ARP

IP组播

• 组播非常适合“一对多”的模型，只有加入到特定组组播组的成员，才会收到组播数据。当存在多个组播成员时，源无需发送多个数据拷贝，仅需发送一份即可，组播网络设备会根据实际需要转发或拷贝组播数据
• 数据流只会发送给加入组播组的接收者，而不需要该数据的设备不会收到该组播流量
• 相同的组播报文，在一段链路上仅有一份数据，大大提高了网络资源的利用率

组播IP地址与MAC地址的映射

组播mac地址：第一个8位的值为1表示组播mac地址，为0表示单播mac地址。

组播路由协议

主要功能：

1. 在接收组播报文时，判断该报文是否在正确的接口上到达，从而确保组播数据转发的五环化
2. 在网络中建立一棵组播分发树（组播流量转发的路径数树）
3. 组播分发树体现在每一台组播路由器上便是（S,G）或（*，G）的组播转发表项

组播路由表项

• PIM路由表项即通过PIM协议建立的组播路由表项。PIM网络中存在两种路由表项：（S，G）路由表项或（ ，G）路由表项。S表示组播源，G表示组播组， 表示任意
  • （S，G）路由表项知道组播源S的位置，主要用于在PIM路由器上建立SPT。对于PIM-DM网络和PIM-SM网络适用
  • （S，G）路由表项由于只知道组播组G的存在，主要用于在PIM路由器上建立RPT。用于PIM-SM网络和双向PIM网络适用
• PIM路由器上可能同时存在两种路由表项。当收到源地址为S，组地址为G的组播报文，且通过RPF检查的情况下，按照如下的规则转发
  • 如果存在（S，G）路由表项，则由（S，G)路由表项指导报文转发
  • 如果不存在（S，G）路由表项，只存在（，G）路由表项，则先依照（ ，G）路由表项创建（S，G）路由表项，再由（S，G）路由表项指导报文转发

组播分发树的分类

• SPT（Shortest-Path or Source Distribution Tree,最短路径树或源树）
  • 源树是以组播为树根的组播分发树
  • 树源的分支形成了通过网络到达接收者所在分支的分布树。因为树源使用最短的、从源起失贯穿网络到达组播接收者的路径，所以又叫最短路径树
  • SPT同时适用于PIM-DM网络和PIM-SM网络
  • 主要使用（S，G）表项
• RPT（Rendezvous Point Tree，共享树）
  • 与源树使用组播源作为根不同，共享树使用RP（Rendezvous Point）作为汇聚点
  • 多个组播可以共用一个RP，期望接收组播流量的路由器通过组播协议在自己与RP之间建立一条RPT的分支，组播流量首先需要从源发送到RP，然后再由RP将组播流量转发下来，组播流量顺着RPT最终到达各个接收者所在的终端网络
  • RPT适用于PIM-SM网络和双向PIM网络
  • 主要使用（*，G）表项

组播环路问题

RPF

• 在组播网络中，如果组播流量出现转发环路，比起单播报文的转发环路的危害要大得多。路由器在转发一个组播报文时，出了会关注报文的目的地址，还会特别关心该报文的源地址。组播路由器通过一个被称为RPF（Reverse Path Forwarding，反向路径转发）的机制来实现组播数据转发的无环变化。
• RPF机制确保组播地址数据从正确的接口被收到，只有RPF检查的组播数据包才会被路由器沿着组播树进行转发，如果数据包从错误的接口被收到，路由器将丢弃这些报文。这里所谓的正确的接口，其实就是RPF接口（通过RPF检查的接口），也就是我们常说的上游接口，一种常见的情况是，设备借助其单播路由表实现RPF检查，接口选举依赖单播路由表。

组播路由协议分类

• 密集模式协议：PIM-DM
  • PIM-DM使用“推（PUSH）”模式转发组播报文，一般应用于组播组成员规模相对较小、相对密集的网络。Push方式假设网络中每一个子网至少有一个（S，G）组播组的接收者，因此组播数据被推送到网络中的各个角落，然后在进行剪枝操作，不需要组播流量的路由器将自己从组播分发树上修剪掉
• 稀疏模式：PIM-SM
  • 稀疏模式协议使用“拉（Pull）”的方式，而不是强推。这种方式假定网络中不存在接收者，除非设备用显示的加入（Join）机制来申请。

IGMP

• 报文用IP封装，协议号为2，而且TTL字段值为1
• 用于主机（组播成员）和组后一跳路由器之间
• 主机使用IGMP报文向路由器申请加入和退出组播组。默认时路由器是不会向接口下转发组播数据流的，除非该接口上存在组成员
• 路由器通过IGMP查询网段上是否有组播组成员
• 在路由器上使用时需要先激活组播路由功能

IGMP查询器

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