组播核心知识

IGMP【因特网组管理协议】

作用：组播网络根据IGMP消息感知组播组成员所在接口，以及组成员加组信息

IGMP组表项是由用户主机发送的IGMP加入报文触发创建的，创建相应(*,G)表项。
IGMP路由表项的作用主要是用来扩展组播路由表项的出接口。
在配置组播协议时，需要注意运行IGMP高版本的交换机可以识别低版本的成员报告，但是低版本的交换机不能识别高版本的成员报告。为了保证IGMP的正常运行，建议在交换机上配置和成员主机相同或高于成员主机的版本。

IGMPv1：主要基于查询和响应机制完成组播组管

报文：普遍组查询报文、成员关系报告报文

IGMPv2：增加了离开组机制、查询器选举机制。IP地址最小的路由器成为查询器。

报文：（新增）成员离开报文（Leave）【目的地址224.0.0.2】、特定组查询报文

IGMPv3：新增了特定源组查询报文（Group-and-Source-Specific Query），关系报告报文不仅包含主机想要加入的组播组，而且包含主机想要接收来自哪些组播源的数据。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。

报文：普遍组查询报文、特定组查询报文、特定源组查询报文、成员关系报告报文

三个版本均支持的特性：成员报告报文、普遍组查询报文

IGMP Snooping

作用：二层听三层，实现组播数据在数据链路层的转发和控制。控制组播流量在以太网的泛洪范围，避免不同组的组播流量被别组成员接收。

IGMP Snooping需要监听IGMP报文才能决定端口角色，进而指导转发。

只有收到IGMP Report报文后的接口，二层组播设备会将其标识为动态成员端口。

IGMP SSM Mapping

作用：通过静态的将组播源与组播组进行绑定，兼容SSM网络。

IGMP Proxy

作用：可减少IGMP查询器接收IGMP成员关系报告/离开报文的数量，减轻IGMP查询器压力

功能：

聚合：成员关系报告/离开报文汇聚后统一上送给IGMP查询器
代理：代理IGMP查询器向成员主机发送查询报文，维护组成员关系，基于组成员关系进行组播转发。

对于报告行为，如无此组信息，则需要上传至查询器端，否则丢弃；

对于查询行为，一般视作丢弃，因为proxy本身可以完成。

RPF【反向路径转发】

作用：用于确定设备上唯一的组播流量入接口

检查逻辑：反向查询源IP路由，检查出入端口是否一致。

RPF路由可以从单播路由、MBGP路由、组播静态路由中选举产生。

如果这三种路由均存在，先优先自身的路由，再进行统一规则优选，规则如下：

如果配置了按照最长匹配选择路由，则从这三条路由中选出最长匹配的那条路由；
如果这三条路由的掩码一样，则选择优先级最高的那条路由；
如果它们的优先级也相同，则按照组播静态路由、MBGP路由、单播路由的顺序进行选择。

PIM【协议无关组播】

作用：构建AS域间的组播分发树

目前常用版本是PIMv2，PIM报文直接封装在IP报文中，协议号为103。

PIMv2组播地址为224.0.0.13。

PIM-DM【PIM密集模式】

报文类型如下：

工作机制：

邻居发现机制：形成组播分发树的前提（组播转发路径只能在PIM邻居之间建立）
扩散机制：组播数据包向所有的PIM邻居泛洪，同时组播路由器产生组播路由表项。
断言机制：当组播转发过程中存在多路访问网络，则需要选举出一个组播转发路由器，避免重复组播报文。
剪枝机制：如果组播路由器下没有组成员，则将源到该组播路由器的组播转发路径剪枝。
状态刷新机制：使下行接口将一直处于抑制转发状态，防止恢复转发
嫁接机制：使有新组成员加入的网段快速得到组播报文

PIM-SM【PIM稀疏模式】

针对接受者主机，分成两大类组播服务模型。

报文类型如下：

PIM-SM（ASM）模型

ASM模型要求组地址必须整个组播网络中唯一，即同一时刻一个ASM地址只能被一种组播应用使用。

PIM-SM（ASM）模型形成组播分发树的方法是：

将组成员的位置事先告知某台组播路由器（汇聚点，Rendezvous Point，RP），形成RPT（RP Tree）。
组播源在发送组播数据时，组播网络先将组播数据发送至RP，然后由RP再将组播数据转发给组成员。
对于部分次优的组播转发路径，PIM-SM（ASM）能自动优化为最优路径（SPT）。

简而言之，利用RP这个代理进行间接数据组播。

RP与BSR

RP是代理人。

在PIM-SM模式下，组播源首先将数据发送到RP，然后从RP转发这些数据到加入该组播组的接收者。

BSR用来创建RP。

BSR是自动发现和分发RP信息的工具。通过BSR机制，PIM路由器可以知道负责某个组播组的RP是哪个。

Tips：

1个RP可以同时服务于多个组播组，但一个组播组只能唯一对应一个RP。
1台设备可以同时充当C-RP和C-BSR。

PIM-SM（SSM）模型

SSM模型对组地址不再要求全网唯一，只需要每个组播源保持唯一。这里的“唯一”指的是同一个源上不同的组播应用必须使用不同的SSM地址来区分。不同的源之间可以使用相同的组地址，因为SSM模型中针对每一个（源，组）信息都会生成表项。

PIM-SM（SSM）模型加入组播组以后，主机只会收到指定源发送到该组的数据。

用于解决IGMPv1与IGMPv2的报文中均无法携带组播源的信息的问题。不处理IGMPv3。
SSM组播组的地址是232.0.0.0~232.255.255.255
无需维护RP、无需构建RPT、无需注册组播源，可以直接在组播源与组成员之间建立SPT。
PIM-SM (SSM)模型形成的组播分发树会一直存在(周期Join报文），不会因为没有组播流量而消失。
工作原理：先判断组播组G在ASM或SSM范围，后判断SSM Mapping规则。

IPV4与IPV6

IPv4组播MAC地址

D类地址为IPv4组播地址，范围是从224.0.0.0到239.255.255.255【1110xxxx.】，用于标识组播组，且仅能作为组播报文的目的地址使用，不能作为源地址使用。

IANA规定，IPv4组播MAC地址：

IPv4组播MAC地址的高24bit为0x01005E，第25bit为0，低23bit为IPv4组播地址的低23bit映射

组播地址细分，记忆方法：

头路由，尾本地，232对SSM，其余ASM

IPv6组播MAC地址

在以太网链路上发送IPv6组播数据包时，对应的MAC地址是0x3333-A-A-A-A，其中
A-A-A-A是组播IP地址的后32bit的直接映射

组播分发树

通过PIM形成的组播分发树主要分为以下两种：

SPT（Shortest Path Tree）:

以组播源为根，组播组成员为叶子的组播分发树，在PIM-DM与PIM-SM中均有使用。

RPT（RP Tree):

以RP（Rendezvous Point）为根，组播组成员为叶子的组播分发树），在PIM-SM中使用。