DM000115 组播配置 ISSUE10.docx
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DM000115 组播配置 ISSUE10.docx
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DM000115组播配置ISSUE10
DM000115组播配置
ISSUE1.0
目录
第1章组播简介1
1.1IP组播概述1
1.1.1单播/广播的困惑1
1.1.2组播的优势2
1.1.3组播的应用3
1.2IP组播的实现机制4
1.2.1IP组播地址4
1.2.2IP组播协议介绍6
1.3IP组播报文的RPF转发机制7
第2章IGMPSnooping配置8
2.1IGMPSnooping协议简介8
2.1.1IGMPSnooping原理8
2.1.2IGMPSnooping的实现9
2.2IGMPSnooping配置11
2.2.1启动/关闭IGMPSnooping11
2.2.2配置路由器端口老化时间12
2.2.3配置最大响应查询时间12
2.2.4配置组播组成员端口老化时间13
2.3IGMPSnooping的显示和调试13
2.4IGMPSnooping典型配置举例13
2.4.1启动IGMPSnooping13
2.5IGMPSnooping故障诊断与排错14
第3章组播公共配置16
3.1组播公共配置简介16
3.2组播公共配置16
3.2.1启动组播16
3.3组播公共配置显示和调试16
第4章IGMP配置18
4.1IGMP简介18
4.2IGMP配置19
4.2.1启动组播19
4.2.2配置IGMP版本19
4.2.3配置IGMP查询报文间隔20
4.2.4配置IGMP查询器存在时间20
4.2.5配置IGMP最大查询响应时间21
4.2.6配置路由器加入指定组播组21
4.2.7控制接口对组播组的访问22
4.3IGMP显示和调试23
第5章PIM协议配置24
5.1PIM协议简介24
5.1.1PIM-DM24
5.1.2PIM-SM25
5.2PIM-DM配置27
5.2.1启动组播28
5.2.2启动PIM-DM协议28
5.2.3配置接口的Hello报文发送间隔28
5.2.4进入PIM视图29
5.3PIM-SM配置29
5.3.1启动组播29
5.3.2启动PIM-SM协议29
5.3.3进入PIM视图30
5.3.4配置候选BSR30
5.3.5配置候选RP31
5.3.6配置静态RP31
5.3.7设置PIM-SM域边界32
5.3.8配置接口的Hello报文发送间隔32
5.3.9配置RP对DR发送来的注册报文进行过滤32
5.3.10配置从共享树切换到最短路径树的阈值33
5.4PIM协议显示和调试33
5.5PIM协议典型配置举例34
5.5.1PIM-DM典型配置举例34
5.5.2PIM-SM典型配置举例36
5.6PIM协议故障诊断与排除40
第6章MSDP配置41
6.1MSDP简介41
6.1.1MSDP协议介绍41
6.1.2MSDP工作原理42
6.2MSDP配置44
6.2.1使能MSDP45
6.2.2配置MSDP对等体45
6.2.3配置静态RPF对等体45
6.2.4配置OriginatingRP46
6.2.5配置缓存SA状态47
6.2.6配置缓存SA的最大数量47
6.2.7请求MSDP对等体的源信息47
6.2.8控制创建的源信息48
6.2.9控制转发的源信息49
6.2.10控制接收的源信息50
6.2.11配置MSDP全连接组50
6.2.12配置MSDP连接重试周期51
6.2.13关闭MSDP对等体51
6.2.14清除MSDP连接、统计和SA缓存51
6.3MSDP显示和调试52
6.4MSDP典型配置举例52
6.4.1配置静态RPF对等体52
6.4.2配置AnycastRP54
6.4.3MSDP综合组网举例59
第7章MBGP组播扩展配置67
7.1MBGP组播扩展简介67
7.1.1MBGP组播扩展概述67
7.1.2MBGP为组播扩展的属性67
7.1.3MBGP的运行方式与消息类型68
7.2MBGP组播扩展配置69
7.2.1启动MBGP组播扩展协议69
7.2.2指定MBGP组播扩展要通告的网络路由70
7.2.3配置自治系统的MED值70
7.2.4比较来自不同自治系统邻居路径的MED值71
7.2.5配置本地优先级71
7.2.6配置MBGP优先级71
7.2.7配置MBGP定时器71
7.2.8配置MBGP对等体/对等体组72
7.2.9配置MBGP路由聚合75
7.2.10配置MBGP路由反射器76
7.2.11配置MBGP团体属性76
7.2.12配置MBGP引入IGP的路由信息76
7.2.13定义AS路径列表和路由策略76
7.2.14配置MBGP路由过滤77
7.2.15复位MBGP连接77
7.2.16进行MBGP路由刷新77
7.3MBGP显示和调试77
7.4MBGP组播扩展典型配置举例78
第1章组播简介
说明:
以太网交换机在运行IP组播协议时,它将同时具备路由器的功能。
文中所述的路由器代表了一般意义下的路由器以及运行了IP组播协议的三层以太网交换机。
1.1IP组播概述
1.1.1单播/广播的困惑
随着Internet网络的不断发展,一方面网络中交互的各种数据、语音和视频信息越来越多,另外新兴的电子商务、网上会议、网上拍卖、视频点播、远程教学等服务逐渐兴起。
这些服务对信息安全性和有偿性提出了要求。
1.单播方式传输信息
采用单播(Unicast)方式时,系统为每个需求该信息的用户单独建立一条数据传送通路,并为该用户发送一份独立的拷贝信息,如下图所示:
图1-1单播方式传输信息
假设用户B、D和E需求该信息,则信息源Server分别和用户B、D、E的设备建立传输通道。
由于网络中传输的信息量和需求该信息的用户量成正比,因此当需求该信息的用户量庞大时,网络中将出现多份相同信息流。
此时,带宽将成为重要瓶颈,单播方式不利于信息规模化发送。
2.广播方式传输信息
如果采用广播(Broadcast)方式,系统把信息传送给网络中的所有用户,不管他们是否需要,任何用户都会接收到广播来的信息,如下图所示:
图1-1广播方式传输信息
假设用户B、D和E需求该信息,则信息源Server通过路由器广播该信息,网络其他用户A和C也同样接收到该信息,信息安全性和有偿服务得不到保障。
另外,当同一网络中需求该信息的用户量很小时,网络资源利用率将非常低,带宽浪费严重。
综上所述,单播方式适合用户稀少的网络,而广播方式适合用户稠密的网络,当网络中需求某信息的用户量不确定时,单播和广播方式效率很低。
1.1.2组播的优势
1.组播方式传输信息
IP组播技术的出现及时解决了这个问题。
当网络中的某些用户需求特定信息时,组播信息发送者(即组播源)仅发送一次信息,借助组播路由协议为组播数据包建立树型路由,被传递的信息在尽可能远的分叉路口才开始复制和分发,如下图所示:
图1-1组播方式传输信息
假设用户B、D和E需求该信息,为了将信息顺利地传输给真正需要该信息的用户,需要将用户B、D、E组成一个接收者集合,由网络中各路由器根据该集合中各接收者的分布情况进行信息转发和复制,最后信息恰好准确地传输给实际需要的接收者B、D和E。
在组播方式中,信息的发送者称为“组播源”,而某信息接收者称为该信息的“组播组”,支持组播信息传输的所有路由器称为“组播路由器”。
加入同一组播组的接收者成员可以广泛分布在网络中的任何地方,即“组播组”没有地域限制。
需要注意的是,组播源不一定属于组播组,它向组播组发送数据,自己不一定是接收者。
可以同时有多个源向一个组播组发送报文。
2.组播的优点
组播的优势主要在于:
●提高效率:
降低网络流量,减轻服务器和CPU负荷;
●优化性能:
减少冗余流量;
●分布式应用:
使多点应用成为可能。
1.1.3组播的应用
IP组播技术有效地解决了单点发送多点接收的问题,实现了IP网络中点到多点的高效数据传送,能够大量节约网络带宽、降低网络负载。
利用网络的组播特性可以方便地提供一些新的增值业务,包括在线直播、网络电视、远程教育、远程医疗、网络电台、实时视/音频会议等互联网的信息服务领域。
●多媒体、流媒体的应用;
●培训、联合作业场合的通信;
●数据仓库、金融应用(股票)等;
●任何“点到多点”的数据发布应用。
在IP网络中多媒体业务日渐增多的情况下,组播有着巨大的市场潜力,组播业务也将逐渐得到推广和普及。
1.2IP组播的实现机制
1.2.1IP组播地址
如果采用组播方式传输信息,信息源该将信息发往何处?
目的地址如何选取,即信息源如何知道信息的需求者是谁?
这些问题简而言之就是组播寻址。
为了让信息源和组播组成员(一组信息接收者)进行通讯,需要提供网络层组播地址,即IP组播地址,同时必须存在一种技术将IP组播地址映射为链路层MAC组播地址。
下面分别介绍这两种组播地址:
1.IP组播地址
根据IANA(InternetAssignedNumbersAuthority)规定,IP地址空间分为四类,即A类、B类、C类和D类。
单播报文按照规模大小分别使用ABC三类IP地址,组播报文的目的地址使用D类IP地址,D类地址不能出现在IP报文的源IP地址字段。
单播数据传输过程中,一个数据包传输的路径是从源地址路由到目的地址,利用“逐跳”(hop-by-hop)的原理在IP网络中传输。
然而在IP组播环境中,数据包的目的地址不是一个,而是一组,形成组地址。
所有的信息接收者都加入到一个组内,并且一旦加入之后,流向该组地址的数据立即开始向接收者传输,组中的所有成员都能接收到数据包,这个组就是“组播组”。
组播组中的成员是动态的,主机可以在任何时刻加入和离开组播组。
组播组可以是永久的也可以是临时的。
组播组地址中,有一部分由IANA分配,称为永久组播组。
永久组播组保持不变的是它的IP地址,组中的成员构成可以发生变化。
永久组播组中成员的数量可以是任意的,甚至可以为零。
那些没有保留下来供永久组播组使用的IP组播地址,可以被临时组播组利用。
D类组播地址范围是从224.0.0.0到239.255.255.255,范围及含义见表1-1。
表1-1D类地址的范围及含义
D类地址范围
含义
224.0.0.0224.0.0.255
预留的组播地址(永久组地址),地址224.0.0.0保留不做分配,其它地址供路由协议使用
224.0.1.0238.255.255.255
用户可用的组播地址(临时组地址),全网范围内有效
239.0.0.0239.255.255.255
本地管理组播地址,仅在特定的本地范围内有效
常用的预留组播地址列表如下:
表1-2预留的组播地址列表
D类地址范围
含义
224.0.0.0
基准地址(保留)
224.0.0.1
所有主机的地址
224.0.0.2
所有组播路由器的地址
224.0.0.3
不分配
224.0.0.4
DVMRP路由器
224.0.0.5
OSPF路由器
224.0.0.6
OSPFDR
224.0.0.7
ST路由器
224.0.0.8
ST主机
224.0.0.9
RIP-2路由器
224.0.0.10
IGRP路由器
224.0.0.11
活动代理
224.0.0.12
DHCP服务器/中继代理
224.0.0.13
所有PIM路由器
224.0.0.14
RSVP封装
224.0.0.15
所有CBT路由器
224.0.0.16
指定SBM
224.0.0.17
所有SBMS
224.0.0.18
VRRP
……
……
2.以太网组播MAC地址
以太网传输单播IP报文的时候,目的MAC地址使用的是接收者的MAC地址。
但是在传输组播报文时,传输目的不再是一个具体的接收者,而是一个成员不确定的组,所以使用的是组播MAC地址。
IANA规定,组播MAC地址的高24bit为0x01005e,MAC地址的低23bit为组播IP地址的低23bit,映射关系如下图所示:
图1-1组播IP地址与以太网MAC地址的映射关系
由于IP组播地址的前4bit是1110,代表组播标识,而后28bit中只有23bit被映射到MAC地址,这样IP地址中就有5bit信息丢失,直接的结果是出现了32个IP组播地址映射到同一MAC地址上。
1.2.2IP组播协议介绍
IP组播涉及到的协议主要有组播组管理协议和组播路由协议。
和组播相关的协议在网络中的应用位置如下图所示:
图1-1组播相关协议的应用位置
2.组播组管理协议
组播组管理协议采用IGMP(InternetGroupMembershipProtocol),它运行在主机和组播路由器之间,定义了主机与路由器之间组播成员关系的建立和维护机制。
3.组播路由协议
组播路由协议运行在组播路由器之间,用于建立和维护组播路由,并正确、高效地转发组播数据包。
组播路由建立了一个从数据源端到多个接收端的无环数据传输路径。
组播路由协议的任务就是构建分发树结构。
组播路由器能采用多种方法来建立数据传输的路径,即分发树。
与单播路由一样,组播路由也分为域内和域间两大类。
域内组播路由目前已经相当成熟,在众多的域内路由协议中,PIM(ProtocolIndependentMulticast)是目前应用最多的协议,可以和任何单播路由协议协同工作。
域间路由的首要问题是路由信息如何在自治系统之间传递。
由于不同自治系统可能属于不同的运营商,因此除了距离信息外,域间路由信息必须包含运营商的策略。
目前,域间路由协议包括MSDP(MulticastSourceDiscoveryProtocol)和MBGP组播扩展。
1.3IP组播报文的RPF转发机制
为了保证组播信息包都是通过最短路径到达路由器,组播必须依靠单播路由表或者单独提供给组播使用的单播路由表(如MBGP组播路由表),对组播信息包的接收接口进行一定的检查,这种检查机制就是大部分组播路由协议进行组播转发的基础——RPF(ReversePathForwarding)检查。
组播路由器利用到达的组播数据包的源地址来查询单播路由表或者独立的组播路由表,以确定此数据包到达的入接口处于接收站点至源地址的最短路径上。
如果使用的是有源树,这个源地址就是发送组播数据包的源主机的地址;如果使用的是共享树,该源地址就是共享树的根的地址。
当组播数据包到达路由器时,如果RPF检查通过,数据包则按照组播转发项进行转发,否则,数据包被丢弃。
第2章IGMPSnooping配置
2.1IGMPSnooping协议简介
2.1.1IGMPSnooping原理
IGMPSnooping(InternetGroupManagementProtocolSnooping)是运行在二层以太网交换机上的组播约束机制,用于管理和控制组播组。
IGMPSnooping运行在链路层。
当二层以太网交换机收到主机和路由器之间传递的IGMP报文时,IGMPSnooping分析IGMP报文所带的信息。
当监听到主机发出的IGMP主机报告报文(IGMPhostreportmessage)时,交换机就将与该主机加入到相应的组播表中;当监听到主机发出的IGMP离开报文(IGMPleavemessage)时,交换机就将删除与该主机对应的组播表项。
通过不断地监控IGMP报文,交换机就可以在二层建立和维护MAC组播地址表。
之后,交换机就可以根据MAC组播地址表进行转发从路由器下发的组播报文。
没有运行IGMPSnooping时,组播报文将在二层广播。
如下图所示:
图2-1没有IGMPSnooping时组播报文传播过程
运行IGMPSnooping后,报文将不再在二层广播,而是进行二层组播。
如下图所示:
图2-2实现IGMPSnooping时组播报文传播过程
2.1.2IGMPSnooping的实现
1.与IGMPSnooping相关的概念
为描述方便,先介绍一下以太网交换机上与IGMPSnooping相关的概念:
●路由器端口(RouterPort):
以太网交换机上直接和组播路由器相连的端口。
●组播成员端口:
与组播组成员相连的端口。
组播组成员此处是加入某个组播组的主机。
●MAC组播组:
以太网交换机维护的以MAC组播地址标识的组播组。
●路由器端口老化时间:
路由器端口老化定时器设置的时间,如果在此定时器超时的时候还没有收到IGMP通用查询报文,交换机就认为这个端口不再是一个路由器端口。
●组播组成员端口老化时间:
当一个端口加入到IP组播组中的时候会同时启动该端口的老化定时器,组播组端口成员老化时间就是该定时器设置的时间。
如果在此定时器超时的时候还没有收到IGMP报告报文,以太网交换机则向该端口发送IGMP特定组查询报文。
●最大响应查询时间:
当向组播成员端口发送IGMP特定组查询报文的同时,以太网交换机会启动一个响应查询定时器,最大响应查询时间就是该定时器设置的时间。
如果在最大响应查询时间之内没有收到IGMP报告报文,以太网交换机就把该端口从组播成员端口中删去。
2.利用IGMPSnooping实现二层组播
以太网交换机通过运行IGMPSnooping实现对IGMP报文的侦测,并为主机及其对应端口与相应的组播组地址建立映射关系。
为实现IGMPSnooping,二层以太网交换机对各种IGMP报文的处理过程如下:
图2-1实现IGMPSnooping示意图
●IGMP通用查询报文:
IGMP通用查询报文是组播路由器向组播组成员发送的报文,用于查询哪些组播组存在成员。
当收到IGMP通用查询报文时,如果收到通用查询报文的端口原来就是路由器端口,以太网交换机就重置该路由器端口的老化定时器;如果收到通用查询报文的端口原来不是路由器端口,则交换机通知组播路由器有成员需要加入某个组播组,同时启动对该路由器端口的老化定时器。
●IGMP特定组查询报文:
IGMP特定组查询报文是组播路由器向组播组成员发送的报文,用于查询特定组播组是否存在成员。
当以太网交换机收到IGMP特定组查询报文时,只向被查询的IP组播组发特定组查询。
●IGMP报告报文:
IGMP报告报文是主机向组播路由器发送的报告报文,用于申请加入某个组播组或者应答IGMP查询报文。
当以太网交换机收到IGMP报告报文时,首先判断该报文要加入的IP组播组对应的MAC组播组是否已经存在。
如果对应的MAC组播组不存在,只是通知路由器有成员加入某个组播组,则会新建MAC组播组,将接收报告报文的端口加入该MAC组播组中,并启动该端口的老化定时器,然后将该端口所属VLAN下存在的所有路由器端口加入到此MAC组播转发表中,同时新建IP组播组,并将接收报告报文的端口加入到IP组播组中;如果该报文对应的MAC组播组已经存在,但是接收报告报文的端口不在该MAC组播组中,则将接收报告报文的端口加入MAC组播组中并启动该端口的老化定时器,然后判断此报文对应的IP组播组是否存在:
如果不存在,则新建IP组播组并把接收报告报文的端口加入到IP组播组中,如果存在则将接收报告报文的端口加入到IP组播组中;如果该报文对应的MAC组播组已存在,并且接收报告报文的端口也已经存在于该MAC组播组,则仅重置接收报告报文的端口上的老化定时器。
●IGMP离开报文:
IGMP离开报文是组播组成员向组播路由器发送的报文,用于告知路由器主机离开了某个组播组。
当以太网交换机收到对某IP组播组的离开报文,则会向接收此离开报文的端口发送所离开组的特定组查询报文,以确认此端口相连的主机中还有没有此组播组的其他成员,同时启动一个响应查询定时器。
如果在该定时器超时的时候还没有收到该组播组的报告报文,则将该端口从相应MAC组播组中删去。
如果MAC组播组没有组播成员端口时,交换机将通知组播路由器将该分支从组播树中删除。
2.2IGMPSnooping配置
IGMPSnooping配置包括:
●启动/关闭IGMPSnooping
●配置路由器端口老化时间
●配置最大响应查询时间
●配置组播组端口成员老化时间
在上述的配置任务中,启动IGMPSnooping是必须的,其余则是可选的,用户可以根据各自的具体需求决定是否进行这些配置。
2.2.1启动/关闭IGMPSnooping
为了控制IGMPSnooping是否在二层建立和维护MAC组播转发表,可以使用下面的命令来启动/关闭IGMPSnooping。
请在系统视图下进行下列配置。
表2-1启动/关闭IGMPSnooping
操作
命令
启动/关闭IGMPSnooping
igmp-snooping{enable|disable}
恢复IGMPSnooping为缺省状态
undoigmp-snooping
缺省情况下,关闭IGMPSnooping。
2.2.2配置路由器端口老化时间
本配置任务用来手工设置路由器端口老化时间。
如果在路由器端口老化时间之内没有收到路由器的通用查询报文,则把该路由器端口从所有的MAC组播组的端口成员中删去。
请在系统视图下进行下列配置。
表2-1配置端口老化时间
操作
命令
配置端口老化时间
igmp-snoopingrouter-aging-timeseconds
恢复端口老化时间缺省值
undoigmp-snoopingrouter-aging-time
缺省情况下,端口老化时间为260秒。
2.2.3配置最大响应查询时间
本配置任务用来手工设置最大响应查询时间。
如果在最大响应查询时间之内没有收到报告报文,以太网交换机就把该端口从组播组端口成员中删去。
请在系统视图下进行下列配置。
表2-1配置最大响应查询时间
操作
命令
配置最大响应查询时间
igmp-snoopingmax-response-timeseconds
恢复最大响应查询时间的缺省值
undoIgmp-snoopingmax-response-time
缺省情况下,响应查询的最晚时间为10秒。
2.2.4配置组播组成员端口老化时间
本配置任务用来手工设置组播组成员端口老化时间。
在成员端口老化时间之内,如果没有收到组播组报告报文,则向该端口发指定组查询,同时启动该IP组播组的响应查询定时器。
请在系统视图下进行下列配置。
表2-1配置组播组成员老化时间
操作
命令
配置组播组成员老化时间
igmp-snoopinghost-aging-timeseconds
恢复组播组成员老化时间的缺省值
undoigmp-snoopinghost-aging-time
缺省情况下,组播组成员端口老化时间为260秒。
2.3IGMPSnoopin
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