IGMP Snooping原理及应用

IGMP Snooping

原理及应用

目 录

第1章 IGMP ....................................................................................................................................... 1 1.1 多播组地址 .................................................................................................................................. 1 1.2 IP多播映射到以太网多播 ......................................................................................................... 2 1.3 IGMP协议 ................................................................................................................................... 2 1.3.1 IGMPv1 ................................................................................................................................ 3

1.3.1.1 IGMPv1查询响应过程 ................................................................................................................ 4 1.3.1.2 IGMPv1加入过程 ........................................................................................................................ 5 1.3.1.3 IGMPv1离开过程 ........................................................................................................................ 5

1.3.2 IGMPv2 ................................................................................................................................ 6

1.3.2.1 IGMPv2查询响应过程 ................................................................................................................ 7 1.3.2.2 IGMPv2离开过程 ........................................................................................................................ 7 1.3.3.3 查询选择过程 ............................................................................................................................... 8 1.3.3.4 小型拓扑图和包分析 ................................................................................................................... 8

1.3.4 IGMPv3 ................................................................................................................................ 9

1.3.4.1 成员关系查询报文 ..................................................................................................................... 10 1.3.4.2 成员关系报告报文 ..................................................................................................................... 10

1.4 多播转发和路由选择信息 ........................................................................................................ 12 第2章 IGMP SNOOPING ............................................................................................................... 13 2.1 IGMP SNOOPING协议 ................................................................................................................ 13 2.2 路由端口加入 ............................................................................................................................ 13 2.3 组成员端口加入 ........................................................................................................................ 14 2.4 组成员端口离开 ........................................................................................................................ 14 2.5 IGMP SNOOPING模拟实验 ........................................................................................................ 14

2.5.1 TL-SG3109 .................................................................................................................................... 15 2.5.2 DES-1228 ....................................................................................................................................... 17 2.5.3 2款交换机比较 ............................................................................................................................. 19

第3章 SNOOPING在视频多播的应用 .......................................................................................... 21 3.1 流媒体基础知识 ........................................................................................................................ 21 3.1.1 流媒体概念 ........................................................................................................................ 21 3.1.2 点播与广播 ........................................................................................................................ 21 3.1.3 单播与多播 ........................................................................................................................ 22 3.2 播视频服务器的搭建 ................................................................................................................ 22 3.2.1 Windows Media Services服务器的安装 .......................................................................... 22 3.2.2 建立多播组视频 ................................................................................................................ 24 3.3 SNOOPING视频多播应用实验 .................................................................................................. 28 3.3.1 同一网段视频点播和广播 ................................................................................................ 28 3.3.2 不同网段视频点播和广播 ................................................................................................ 30 第4章 IGMP SNOOPING测试 ...................................................................................................... 32 4.1 静态分组测试 ............................................................................................................................ 32 4.2 SNOOPING分组测试 .................................................................................................................. 32

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4.3 SNOOPING时间参数测试 .......................................................................................................... 33 参考文献 ................................................................................................................................................ 35 附录 IGMP SNOOPING功能测试 .................................................................................................. 36

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第1章 IGMP

随着宽带多媒体网络的不断发展,各种宽带网络应用层出不穷。IP TV、视频会议、数据和资料分发、网络音频应用、网络视频应用、多媒体远程教育等宽带应用都对现有宽带多媒体网络的承载能力提出了挑战。采用单播技术构建的传统网络,在带宽和网络服务质量方面已无法满足新兴宽带网络的要求,同时也带来网络延时、数据丢失等问题,通过引入IP多播技术,有助于解决此类问题。多播网络中,即使组播用户数量成倍增长,骨干网络中网络带宽也无需增加。因为成百上千的组播应用用户和一个组播应用用户所占用的骨干网带宽是相同的,从而最大限度地解决目前宽带应用对带宽和网络服务质量的要求。

多播亦称多点传送（Multicasting），是一种让数据从一个成员送出，然后复制给其他多个成员的技术。采用这种技术，可有效减轻网络通信的负担，避免资源的无谓浪费。最开始的时候，设计这一技术的目的是弥补广播（Broadcasting）通信的不足。假如过度使用广播技术，极易造成网络带宽的大幅占用，影响整个网络的通信效率。多播通信则不同。对一个网络内的工作站来说，只有在上面运行的进程表示自己“有兴趣”，多播数据才会复制给它们。

1.1 多播组地址

图1显示了D类IP地址的格式。

28位D类1110多播组ID

图1 D类IP地址格式

IP多播使用了数据报的目的地址来规定数据报必须通过多播进行交付，多播组地址包括1110的最高4bit和多播组号，范围从224.0.0.0到239.255.255.255。一些多播组地址被IANA确定为知名地址，如表1所示

表1 几个永久IP多播地址分配的例子

地址 224.0.0.0 224.0.0.1 224.0.0.2 224.0.0.3 224.0.0.9 224.0.0.10 224.0.0.19到224.0.0.255 224.0.1.0到238.255.255.255 239.0.0.0到239.255.255.255

含义 基地址（保留） 这个子网上的所有系统 这个子网上的所有路由器 未分配 RIP2路由器 IGRP路由器 其他链路本地地址 全球作用域的地址 作用域限制在一个机构内 1

IP对待多播地址的方式与对待单播地址不同。例如，多播地址只可作为目的地址。因此，多播地址从不会出现在数据报的源地址字段，也不会出现在源路由或记录路由选项中。而且，不会生成关于多播数据报的ICMP差错报文。因此，发往多播地址的ping命令是得不到回答的。

1.2 IP多播映射到以太网多播

IANA拥有一个以太网地址块，即高位24 bit为00:00:5e（十六进制表示），这意味着该地址块所拥有的地址范围从00:00:5e:00:00:00到00:00:5e:ff:ff:ff。IANA将其中的一半分配为多播地址。为了指明一个多播地址，任何一个以太网地址的首字节必须是01，这意味着与IP多播相对应的以太网地址范围从01:00:5e:00:00:00到01:00:5e:ff:ff:ff。

要把IP多播地址映射为相应的以太网多播地址，只需将IP多播地址的低位23bit放到以太网多播地址01:00:5e:00:00:00的低位23bit上，如图2所示

多播组地址中的这5bit未用作形成以太网地址D类IP地址1 1 1 0多播组地址中的低位23位复制到对应的以太网地址中0 0 0 0 0 0 0 10 0 0 0 0 0 0 00 1 0 1 1 1 1 0048位以太网地址

图2 D类IP地址到以太网多播地址的映射

由于多播组号中的最高5bit在映射中被忽略，因此每个以太网多播地址对应的多播组是不唯一的。32个不同的多播组号被映射为一个以太网地址。例如，多播地址224.128.64.32和224.0.64.32都映射为01:00:5e:00:40:20。

1.3 IGMP协议

主机和路由器如何进行多播通信？一个物理网络上的所有系统如何知道当前主机所在的多播组？多播路由器如何知道多播数据报应该向哪些接口转发？为解决上面的问题，我们首先介绍Internet组管理协议。

IP数据报IP首部20字节IGMP报文8字节

图3 IGMP报文封装在IP数据报中

正如ICMP一样，IGMP也被当作IP层的一部分。IGMP报文通过IP数据报进行传输，

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