組播基礎

組播基礎

組播的優點：
一、提升效率，下降網絡流量，減輕硬件負荷；
二、優化性能：減小冗餘流量，節約網絡帶寬，下降網路負載；
三、分佈式應用，使多點應用成爲可能。

組播的劣勢：
一、 基於UDP；
二、 盡力而爲；
三、 沒有擁塞避免機制；
四、 報文重複；
五、 報文失序。

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組播服務模型：
一、 ASM（Any-Source Multicast）任意源組播：使用（*，G）表項，因此在網絡中，一個組播地址只能用於同一個應用；一個組播組地址做爲一個網絡服務的集合，任何源發佈到該組地址的數據獲得一樣的服務。
二、 SSM（Source-Specific Multicast）指定源組播：使用（S，G）表項，在網絡中，不一樣的源之間可使用相同的組播地址；針對特定源和組的綁定數據流提供服務，接收者主機在加入組播組時，能夠指定只接收哪些源的數據。加入組播組之後，主機只會收到指定源發送到該組的數據。

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組播地址
一、 IPV4組播地址：
1）、224.0.0.0～224.0.0.255，永久組地址，用於標識一組特定的網絡設備，供路由協議、拓撲查找等使用，不用於組播轉發。
2）、224.0.1.0～231.255.255.255 、 233.0.0.0～238.255.255.255：ASM公網組播地址，全網範圍內有效。
3）、239.0.0.0～239.255.255.255：私有地址，本地管理組地址，僅在本地管理域內有效。
4）、232.0.0.0～232.255.255.255：SSM公網組播地址，全網範圍內有效。

二、 IPV6組播地址：


經常使用的組播地址範圍：

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IPV4組播MAC地址：
IANA 規定， IPv4 組播 MAC 地址的高 24 位爲 0x01005e，第 25 位爲 0，低 23 位爲 IPv4 組播地址的低 23 位的映射，這樣在IP地址還有9bit沒有定義，又由於組播IP地址的高4個bit被定義爲1110（就是224開頭的網段），因此還有5個bit是沒有被定義的，這樣就致使了有32個IP地址是被映射到同一個MAC地址上。

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IPV4組播協議：
一、 組播組管理協議IGMP（Internet Group Management Protocol）：運行在組播網絡中的最後一段，即三層網絡設備與用戶主機相連的網段內。IGMP協議在主機端實現組播組成員加入與離開，在上游的三層設備中實現組成員關係的維護與管理，同時支持與上層組播路由協議的信息交互。（目前版本：IGMPv一、IGMPv2和IGMPv3）
二、 協議無關組播PIM（Protocol Independent Multicast）：用於將網絡中的組播數據流發送到有組播數據請求的組成員所鏈接的組播設備上，從而實現組播數據的路由查找與轉發。（PIM分類：PIM-DM（Protocol Independent Multicast Dense Mode）協議無關組播－密集模式、PIM-SM（Protocol Independent Multicast Sparse Mode）協議無關組播-稀疏模式和雙向PIM（Bidirectional Protocol Independent Multicast））
三、 組播源發現協議MSDP（Multicast Source Discovery Protocol）：解決多個PIM-SM域之間的互連的一種域間組播協議，用來發現其餘PIM-SM域內的組播源信息，將遠端域內的活動信源信息傳遞給本地域內的接收者，從而實現組播報文的跨域轉發。（只有PIM-SM使用ASM模型時，才須要使用MSDP）
四、 組播邊界網關協議MBGP（MultiProtocol Border Gateway Protocol）：實現了跨AS域的組播轉發。適用於組播源與組播接收者在不一樣AS域的場景。
五、 IGMP Snooping & IGMP Snooping Proxy：
1）、IGMP Snooping功能可使交換機工做在二層時，經過偵聽上游的三層設備和用戶主機之間發送的IGMP報文來創建組播數據報文的二層轉發表，管理和控制組播數據報文的轉發，進而有效抑制組播數據在二層網絡中擴散。
2）、IGMP Snooping Proxy功能在IGMP Snooping的基礎上使交換機代替上游三層設備向下遊主機發送IGMP Query報文和代替下游主機向上遊設備發送IGMP Report和Leave報文，這樣可以有效的節約上游設備和本設備之間的帶寬。

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RPF校驗：
由於PIM協議是依賴於單播路由表的，因此組播的下一跳地址必需要和單播路由表的下一跳地址匹配，不然RPF校驗不經過，不會轉發組播流量，這也是組播防環的一個機制。
RPF（Reverse Path Forwarding，逆向路徑檢查）：組播報文的源地址是單播地址，路由器接收到組播報文後，根據源地址的單播路由來判斷報文的入接口到上游組播源路徑是否最佳。
組播數據和單播數據的轉發是相反的：
一、單播路由關心的是數據報文要去往那裏；
二、組播路由關心的是數據報文從那裏過來的；
因此在組播中引入了RPF檢查用於防環。

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組播樹：
一、共享樹：
以RP（公用根）爲根，接受者爲葉子，構建一條從接受者到RP之間的最短路徑樹，叫作共享樹RPT，在組播路由表裏顯示爲（*，G）。（注：從組播源到RP之間依舊是源樹。）
二、源路徑樹：
以組播源爲根，接受者爲葉子，構建一條從接受者到組播源最短的一條轉發樹，這條樹就叫作源樹SPT。在組播路由表裏顯示爲（S，G）。

組播樹優點對比：
一、 源樹：路徑最優，延遲最小，耗用資源最多。
二、 共享樹：路徑不是最優，延遲較大，耗用資源少。