IP組播-IPv6組播技術(shù)白皮書-D

1、，IP組播-IPv6組播技術(shù)白皮書IPv6組播技術(shù)白皮書杭州華三通信技術(shù)有限公司 HYPERLINK / 第 PAGE 9頁，共9頁IPv6組播技術(shù)白皮書關(guān)鍵詞：IPv6，組播，MLD，PIM，Embedded RP，SSM縮略語英文全名中文解釋DMDense Mode密集模式ICMPInternet Control Message Protocol互聯(lián)網(wǎng)控制報文協(xié)議IGMPInternet Group Management Protocol互聯(lián)網(wǎng)組管理協(xié)議MBGPMulticast Border Gateway Protocol組播邊界網(wǎng)關(guān)協(xié)議MLDMulticast Listener Di

2、scovery組播偵聽者發(fā)現(xiàn)協(xié)議MLD SnoopingMulticast Listener Discovery Snooping組播偵聽者發(fā)現(xiàn)協(xié)議窺探MSDPMulticast Source Discovery Protocol組播源發(fā)現(xiàn)協(xié)議PIMProtocol Independent Multicast協(xié)議無關(guān)組播RPRendezvous Point匯集點(diǎn)SMSparse Mode稀疏模式SSMSource-Specific Multicast指定信源組播摘要：本文介紹了IPv6組播地址和IPv6組播協(xié)議等技術(shù)要點(diǎn)?？s略語：目 錄 HYPERLINK l _bookmark0 概述 HY

3、PERLINK l _bookmark0 3 HYPERLINK l _bookmark0 IPv6組播技術(shù)實(shí)現(xiàn) HYPERLINK l _bookmark0 3 HYPERLINK l _bookmark0 IPv6組播地址 HYPERLINK l _bookmark0 3 HYPERLINK l _bookmark0 IPv6組播地址格式 HYPERLINK l _bookmark0 3 HYPERLINK l _bookmark1 永久分配的IPv6組播地址 HYPERLINK l _bookmark1 4 HYPERLINK l _bookmark2 基于單播前綴的IPv6組播地址 H

4、YPERLINK l _bookmark2 5 HYPERLINK l _bookmark3 內(nèi)嵌RP地址的IPv6組播地址 HYPERLINK l _bookmark3 6 HYPERLINK l _bookmark4 IPv6 SSM組播地址 HYPERLINK l _bookmark4 7 HYPERLINK l _bookmark4 IPv6組播MAC地址 HYPERLINK l _bookmark4 7 HYPERLINK l _bookmark5 IPv6組播協(xié)議 HYPERLINK l _bookmark5 8 HYPERLINK l _bookmark5 組播組管理協(xié)議 HYP

5、ERLINK l _bookmark5 8 HYPERLINK l _bookmark5 組播路由協(xié)議 HYPERLINK l _bookmark5 8 HYPERLINK l _bookmark6 參考文獻(xiàn) HYPERLINK l _bookmark6 9概述作為IPv4協(xié)議的替代，IPv6協(xié)議使用128位的地址結(jié)構(gòu)解決了IP地址不足的問題， 同時對一些特性進(jìn)行了優(yōu)化處理。出現(xiàn)于IPv4時代的組播技術(shù)，由于其有效解決了單點(diǎn)發(fā)送、多點(diǎn)接收的問題，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)中點(diǎn)到多點(diǎn)的高效數(shù)據(jù)傳送，能夠大量節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬、降低網(wǎng)絡(luò)負(fù)載，因此在IPv6中的應(yīng)用得到了進(jìn)一步的豐富和加強(qiáng)。IPv6組播與IPv4組播的最

6、大不同在于IPv6組播地址機(jī)制的極大豐富，而其它諸如組成員管理、組播報文轉(zhuǎn)發(fā)以及組播路由建立等與IPv4組播基本相同。因此，本文將重點(diǎn)介紹組播地址對IPv6的支持情況；對于IPv6組播協(xié)議，只對其與IPv4組播協(xié)議的異同進(jìn)行大致的介紹。IPv6組播技術(shù)實(shí)現(xiàn)IPv6組播地址在介紹IPv6組播地址之前，先簡單回顧一下IPv6的地址結(jié)構(gòu)：IPv6地址的長度為128 比特，由使用冒號分隔的八節(jié) 16 比特的十六進(jìn)制數(shù)表示，例如： FEDC:BA98:7654:3210:FEDC:BA98:7654:3210。IPv6組播地址格式IPv6組播地址用來標(biāo)識一組接口，一般這些接口屬于不同的節(jié)點(diǎn)。一個節(jié)點(diǎn)可能

7、屬于0到多個組播組。發(fā)往組播地址的報文被組播地址標(biāo)識的所有接口接收。圖1 IPv6組播地址格式IPv6組播地址的格式如圖 HYPERLINK l _bookmark0 1所示，其中各字段的含義如下：0 xFF：最高 8 比特為 11111111，標(biāo)識此地址為組播地址。Flags：4 比特。如 HYPERLINK l _bookmark1 圖 2所示，F(xiàn)lags字段中各位的取值如下：圖2 Flags字段格式最高位為保留位，必須為 0。R 位取 0 表示非內(nèi)嵌 RP 的組播地址；取 1 則表示內(nèi)嵌 RP 的組播地址，此時 P、T 位也必須置 1。P 位取 0 表示非基于單播前綴的組播地址；取 1

8、則表示基于單播前綴的組播地址，此時 T 位也必須置 1。T 位取 0 表示永久分配組播地址；取 1 則表示非永久分配的組播地址。Scope：4 比特。用來標(biāo)識此組播組的應(yīng)用范圍，其取值及含義如 HYPERLINK l _bookmark1 表 1所示。表1 Scope字段的取值及其含義取值含義0、3、F保留（reserved）1接口本地范圍（interface-local scope）2鏈路本地范圍（link-local scope）4管理本地范圍（admin-local scope）5站點(diǎn)本地范圍（site-local scope）6、7、9D未分配（unassigned）8機(jī)構(gòu)本地范圍（o

9、rganization-local scope）E全球范圍（global scope）Group ID：112 比特，組播組標(biāo)識號。用來在由 Scope 字段所指定的范圍內(nèi)唯一標(biāo)識組播組，該標(biāo)識可能是永久分配的或臨時的，這由 Flags 字段的 T 位決定。永久分配的IPv6組播地址根據(jù)RFC 4291，目前已被永久分配的IPv6組播地址如表 HYPERLINK l _bookmark1 2所示。表2 永久分配的IPv6組播地址名稱地址說明保留組播地址FF0 x:不能分配給任何組播組所有節(jié)點(diǎn)組播地址FF01:1（節(jié)點(diǎn)本地）FF02:1（鏈路本地）-名稱地址說明所有路由器組播地址FF01:2（節(jié)

10、點(diǎn)本地）FF02:2（鏈路本地）FF05:2（站點(diǎn)本地）-被請求節(jié)點(diǎn)組播地址FF02:1:FFxx:xxxx由在被請求節(jié)點(diǎn)單播或任播地址的低24 位前增加地址前綴FF02:1:FF00:/104 而得，如4037:01:800:200E:8C6C對應(yīng)于FF02:1:FF0E:8C6C 說明： HYPERLINK l _bookmark1 表 2中的x代表 0F的任意一個十六進(jìn)制數(shù)?；趩尾デ熬Y的IPv6組播地址RFC 3306中規(guī)定了一種動態(tài)分配IPv6組播地址的方式基于單播前綴的IPv6組播地址。這種IPv6組播地址中包含了其組播源網(wǎng)絡(luò)的單播地址前綴，通過這種方式分配全局唯一的組播地址。圖3

11、 基于單播前綴的IPv6組播地址格式基于單播前綴的IPv6組播地址的格式如圖 HYPERLINK l _bookmark2 3所示，其中各字段的含義如下：Flags 字段的 R 位置 0，P、T 位則分別置 1，表示基于單播前綴的組播地址。Reserved：8 比特。保留字段，必須為 0。Plen：8 比特。表示網(wǎng)絡(luò)前綴的有效長度（單位為比特）。Network prefix：64 比特。表示該組播地址所屬子網(wǎng)的單播前綴，有效長度由 Plen 字段指定。Group ID：縮短為 32 比特，含義不變。 說明：其它字段的介紹請參見“ HYPERLINK l _bookmark0 2.1.1 HYP

12、ERLINK l _bookmark0 IPv6 組播地址格式”一節(jié)。例如：單播前綴為3FFE:FFFF:1:/48 的網(wǎng)絡(luò)分配基于單播前綴的組播地址為FF3x:30:3FFE:FFFF:1:/96（x表示任意合法的Scope）。內(nèi)嵌RP地址的IPv6組播地址地址格式嵌入式RP（Embedded RP）是IPv6 PIM中特有的RP發(fā)現(xiàn)機(jī)制，該機(jī)制使用內(nèi)嵌RP地址的IPv6組播地址，使得組播路由器可以直接從該地址中解析出RP的地址。圖4 內(nèi)嵌RP地址的IPv6組播地址格式如 HYPERLINK l _bookmark3 圖4所示，內(nèi)嵌RP地址的IPv6組播地址使用基于單播前綴的IPv6組播地址

13、格式， 其中各字段的含義如下：Flags 字段的 R、P 和T 位均置 1，表示內(nèi)嵌 RP 地址的組播地址。Reserved：4 比特。保留字段，必須為 0。RIID：4 比特。表示 RP 地址的接口 ID。Plen：8 比特。表示 RP 地址前綴的有效長度（單位為比特）。Network prefix：64 比特。表示 RP 地址前綴，有效長度由 Plen 字段指定。Group ID：縮短為 32 比特，含義不變。 說明：其它字段的介紹請參見“ HYPERLINK l _bookmark0 2.1.1 HYPERLINK l _bookmark0 IPv6 組播地址格式”一節(jié)。計算規(guī)則內(nèi)嵌于I

14、Pv6組播地址中的RP地址的計算規(guī)則如下：先將 IPv6 組播地址 Network prefix 字段的前 Plen 位作為 RP 地址的網(wǎng)絡(luò)前綴；再將 IPv6 組播地址 RIID 字段填充到 RP 地址的最低 4 位；最后，將 RP 地址的所有剩余位補(bǔ) 0。圖5 嵌入式RP計算舉例例如：對于IPv6組播地址FF7E:F40:2001:DB8:BEEF:FEED:1234，內(nèi)嵌于其中的RP地址的前綴為Network prefix字段的前Plen（這里為0 x40 = 64 bits）位，最低4 位與RIID字段同為0 xF，其余位均為0 HYPERLINK l _bookmark4 ，如圖5

15、所示。應(yīng)用舉例假設(shè)網(wǎng)絡(luò)管理員想在2001:DB8:BEEF:FEED:/64網(wǎng)段中設(shè)置RP，則內(nèi)嵌RP地址的IPv6 組播地址為FF7x:y40:2001:DB8:BEEF:FEED:/96 ，可分配32 比特的Group ID，內(nèi)嵌于其中的RP地址為2001:DB8:BEEF:FEED:y/64。如果網(wǎng)絡(luò)管理員想在IPv6組播地址中保留更多可分配的Group ID，可以選擇更短的RP地址前綴：譬如取Plen = 0 x20 = 32 bits，則此時內(nèi)嵌RP地址的IPv6組播地址為FF7x:y20:2001:DB8:/64，可分配64比特的Group ID，內(nèi)嵌于其中的RP地址為2001:D

16、B8:y/32。 說明：本節(jié)中的 x 表示任意合法的 Scope，y 代表 1F 的任意一個十六進(jìn)制數(shù)。IPv6 SSM組播地址IPv6 SSM組播地址也使用基于單播前綴的IPv6組播地址格式，其中的Plen字段和Network prefix字段均取0。按照這個規(guī)定，IPv6 SSM組播地址范圍為FF3x:/32（x 表示任意合法的Scope）。IPv6組播MAC地址IPv6組播MAC地址以0 x3333開頭，低32位為IPv6組播地址的低32位，最終形成48比特的組播MAC地址。如 HYPERLINK l _bookmark5 圖6所示，IPv6組播地址FF1E:F30E:101所對應(yīng)的組播

17、MAC地址為33-33-F3-0E-01-01。圖6 IPv6組播地址的MAC地址映射舉例IPv6組播協(xié)議IPv6支持的組播協(xié)議包括MLD、MLD Snooping、IPv6 PIM和IPv6 MBGP等。組播組管理協(xié)議MLD協(xié)議源自IGMP協(xié)議MLDv1對應(yīng)于IGMPv2，MLDv2對應(yīng)于IGMPv3。與IGMP協(xié)議采用IP協(xié)議號為2的報文類型不同，MLD協(xié)議采用ICMPv6（IP協(xié)議號為58）的報文類型，包括MLD查詢報文（類型值130）、MLDv1報告報文（類型值131）、MLDv1離開報文（類型值132）和MLDv2報告報文（類型值143）。MLD協(xié)議與IGMP協(xié)議除報文格式不同外，協(xié)

18、議行為完全相同。 同樣地，MLD Snooping與IGMP Snooping協(xié)議也基本相同。組播路由協(xié)議IPv6 PIM協(xié)議與IPv4 PIM協(xié)議除報文中IP地址結(jié)構(gòu)不同外，其它協(xié)議行為基本相同，IPv6 PIM也支持SM、DM和SSM這三種模式。IPv6 PIM發(fā)送鏈路本地范圍的協(xié)議報文（包括PIM Hello、Join-Prune、Assert、Bootstrap、Graft、Graft-Ack和State-refresh報文）時，報文的源IPv6地址使用發(fā)送接口的鏈路本地地址；IPv6 PIM發(fā)送全球范圍的協(xié)議報文（包括Register、Register-Stop和C-RP Advertisement報文）時，報文的源IPv6地址使用發(fā)送接口的全球單播地址。IPv6組播并不支持MSDP協(xié)議，如果需要接收來自其它IPv6 PIM域的組播數(shù)據(jù)，有以下兩種實(shí)現(xiàn)方式：通過其它方式（譬如廣告等）直接獲取其它 IPv6 PIM 域內(nèi)的組播源地址，使用 IPv6 PIM-SSM 發(fā)起指定源組的加入；使用嵌入式 RP 機(jī)制，通過嵌入 RP 地址的 IPv6 組播地址來獲取其它 IPv6 PIM 域內(nèi)的 RP 地址，向其它域內(nèi)的 RP 發(fā)起組加入。對于域間IPv6組播路由信息的傳遞，則可以使用IPv6的MBGP協(xié)議，其與IPv4的MBGP協(xié)議也基本