組播路由協(xié)議介紹(華為數(shù)通課件)

1、組播路由協(xié)議介紹0前 言IP組播協(xié)議主要有用于主機(jī)注冊的組播組管理協(xié)議，和用于組播選路轉(zhuǎn)發(fā)的組播路由協(xié)議。 本膠片就現(xiàn)有的組播路由協(xié)議做了一個(gè)簡單的介紹。1目 標(biāo)學(xué)習(xí)完此課程，您將會：了解組播路由協(xié)議的分類了解幾種現(xiàn)有組播路由協(xié)議的工作過程和特點(diǎn)2內(nèi)容介紹第1章 組播路由協(xié)議概述第2章 域內(nèi)組播路由協(xié)議第3章 域間組播路由協(xié)議3組播路由協(xié)議概述組播模型分類根據(jù)IP組播中源和目的的不同，可以分為三種模型 ASM（Any-Source Multicast）SFM（Source-Filtered Multicast）SSM（Source-Specific Multicast）4組播路由協(xié)議概述組播協(xié)

2、議分層體系IGMPPIM-DMPIM-SMDVMRPOthersMSDPGRE/TUNNELMVPN5組播路由協(xié)議概述組播路由協(xié)議分類組播路由器之間運(yùn)行組播路由協(xié)議，組播路由協(xié)議用于建立和維護(hù)組播路由，并正確、高效地轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)包組播路由建立了一個(gè)從數(shù)據(jù)源端到多個(gè)接收端的無環(huán)數(shù)據(jù)傳輸路徑，即構(gòu)建分發(fā)樹結(jié)構(gòu) 按照單播路由一樣將組播路由也分為域內(nèi)和域間兩大類 域內(nèi)組播路由協(xié)議通過發(fā)現(xiàn)組播源并構(gòu)建組播分發(fā)樹，將信息傳遞到接收者 DVMRP、MOSPF、PIM-DM和PIM-SM域間組播路由協(xié)議需要一種機(jī)制能發(fā)現(xiàn)其他域內(nèi)的組播源MSDP組播路由信息如何在自治系統(tǒng)之間傳遞MBGP 6組播路由協(xié)議概述組播

3、路由協(xié)議分類（續(xù)）域內(nèi)的組播路由協(xié)議可以分為三類：密集模式協(xié)議（DVMRP和PIM-DM）稀疏模式協(xié)議（PIM-SM）鏈路狀態(tài)協(xié)議（MOSPF）7內(nèi)容介紹第1章 組播路由協(xié)議概述第2章 域內(nèi)組播路由協(xié)議第3章 域間組播路由協(xié)議8內(nèi)容介紹第2章 域內(nèi)組播路由協(xié)議第1節(jié) DVMRP第2節(jié) MOSPF第3節(jié) PIM-DM第4節(jié) PIM-SM9DVMRP距離矢量組播路由協(xié)議DVMRP（Distance Vector Multicast Routing Protocol），一個(gè)較為古老，具有實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的協(xié)議，現(xiàn)在已經(jīng)不常使用，也鮮有廠家設(shè)備支持是一種密集模式協(xié)議基于距離矢量算法類似于RIP最大跳數(shù)為32跳

4、依賴協(xié)議自身發(fā)現(xiàn)的單播路由進(jìn)行RPF檢查使用特殊的毒性反轉(zhuǎn)機(jī)制來創(chuàng)建“截?cái)鄰V播樹”（TBT, Truncate Broadcast Tree）特點(diǎn)10DVMRP使用擴(kuò)散、剪枝和嫁接機(jī)制來維護(hù)組播分發(fā)樹組播數(shù)據(jù)開始時(shí)沿TBT向下擴(kuò)散當(dāng)下游不需要該數(shù)據(jù)時(shí)對TBT枝杈進(jìn)行剪枝剪枝每過一定時(shí)間超時(shí)，重新沿枝杈進(jìn)行擴(kuò)散為了減少新主機(jī)加入組播組的等待時(shí)間，采用嫁接機(jī)制特點(diǎn)（續(xù)）11DVMRP被廣泛應(yīng)用于MBONE（一個(gè)由互連的且能轉(zhuǎn)發(fā)IP組播報(bào)文的Internet路由器和主機(jī)組成的小子網(wǎng)，實(shí)驗(yàn)性的組播網(wǎng)絡(luò)）慢收斂 工作機(jī)制類似RIP路由器中組播路由狀態(tài)信息龐雜，到處都是 (S,G)項(xiàng)不支持共享樹最大不能超

5、過32跳不適合于大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)（擴(kuò)散剪枝機(jī)制、可伸縮性差）評價(jià)12內(nèi)容介紹第2章 域內(nèi)組播路由協(xié)議第1節(jié) DVMRP第2節(jié) MOSPF第3節(jié) PIM-DM第4節(jié) PIM-SM13MOSPF對OSPF單播路由協(xié)議的擴(kuò)展定義了一個(gè)新的鏈路狀態(tài)通告（LSA），此LSA用來在整個(gè)區(qū)域內(nèi)擴(kuò)散組成員關(guān)系信息，MOSPF路由器以此計(jì)算接口列表并構(gòu)建組播分發(fā)樹此LSA包括組播組地址（鏈路狀態(tài)ID）通告路由器ID由IP地址標(biāo)識的包含本組成員的路由器接口列表與Network LSA類似，只有指定路由器（DR）才能生成代表組成員關(guān)系的LSA特點(diǎn)14MOSPF在所有區(qū)域的路由器數(shù)據(jù)庫同步以后，每一個(gè)MOSPF路由器利用

6、組成員LSA和Network LSA來構(gòu)造對任何一個(gè)（S,G）對的最短路徑樹使用Dijkstra算法來計(jì)算最短路徑數(shù)SPT，對每個(gè)（S,G）對都要單獨(dú)計(jì)算特點(diǎn)（續(xù)）15MOSPF與單播路由協(xié)議相關(guān)只能在OSPF域內(nèi)部署可伸縮性不好每個(gè)組播（S,G）對都要單獨(dú)使用Dijkstra算法不支持共享樹享有OSPF對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥儎涌焖夙憫?yīng)能力因?yàn)槭褂面溌窢顟B(tài)路由選擇方法來計(jì)算組播分布樹此能力是以對路由器CPU資源的巨大消耗為代價(jià)不適合組播源很多的組播網(wǎng)絡(luò)評價(jià)16內(nèi)容介紹第2章 域內(nèi)組播路由協(xié)議第1節(jié) DVMRP第2節(jié) MOSPF第3節(jié) PIM-DM第4節(jié) PIM-SM17PIM-DMPIM（Protoco

7、l Independent Multicast）稱為協(xié)議無關(guān)組播 為IP組播提供路由的單播路由協(xié)議可以是靜態(tài)路由、RIP、OSPF、IS-IS、BGP等 組播路由和單播路由協(xié)議無關(guān)，只要單播路由協(xié)議能產(chǎn)生路由表項(xiàng)即可 RPF（Reverse Path Forwarding）稱為逆向路徑轉(zhuǎn)發(fā)，是組播轉(zhuǎn)發(fā)的一種模式 借助RPF轉(zhuǎn)發(fā)機(jī)制， PIM實(shí)現(xiàn)了在網(wǎng)絡(luò)中傳遞組播信息 把由支持PIM協(xié)議的組播路由器所組成的網(wǎng)絡(luò)稱為PIM組播域 ASM模型目前包括PIM-DM和PIM-SM兩種模式 SSM模型能夠借助PIM-SM的部分技術(shù)來實(shí)現(xiàn) PIM概述18PIM-DMPIM-DM（Protocol Indep

8、endent Multicast Dense Mode）稱為協(xié)議獨(dú)立組播密集模式，屬于密集模式的組播路由協(xié)議 PIM-DM假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)子網(wǎng)都存在至少一個(gè)對組播源感興趣的接收站點(diǎn)，因此組播數(shù)據(jù)包被擴(kuò)散到網(wǎng)絡(luò)中的所有點(diǎn) 對沒有組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的分支進(jìn)行Prune剪枝操作，只保留包含接收者的分支 為了使剪掉的有組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)需求的分支能夠重新接收組播數(shù)據(jù)流，剪掉的分支可以周期性地恢復(fù)成轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài) 為了減少等待被剪掉的分支恢復(fù)成轉(zhuǎn)發(fā)狀態(tài)的延時(shí)時(shí)間，密集模式組播路由協(xié)議使用Graft嫁接機(jī)制主動恢復(fù)組播報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā) PIM-DM原理19PIM-DMPIM-DM域中數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑是“有源樹”以“組播源”為根、

9、組播組成員為枝葉的一棵樹。由于有源樹使用的是從組播源到接收者的最短路徑，因此也稱為最短路徑樹SPT（Shortest Path Tree） PIM-DM的工作過程可以概括為：鄰居發(fā)現(xiàn)、構(gòu)建SPT樹、嫁接階段、RPF檢查、Assert機(jī)制 PIM-DM工作過程20PIM-DM對規(guī)模較小的局域網(wǎng)非常有效優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)機(jī)制簡單擴(kuò)散、剪枝和嫁接易于配置2條命令實(shí)現(xiàn)存在的問題擴(kuò)散剪枝機(jī)制不夠高效Assert機(jī)制比較復(fù)雜不支持共享樹控制和數(shù)據(jù)平面混合導(dǎo)致PIM-DM域內(nèi)所有路由器上存在（S,G）表項(xiàng)PIM-DM評價(jià)21內(nèi)容介紹第2章 域內(nèi)組播路由協(xié)議第1節(jié) DVMRP第2節(jié) MOSPF第3節(jié) PIM-DM第4節(jié)

10、 PIM-SM22PIM-SMPIM-SM（Protocol Independent Multicast Sparse Mode）稱為協(xié)議獨(dú)立組播稀疏模式，屬于稀疏模式的組播路由協(xié)議 稀疏模式默認(rèn)所有主機(jī)都不需要接收組播包，只向明確需要組播包的主機(jī)轉(zhuǎn)發(fā) PIM-SM模型實(shí)現(xiàn)組播轉(zhuǎn)發(fā)的核心任務(wù)是構(gòu)造并維護(hù)一棵單向共享樹 共享樹選擇PIM中某一路由器作為公用根節(jié)點(diǎn)，稱為匯聚點(diǎn)RP（Rendezvous Point）。組播數(shù)據(jù)通過RP沿共享樹向接收者轉(zhuǎn)發(fā) PIM-SM原理23PIM-SMPIM-SM的工作過程主要有：鄰居發(fā)現(xiàn)、DR選舉、RP發(fā)現(xiàn)、RPT共享樹生成、組播源注冊、RPT向SPT切換 使用

11、RP發(fā)送者和接收者在RP處進(jìn)行匯聚發(fā)送者的DR把發(fā)送者注冊到RP上（報(bào)個(gè)到，掛個(gè)號）接收者的DR（直連網(wǎng)絡(luò)上的負(fù)責(zé)人）為接收者加入到共享樹 (樹根在RP)PIM-SM工作過程24PIM-SM適合大規(guī)模企業(yè)網(wǎng)絡(luò)對于稀疏和密集應(yīng)用都很高效優(yōu)勢:數(shù)據(jù)流僅沿“加入”的共享樹的分支向下發(fā)送可以根據(jù)流量等條件動態(tài)地切換到源路徑樹與具體的單播路由協(xié)議無關(guān)是域間組播路由的基礎(chǔ)和MBGP、MSDP共同結(jié)合使用可以完成跨域的組播PIM-SM評價(jià)25內(nèi)容介紹第1章 組播路由協(xié)議概述第2章 域內(nèi)組播路由協(xié)議第3章 域間組播路由協(xié)議26內(nèi)容介紹第3章 域間組播路由協(xié)議第1節(jié) MSDP第2節(jié) MBGP27MSDPMSDP

12、是基于多個(gè)PIM-SM域互連而開發(fā)的一種域間組播解決方案 在各個(gè)域的RP之間建立MSDP對等體關(guān)系，從而使它們能夠在域間相互轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包，共享組播源信息 適用前提：域內(nèi)組播路由協(xié)議必須是PIM-SM 簡單有效應(yīng)用域間源路徑樹簡化了查找活動組播源的問題RP 或 接收者的最后一跳路由器可加入域間源路徑樹概述28MSDP在MSDP對等體之間建立MSDP鄰居關(guān)系MSDP對等體使用TCP 端口 639建立連接MSDP對等體每隔60秒(固定周期)發(fā)送keepalive消息如果75秒后沒有收到keepalive或者M(jìn)SDP報(bào)文，連接復(fù)位MSDP 對等體必須運(yùn)行BGP可以是MBGP對等體，也可以是BGP對等體，

13、或兩者都是例外：當(dāng)某路由器只與單個(gè)MSDP對等體有連接時(shí)，BGP就不是必要的MSDP對等體29MSDPMSDP僅能與 PIM-SM 協(xié)同工作RP知道域中所有的源組播源發(fā)送 “PIM注冊”消息到RP RP可以通過MSDP SA (Source Active) 消息告知其他域中的RP這些源信息RP知道域中的接收者接收者發(fā)送一個(gè) “(*, G) 加入”消息到RPRP能加入對等體域的源路徑樹工作過程30MSDP工作過程（續(xù)）MSDP對等體 域 B 域 A 域 C 域 D 域 E RP RP RP RP RP Source Active消息SA(*, 224.2.2.2)加入消息SA 消息192.1.1

14、.1, 224.2.2.2源注冊192.1.1.1, 224.2.2.231MSDP工作過程（續(xù)）MSDP對等體 域 B 域 A 域 C 域 D 域 E RP RP RP RP RP 源 （） 加入消息 加入消息 32MSDP工作過程（續(xù)）MSDP對等體 組播數(shù)據(jù)流 域 B 域 A 域 C 域 D 域 E RP RP RP RP RP 源 (S, 224.2.2.2)加入消息33MSDP工作過程（續(xù)）MSDP對等體 組播數(shù)據(jù)流 域 B 域 A 域 C 域 D 域 E RP RP RP RP RP 源 34內(nèi)容介紹第3章 域間組播路由協(xié)議第1節(jié) MSDP第2節(jié) MBGP35MBGPMBGP: 組

15、播網(wǎng)絡(luò)中的多協(xié)議 BGP在 RFC 2283中定義 (BGP擴(kuò)展)可以攜帶不同類型的路由單播組播兩類路由在同一BGP會話中傳送不散播組播狀態(tài)信息相同的路徑選擇和確認(rèn)規(guī)則 AS-Path, Local Preference, MED, 概述36MBGP新的多協(xié)議屬性MP_REACH_NLRIMP_UNREACH_NLRIMP_REACH_NLRI 和 MP_UNREACH_NLRI地址類信息 (AFI) = 1 (IPv4)Sub-AFI = 1 (NLRI 用于單播)Sub-AFI = 2 (NLRI 用于組播 RPF 檢查)Sub-AFI = 3 (NLRI 用于單播和組播RPF 檢查)概述（續(xù)）37MBGP維護(hù)分離的 BGP 路由表單播路由信息庫 (RIB)包括為單播轉(zhuǎn)發(fā)服務(wù)的單播地址前綴來源的 BGP 單播 NLRIAFI = 1, Sub-AFI =