列接口板

2000

1000

框式设备W/E/FC系列接口板

4000

1000

2配置指导

2.1场景一：

配置IGMP基本功能示例

2.1.1场景组网描述

已知如图2-1所示的网络中，单播路由正常。

要求在该网络中部署组播功能，使用户主机能够接收视频点播信息。

当某个接口下的用户需要长期接收热点节目时，将该接口静态加入组播组。

如下网络中，HostA需要长期接收组播组225.1.1.1的数据，则将SwitchA的接口GE1/0/0加入的vlanif10配置成静态加入组播组225.1.1.1。

图2-1配置IGMP的基本功能组网图

2.1.2场景配置思路

采用如下思路配置IGMP的基本功能：

在所有为组播服务的交换机上使能组播功能。

在所有交换机接口上使能PIM-SM功能。

在连接用户主机的交换机接口上使能IGMP功能。

将SwitchA的VLANIF10接口静态加入组播组225.1.1.1。

2.1.3配置举例

步骤1配置各Switch接口IP地址和单播路由协议。

按照图1配置各接口的IP地址和掩码，并配置各交换机之间采用OSPF进行互连，确保网络中各交换机间能够在网络层互通，并且之间能够借助单播路由协议实现动态路由更新。

具体配置过程略。

步骤2使能组播功能，并在所有接口上使能PIM-SM功能。

#在SwitchA上使能组播功能，在所有接口上使能PIM-SM功能。

SwitchB和SwitchC上的配置过程与此完全相同，配置过程略。

[SwitchA]multicastrouting-enable

[SwitchA]interfacevlanif10

[SwitchA-Vlanif10]pimsm

[SwitchA-Vlanif10]quit

[SwitchA]interfacevlanif11

[SwitchA-Vlanif11]pim