什么是 Multicast|组播

一台机器和一台机器通信这是单播。
一台机器发出的数据包能被多台机器收到这就叫组播。
一台机器发出的数据包能被一个网段的机器收到这叫广播。

一个机器发送，多台机器接收，但是又不同于广播，发送端的IP设置在一个范围内都算组播，这个范围是224.0.0.0~239.255.255.255

作者：小丸子
链接：https://zhuanlan.zhihu.com/p/38150334
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广播不安全、单播麻烦

优点：

• 一对多
• 有效利用带宽
• 更少的主机工作量
• 接受者地址未知
• 同时性

缺点

基于udp

• best-effort
• 没有用塞避免机制
• 无序
• 重复报文

应用

• 一对多、多对多（视频会议）、多对一（监控）
• PIM多播路由协议、IGMP是主机和last hop路由器之间的协议

地址段

A 0-127，B 128-191 ，C 192-223， D 224-239

• 多播地址不能配在router
• 多播地址不能做vlsm
• 保留地址224.0.0.0-224.0.0.255，公网组播地址224.0.1.0-238.255.255.255，私网组播地址239.0.0.0-239.255.255.255
• 224.0.0.1所有系统，224.0.0.2所有路由器

2. IGMP Internet Group Management Protocol

IGMPv1

query、report报文

路由器发查询每60s，holddown180s，下面主机发report。协议号2

Ether|IP|IGMP|FCS

query报文：D 224.0.0.1, G 0.0.0.0

report报文：D 224.1.1.1（1.让路由器和本组组员都收到，2.抑制其他组员的report），G 224.1.1.1（组地址）

report作用：1.充当ACK 2.主动告知路由器加入哪个组

IGMPv2

比v1新增指定组查询、离组消息

没必要有两个查询者R1、R2，查询者是通过互发查询包，比较ip地址小的作为查询者

如果R2在2倍的60s内都没有收到R1的查询包，认为R1down，自己充当查询者

host离组主动发离组消息 D 224.0.0.2（发到路由器）， G 224.1.1.1

路由器收到离组消息之后马上发指定组查询，2s内没收到任何消息认为此组播组没有成员

IGMPv3

报文中包含源的信息

3. 组播mac地址

共有2^28个组播地址，但是mac只有 2^23个

32个ip：1个mac

0100.5e+组播地址的后23位对应过来

4. 二层交换机多播

防止sw把组播包发给vlan所有主机，让交换机有多播地址和sw某端口映射的表项

IGMP snooping：在交换机上做，截获igmp report报文，做sw端口和组播地址的对应表项。但是要拆三层包，消耗cpu

CGMP：不拆三层包，需要路由器和交换机结合

IGMP report：源、目标mac，源、目标ip，IGMP组地址

路由器截获report，给sw发CGMP join：GDA=目标mac USA=源mac

交换机里面CAM表存

多播路由协议

单播路由表关心包怎么出去

多播路由表更关心包怎么进来：解决重复包的问题

1.反向路径转发RPF

防止来回收发组播包从而形成环路，只有一个RPF接口

收到组播流量S=151.10.3.21的端口和我去访问你151.10.0.0/16网段的出接口不是一个端口，则RPF校验失败

选RPF接口的原则：

• 较小AD值
• 小metric值
• 较大ip地址

多播静态路由仅仅为了选rpf接口而不是为了多播转发，配了静态路由之后AD小

2. 基础

• 源树SPT：一个源一棵树（S，G）(1.1.1.1,224.1.1.1),(2.2.2.2,224.1.1.1)

路径最优，到接受者metric最小

路由器消耗多，每台router都得有信息

• 共享树RPT：找到RP，所有流量到RP集合，RP再下放多播流量到接收者

路径不是最优

但是路由器上只需要有（*,G）

3. PIM协议无关多播

• Sparse-mode：使用拉模型，源树、共享树

1）最后一跳路由器向RP发join（*，G），下面就是一个共享树，每台路由器都有（*，G）表项

2）源给RP发单播register报文，查看RP上是否有该组组员，如果有把单播包解封装把data发给接受者；

3）如果有接收者，RP向源发（S，G）join，形成源树，然后发register-stop

RPT可以自动切换成SPT，确保路径最优，last hop router发（S，G）给源

• Dense-mode：使用推模型、源树SPT

1）源flooding到下游所有router，（S，G）

2）没有接受者的router向源发修剪prune，以上两步每3min重复做

4. PIM过程

• 封装在ip 协议号103 组播地址224.0.0.13
• 建邻居30s hello，holddown 30x3.5s
• DR选举：1.高优先级 2.接口ip大

如果产生一个（S,G），就会自动产生一个（*,G）

5. DR作用

• Dense模式中无作用
• DR在sparse模式中负责发送join和register报文
• 如果运行IGMPv1，DR充当查询者

6. RP

• 静态：手工指定
• 动态：auto-rp candidate-RP周期性向224.0.1.39发信息，Mapping Agent选ip大的 作为rp向224.0.1.40宣告（所有路由器都加入这个组，所以都能收到）

做auto-rp规则

• sparse-dense模式（RP down了也可以用dense模式）
• CRP通告 进 IGP
• MA通告 进 IGP

原文：组播Multicast - 小丸子的文章 - 知乎 https://zhuanlan.zhihu.com/p/38150334