「Network」- 组播、概念、术语
组播网络架构
组播网络，大致分为三个部分： 1）源端网络：将组播源产生的组播数据，发送至组播网络。无特殊要求，只需要第一跳路由器开启组播支持； 2）转发网络：形成无环的组播转发路径，该转发路径也被称为组播分发树（Multicast Distribution Tree）。 3）成员网络：需要让组播网络感知组播组成员位置及组播组成员加入的组播组，以向下分发组播数据。
源端网络
组播源（Multicast Source）： 1）作用：组播流量的发送者，作用是发送组播数据。组播源无需运行任何组播协议，只需简单地将组播数据发送出来即可。 2）设备：例如多媒体服务器。
转发网络
组播路由器（Multicast Router）： 1）作用：将数据从 Multicast Source 发送到 Multicast Receiver。组播数据转发需要依赖组播分发树，因此组播路由器需要通过协议来构建组播分发树。 2）设备：支持组播、运行组播协议的网络设备。实际上交换机、防火墙等设备也能够支持组播（取决于设备型号），路由器仅是个代表；
第一跳路由器（First-Hop Router）： 1）作用：组播转发路径上，负责转发该组播源发出的组播数据的 PIM 路由器； 2）位置：与 Multicast Source 相连；
最后一跳路由器（Last-Hop Router）： 1）作用：组播转发路径上，负责向该组成员转发组播数据的 PIM 路由器； 2）位置：与 Multicast Receiver 相连；
成员网络
组播接收者（Multicast Receiver），也被称为组播组成员： 1）作用：接收组播数据，是期望接收特定组播组流量的设备 2）设备：例如 运行多媒体直播客户端软件的 PC；
组播路由表（Multicast Routing Table）
类似单播网络，组播网络数据转发需要 Multicast Routing Table（组播路由表）来指导数据转法，并且每个节点都会进行组播数据检查。
Q：组播分发树是如何形成的？ A：当沿路路由器都形成转发的路由信息，我们则认为组播分发树形成。
组播组（Multicast Group）
组播组（Multicast Group）：用IP组播地址进行标识的一个集合。任何用户主机（或其他接收设备），加入一个组播组，就成为了该组成员，可以识别并接收发往该组播组的组播数据。
组播分发树（Multicast Distribution Tree）
解释：组播数据转发需要保证转发路径无环，无次优路径且无重复包。通过 RPF 机制 与 组播路由协议，组播网络可以最终形成以组播组为单位、无环、无次优、无重复包的组播转发路径，由于组播转发[……]
「Network」- 加入组播组
问题描述
在 IP Multicast 中，通信特点是报文从 Multicast Source 发出，被转发到一组特定的 Multicast Receiver；
但是 Multicast Source 不关注 Multicast Receiver 的位置信息（这种一对多关系，导致 Multicast Source 无法关心 Multicast Receiver 的位置）
所有组播数据转发需要依赖组播网络，才能将数据发送至 Multicast Receiver，因此组播网络需要知道组成员的位置与组成员的所加组播组。
解决方案
组播网络感知组播组成员有两种方法： 1）静态配置（[Huawei] igmp static-group <multicast-address>） 2）动态感知（[Huawei] igmp enable）
这两种方式，都是为了生成组播路由条目。
静态配置
在 Multicast Router 上，静态指定连接 Multicast Receiver 的接口，静态配置组成员加组信息。然后 Router 就会创建对应的 PIM Route 条目。
优缺点：手工静态方式灵活性差，配置工作量大，但相对比较稳定，对于新上线的组成员能够快速建立组播转发通路，较少使用。
动态感知
在 Multicast Receiver 上，主动发送 IGMP（Internet Group Management Protocol，因特网组管理协议）报文，以让组播网络感知该 Multicast Receiver 位置和所加组播组。当组播网络获得组成员位置与加组信息后，Multicast Router 就会创建对应的 PIM Route 条目，并基于这些信息转发组播报文。
优缺点：动态感知方式较为灵活，且配置简单，现网一般使用动态感知方式。[……]
「Network」- 组播，反向路径检查，Reverse Path Forwarding
问题描述
组播数据转发需要依赖路由表项。但是，基于目的网络的路由表在转发组播数据时存在一定问题：
解决方案
由于组播转发容易产生环路，次优，重复报文，所以组播路由表项除了 目的网络 和 出接口 外，还需要添加 组播源 和 入接口 信息。
设备仅转发从特定唯一的入接口收到的组播数据，并丢弃非期望接口接收的数据，从而避免组播转发时产生环路，次优，重复报文（部分解决）等问题。
组播路由表项
路由格式
(192.168.0.2, 239.0.0.1) // 组播源，目的网络
Upstream Interface: GigabitEthernet1/0/0 // 入接口（唯一）
Downstream interfaces // 出接口
1: GigabitEthernet2/0/0
2: GigabitEthernet3/0/0
组播路由表项包含 组播源 与 组播组（目的网络），所以又被称为（S，G）表项； 组播路由表项出接口，一般需要通过组播路由协议确定。
产生方法
与单播路由不同，并非先产生组播路由： 1）流量触发产生：进行 RPF 检查，然后生成组播路由表项； 2）控制层面申请加入，来产生路由表项，但是依旧需要流量触发。
反向路径转发（RPF）
用于确定 组播路由表项 的 组播源 与 入接口。如上路由表项，通过 RPF 检查，以确定组播路由表项的 组播源（192.168.0.2）与 入接口（Upstream Interface: GigabitEthernet1/0/0）；
对于相同的组播源，设备通过 RPF（Reverse Path Forwarding，反向路径转发）检查，来确定设备上唯一的组播流量入接口。当 RPF 检查成功后，入接口将被写入组播路由表项中，其他接口便不再能作为入接口。
检查原理
当组播路由协议运行后： 设备上便（利用单播路由表、MBGP路由表、组播静态路由表）生成 RPF Route，以用于检查。 当收到数据后，便直接利用 RPF Route 进行 RPF 检查。（注意：组播网络不能独立运行，组播网络需要使用单播网络的某些信息）
当设备收到组播数据后： 假设源地址为 SRC-Address，RPF 将利用 RPF Route 来检查去往该 SRC-Address 的路由： 1）如果 在 RPF Route 中去往 SRC-Address 的出接口 与 收到该组报文的接口 是同个接口， 则接收该组播报文； 2）否则，丢弃该组播报文；
这很容易理解：去往 SRC-Address 的路径，也应该[……]
「Multicast」- 路由表
路由表类型
在不同的 Multicast Router 上，Multicast Route Table 会基于不同的表项汇总形成： 1）最后一跳路由器，Multicast Route Table 主要基于 PIM Route Table、IGMP Group Table、IGMP Route Table 汇总形成； 2）其余组播路由器，Multicast Route Table 主要基于 PIM Route Table；
IGMP Route Table
作用：主要是用来扩展 PIM Route Table 的出接口。
创建：当 Multicast Receiver 发送的 IGMP Membership Report 报文时，来触发创建的。
格式：
<AR7>display igmp routing-table
00001. (*, 239.0.0.1) // 接收任意源的组播
List of 1 downstream interface
GigabitEthernet1/0/0 (192.168.1.254), // 出接口
Protocol: IGMP
注意： 1）在 eNSP 中，可能无法显示该路由表；
IGMP Group Table
作用：用于维护 组加入 信息，并通知组播路由协议（通常所说的为 PIM 协议）创建相应 (*, G) 表项。
创建：当 Multicast Receiver 发送的 IGMP Membership Report 报文时，来触发创建的。
格式：
<AR7>display igmp group
Interface group report information of VPN-Instance: public net
GigabitEthernet0/0/2(192.168.2.254):
Total 1 IGMP Group reported
Group Address Last Reporter Uptime Expires
239.2.2.2 192.168.2.1 00:11:54 00:01:53
| |
| 组播组 | 组成员网络地址
PIM Route Table
如下命令输出，是采用动态感知：
<AR7>display pim routing-table
VPN-Inst[……]
「Network」- 组播、报文格式
组播数据报文的结构与单播报文类似
但对于目的地址，组播数据报文与单播报文有很大差异： 1）DST IP Address：为组播网络地址，地址范围从 224.0.0.0 到 239.255.255.255 止； 2）DST MAC Address：为组播物理地址，Multicast MAC Address 由 Multicast IP Address 映射而来
IPv4组播报文的 SRC-IPAddress 字段为 IPv4 单播地址，可使用 A、B、C 类地址，不能是D类、E类地址。
组播网络地址
IPv4 地址空间分为五类（Class A – Class E），其中 Class D 地址为 IPv4 组播地址，范围是从 224.0.0.0～239.255.255.255，用于标识组播组，且仅能作为组播报文的目的地址使用，不能作为源地址使用。
IANA 对 Class D 地址做出进一步的定义，几种主要的组播地址如下表所示： 1）224.0.0.0—224.0.0.255：为路由协议预留的永久组地址 2）224.0.1.0—231.255.255.255，233.0.0.0—238.255.255.255：ASM，Any-Source 临时组播组地址(Any-Source，即任何人都可以发送数据) 3）232.0.0.0—232.255.255.255：SSM，Source-Specific 临时组播组地址（指定设备才能发送组播） 4）239.0.0.0—239.255.255.255：本地管理的 Any-Source 临时组播组地址（企业网内部，类似私有地址）
一个组播地址就表示一个点到多点的数据流，比如IPTV数据流，语音会议数据流。大多数情况下，同一个组播网络里不同的业务（比如，IPTV，语音会议）就需要使用不同的组播IP地址。
在网络层上，加入同一组播组的所有用户主机能够识别同一个 IPv4 组播组地址。一旦网络中某用户加入该组播组，则此用户就能接收以该组地址为目的地址的IP组播报文。
组播物理地址
以太网传输IPv4单播报文的时候， DST-MACAddress 使用的是接收者的MAC地址。但是在传输组播数据时，其目的地不再是一个具体的接收者，而是一个成员不确定的组，所以要使用IPv4组播MAC地址。
IANA 规定，IPv4 Multicast MAC Address： 1）高 24 位为 0x01005e； 2）第 25 位为 0； 3）低 23 位为 IPv4 Multicast Address 的低 23 位；
例如，组播组地址 224.0.1.1 对应的 Multicast MAC Address 为 01-00-5e-00-01-01。[……]
「IGMP」- Internet Group Management Protocol，因特网组管理协议
问题描述
组播网络需要感知在当前网络内的组播组成员，才能决定是否向当前网络内转发组播流量。
这能够通过静态配置实现，即在路由器上明确声明当前网络内的组播设备以及所在组播组。
但静态配置的缺点也很明显：灵活性差，配置工作量大，不利于大规模的组播网络扩展。
解决方案
IGMP 是 TCP/IP 协议族中负责 IPv4 组播成员管理的协议（IPv6 使用 MLD 协议），用来在 接收者主机 和 与其直接相邻的组播路由器 间建立和维护组播组成员关系。
IGMP 通过在 组播组成员 和 组播路由器间 交互 IGMP 报文实现组成员管理功能，IGMP 报文封装在 IP 报文中。[……]
「IGMP」- 概念、术语
概述介绍
到目前为止，IGMP有三个版本：IGMPv1（近乎废弃）、IGMPv2（在 ASM 中使用 ）、IGMPv3（在 SSM中使用）；
机制，IGMPv1，IGMPv2，IGMPv3 查询器选举，依靠其他协议，自己选举，自己选举 成员离开方式，静默离开，主动离开，主动离开 特定组查询，不支持，支持，支持 指定源、组，不支持，不支持，支持 版本兼容性，，IGMPv1，IGMPv1、IGMPv2[……]
「IGMPv1」- 工作原理
概述介绍
IGMPv1 主要基于 Query 和 Report 机制完成组播组管理。在网络中，大致工作过程如下： 1）组播路由器被称为 IGMP Querier（Querier 查询器），向共享网络上所有主机和路由器发送的 Membership Query（普遍组查询报文）查询，用于查询哪些组播组存在成员。 2）主机向 IGMP Querier 发送的 Membership Report（成员关系报告报文）报文，用于申请加入某个组播组或者应答查询报文；
通过 Query 与 Report 报文，IGMP Querier 可以解到该网段内哪些组播组存在成员。 查询器和非查询器均能收到成员关系报告（目的地址 224.0.0.1），因此均能形成 IGMP Route Table 与 IGMP Group Table；
查询器选举机制
鉴于 Memebership Query 报文是组播报文，所以在多路访问网络中只需要一个 IGMP Querier 发送查询报文，即可查询所有组成员的加组信息。
IGMPv1 没有基于 IGMP 的查询器选举机制，所以需要依赖 PIM 进行 IGMP Querier 选举。IGMPv1 将组播路由协议（PIM）选举出唯一的组播信息转发者（Assert Winner 或 DR，用于转发组播流量）作为 IGMPv1 Querier，负责该网段的组成员关系查询。
组成员加组机制
在初始时，IGMPv1 组成员将主动发送 IGMPv1 Memebership Report 报文，来加组。
组成员探测机制
当网络稳定后，IGMP Querier 需要了解网络内是否有存活组播成员。
IGMPv1 组成员存活的基本流程如下：
IGMP Querier 发送目的地址为 224.0.0.1（表示同一网段内所有主机和路由器）的普遍组查询报文；普遍组查询报文是周期性发送的（默认每 60 秒发送，可通过命令配置）。
收到该 Query 报文的 Membership 启动定时器。该示例的 Membership-1 和 Membership-2 是 Multicast-Group-G1 的成员，则在本地启动定时器 Timer-G1（缺省情况下，定时器的范围为 0s～10s 间的随机值）。首个定时器超时的组成员，将发送针对该组的报告报文。
IGMP Querier 接收到 Membership-1 的报告报文后，了解到在本网段的 Multicast-Group-G1 中存在成员，则由生成 IGMP Group Table 与 IGMP Route Table（(*, G)，“*”代表任意组播源）。而后在网络中一旦有组播组 Multicast-Group-[……]
「IGMPv2」- 工作原理
问题描述
IGMPv1 有一定缺陷： 1）IGMPv1离组使用超时机制，组成员只能静默离组。在未超时的时间内，组播流量依然会被组播路由器转发。 2）IGMPv1 IGMP Querier 选举必须要依赖PIM协议，导致 IGMP Querier 选举不够灵活。
解决方案
IGMPv2 vs. IGMP v1
在保持对 IGMPv1 兼容的同时，IGMPv2 还改善 IGMPv1 的缺陷。
相同点： 1）协议兼容：IGMPv2 能与 IGMPv1 兼容。 2）加组机制：IGMPv2 组成员加组机制与 IGMPv1 基本相同
改进点： 1）选举机制：IGMPv2 增加 IGMP Querier 选举机制； 2）离组机制：IGMPv2 增加 离开组机制；
查询器选举机制
与 IGMPv1 比，IGMPv2 IGMP Querier 选举机制有较大改进，IGMPv2 使用独立的 IGMP Querier 选举机制。
当网络上存在多个 Multicast Router 时，IP Address 最小的路由器成为 IGMP Querier 角色： 1）初始状态都认为自己是 IGMP Querier ，并且都会发送 IGMP Membership Query 报文； 2）当收到对端报文后，接口 IP Address 最小的 Multicast Router 自动成为 IGMP Querier ； 3）非 IGMP Querier 上都会启动一个定时器（即其他 IGMP Querier 存在时间定时器 Other Querier Present Timer，默认 120s）。在该定时器超时前，如果收到来自 IGMP Querier 的 Query 报文，则重置该定时器；否则认为原 IGMP Querier 失效，并发起新的 IGMP Querier 选举过程。
组成员加组机制
IGMPv2 组成员加组机制与 IGMPv1 一致，不再赘述。
组成员探测机制
在 IGMPv2 中，引入组成员离组机制，所以无需特意来探测组内是否存在成员。
组成员离组机制
新增两种报文
为了改善组成员离开机制，IGMPv2 新增 Leave Group 报文与 Group-Specific Query 报文，来加速感知 IGMPv2 组成员离开。
1）成员离开报文（Leave Group）：成员离开组播组时主动向 IGMP Querier 发送该报文，以宣告自己离开某个组播组。成员离开报文目的地址为 224.0.0.2（仅 IGMP Querier 处理）。
2）特定组查询报文（Group-Specific Query）：IGMP Querier 向共享网段内指定组播组发送的 Quer[……]
「IGMPv3」- 工作原理
问题描述
出于安全考虑，我们希望 Multicast Receiver 能够只选择接收从特定 Multicast Source 发来的组播数据，即 Multicast Receiver 需要告知组播网络，接收来自哪些特定 Multicast Source 的组播流量。
IGMPv1 与 IGMPv2 的报文中均无法携带 Multicast Source 的信息，因此无法配合 SSM 使用（其实可使用 SSM Mapping 功能解决这个问题）。
解决方案
IGMPv3 主要是为了配合 SSM（Source-Specific Multicast）模型发展起来的，提供在报文中携带 Multicast Source 信息的能力，即主机可以对组播源进行选择。
IGMPv3 vs. IGMPv2
相同点： 1）查询器选举机制一致：IP地址小的为查询器； 2）使用 General Query 报文，来查询组成员加组信息； 3）使用 Group-Specific Query 报文，来查询特定组播的成员存活情况；
改进点： 1）IGMPv3 Membership Query 报文，包含 Gereral Query、Group-Specific Query、Group-and-Source-Specific Query（新增）； 2）IGMPv3 Membership Report 报文，不仅包含主机想要加入 Multicast Group，而且包含其想要接收来的 Multicast Source 的信息； 3）抑制机制：鉴于同个组播组的不同成员可能希望接收来自不同源的组播，所以 IGMPv3 无 Report 报文抑制机制（协议本身无此设计）； 4）离组机制：IGMPv3 具有组成员离开通知机制，但是没有定义专门的成员离开报文，成员离开通过特定类型的 Report 报文来传达。
查询器选举机制
查询器选举机制与 IGMPv2 保持一致，IP Address 小的为查询器，这里不再赘述。
组成员加组机制
IGMPv3 组成员加组机制与 IGMPv2 类似，但有以下不同： 1）IGMPv3 Membership Report 报文，能够携带 Multicast Source 信息。 2）IGMPv3 Membership Report 报文，没有 Report 报文抑制机制。
组成员探测机制
在 IGMPv3 中，具备组成员离组机制，所以无需特意来探测组内是否存在成员。
组成员离组机制
1）IGMPv3 没有专门的成员离开报文，成员离开需要借助 Membership Report 实现； 2）IGMP Querier 在收到改变源组对应关系的成员关系报告后，会发送 Group-and-[……]
「IGMP」- 报文格式
IGMPv1
Version：IGMP 版本，IGMPv1 值为 1；
Type：报文类型。该字段有以下两种取值： 1）0x1：表示普遍组查询报文（Memebership Query ）； 2）0x2：表示成员关系报告报文（Memebership Report）；
Group Address：组播组地址。 1）在 Memebership Query 中，该字段设为 0； 2）在 Memebership Report 中，该字段为成员加入的组播组地址；
在 IP Layer 中，Memebership Query 与 Memebership Report 均为组播报文，目的地址为 224.0.0.1（所有的设备都要进行响应）。
Memebership Query
Frame 760: 60 bytes on wire (480 bits), 60 bytes captured (480 bits) on interface -, id 0
Ethernet II, Src: HuaweiTe_49:02:cb (00:e0:fc:49:02:cb), Dst: IPv4mcast_01 (01:00:5e:00:00:01)
Internet Protocol Version 4, Src: 192.168.2.254, Dst: 224.0.0.1
Internet Group Management Protocol
[IGMP Version: 1]
Type: Membership Query (0x11)
Reserved: 00
Checksum: 0xeeff [correct]
[Checksum Status: Good]
Multicast Address: 0.0.0.0
Memebership Report
Frame 771: 46 bytes on wire (368 bits), 46 bytes captured (368 bits) on interface -, id 0
Ethernet II, Src: HuaweiTe_5a:28:cc (54:89:98:5a:28:cc), Dst: IPv4mcast_02:02:02 (01:00:5e:02:02:02)
Internet Protocol Version 4, Src: 192.168.2.1, Dst: 239.2.2.2
Internet Group Management Protocol
[IGMP Version: 1]
Type: Membership Report (0x12)
Reserved:[……]
「Network」- IGMP version 3，报文格式
Membership Query
IGMPv3 Query 报文重要字段说明：
Type：报文类型，取值为0x11，IGMPv3的查询报文共有三类（通过其他字段是否有值来区分）： 1）普遍组查询报文（General Query），作用与IGMPv1、IGMPv2中的普遍组查询报文作用一致。 2）特定组查询报文（Group-Specific Query），作用与 IGMPv2 中的特定组查询报文作用一致。 3）特定源组查询报文（Group-and-Source-Specific Query），用于查询该组成员是否愿意接收特定源发送的数据。特定源组查询通过在报文中携带一个或多个 Multicast Source Address 来达到这一目的。
Max Response Code：最大响应时间。成员主机在收到IGMP查询器发送的普遍组查询报文后，需要在最大响应时间内做出回应。
Group Address：组播组地址。在普遍组查询报文中，该字段设为0；在特定组查询报文和特定源组查询报文中，该字段为要查询的组播组地址。
Number of Sources：报文中包含的组播源的数量。对于普遍组查询报文和特定组查询报文，该字段为0；对于特定源组查询报文，该字段非0。此参数的大小受到所在网络MTU大小的限制。
Source Address：组播源地址，其数量受到Number of Sources字段值大小的限制。
Packet Example: General Query
Frame 32: 60 bytes on wire (480 bits), 60 bytes captured (480 bits) on interface -, id 0
Ethernet II, Src: HuaweiTe_49:02:cb (00:e0:fc:49:02:cb), Dst: IPv4mcast_01 (01:00:5e:00:00:01)
Internet Protocol Version 4, Src: 192.168.2.254, Dst: 224.0.0.1
Internet Group Management Protocol
[IGMP Version: 3]
Type: Membership Query (0x11)
Max Resp Time: 10.0 sec (0x64)
Checksum: 0xec5f [correct]
[Checksum Status: Good]
Multicast Address: 0.0.0.0
…. 0… = S: Do not suppress router side processing[……]
「IGMP」- 常用配置
配置命令（Huawei）
使能 IGMP 功能：
[Huawei – GigabitEthernet1/0/0] igmp enable
[Huawei – GigabitEthernet1/0/0] igmp version number // 配置IGMP版本
// 查看接口的IGMP配置和运行信息
<Huawei>display igmp interface
// 查看加入组播组的成员信息
<Huawei>display igmp group
IGMP Snopping
// 使能IGMP snopping功能
[Huawei]igmp-snooping enable
[Huawei-vlan10] igmp-snooping enable
// VLAN下使能IGMP代理功能
[Huawei-vlan10] igmp-snooping proxy
// 1）查看二层组播转发表
<Huawei>display l2-multicast forwarding-table vlan vlan-id
IGMP SSM Mapping
// 在IGMP视图下配置静态SSM映射关系。
[Huawei-igmp] ssm-mapping <group-address> <group-mask> <source-address>
// 在接口下使能IGMP SSM Mapping
[Huawei – GigabitEthernet1/0/0] igmp ssm-mapping enable
// 查看IGMP SSM Mapping静态映射关系
<Huawei>display igmp ssm-mapping[……]
「IGMP」- 协议、扩展、技术
[……]
「IGMP」- 代理、Proxy
问题描述
现网中可能存在一台 IGMP Querier 需要管理大量 Multicast Receiver 的情况，大量 Multicast Receiver 频繁加入/离开组播组时，会产生大量的 Membership Query、Membership Report 报文，从而给 IGMP Querier 带来较大的处理压力。
解决方案
通过 IGMP Proxy 功能，能够减少 IGMP Querier 压力；
原理简述
通过 IGMP Proxy 功能： 1）IGMP Proxy 将成员关系报告/离开报文汇聚后，再统一上送给 IGMP Querier； 2）IGMP Proxy 也能够代理 IGMP Querier 向成员主机发送 Query 报文，维护组成员关系，基于组成员关系进行组播转发； 3）从本质上将，IGMP Proxy 的功能类似于 IGMP Querier，对报文信息进行处理后，再发送给 IGMP Querier 以减缓压力； IGMP Proxy 通常被部署在 IGMP Querier 和 Multicast Receiver 间的三层设备上。
概念术语
接口类型
为了实现以上功能，IGMP Proxy 定义两类接口： 1）主机接口（Host Interface）：IGMP Proxy 设备上配置 IGMP Proxy 功能的接口，该接口连接 IGMP Querier； 2）路由器接口（Router Interface）：IGMP Proxy 设备上配置 IGMP 功能的接口，该接口连接 Multicast Receiver；
这两类接口与我们理解中的相反（主要看它代表的什么）：
成员加组机制
原理简述
IGMP Proxy 减少 Membership Reportt 的工作机制如下： 1）Router Interface 作为 IGMP 接口，对下呈现为 IGMP Querier，发送 Query 报文，处理 Report 报文，形成 IGMP 表项，并将 Report 从 Host Interface 发送给的 IGMP Querier； 2）当新用户加入同个组播组时，IGMP Proxy 不会再向 IGMP Querier 反馈 Report 报文，因此减少 IGMP Querier 接收的 Report 报文数量。
细节说明
IGMP Proxy 收到某组播组的 Report 报文后，会在 IGMP Group Table 中查找该组播组： 1）如果找到相应的组播组，IGMP Proxy 就不需要向 IGMP Querier 发送 Report 报文； 2）如果没有找到相应的组播组，IGMP Proxy 会向 IGMP Querier[……]
「IGMP」- SSM Mapping
问题描述
现网中存在部分只能运行 IGMPv 1与 IGMPv2 的老旧终端，在部署 SSM 模式的组播时，由于 IGMPv1 与 IGMPv2 报文中无法携带 Muticast Source 信息，因此无法使用 SSM 模式的组播网络。
解决方案
IGMP SSM Mapping，通过静态的将 Multicast Source 与 Multicast Group 进行绑定，使得 IGMPv1 与 IGMPv2 的组成员也能接入SSM组播网络。
注意事项：无论使用 IGMPv1、IGMPv2、IGMPv3加入SSM组播组，SSM Multicast Group 的地址依然是232.0.0.0~232.255.255.255。
原理简述
1）在 IGMP Querier 上，静态配置 SSM Mapping 规则； 2）根据收到 IGMP Membership Report 中的 Multicast Group 信息，并结合 SSM Mapping 关系，生成 IGMP Routing Table 信息；
在配置 SSM Mapping 规则后，当 IGMP Querier 收到来自成员主机的 IGMPv1 或 IGMPv2 Membership Report 报文时，首先检查该报文中所携带的 Multicast-Group，然后根据检查结果的不同分别进行处理： 1）如果 Multicast-Group 在 ASM 地址范围内，则只提供 ASM 服务。 2）如果 Multicast-Group 在 SSM 地址范围内（缺省情况下为232.0.0.0～232.255.255.255）： —- 如果路由器上没有 Multicast-Group 对应的 SSM Mapping 规则，则无法提供 SSM 服务，丢弃该报文。 —- 如果路由器上包含 Multicast-Group 对应的 SSM Mapping 规则，则依据规则将报告报文中所包含的 (*, G) 信息映射为 (G, INCLUDE, (S1, S2…)) 信息，提供 SSM 服务。
IGMP SSM Mapping 不处理 IGMPv3 的 Report 报文。
为了保证同一网段运行任意版本IGMP的主机都能得到SSM服务，需要在与成员主机所在网段相连的组播路由器接口上运行 IGMPv3 协议；[……]
「IGMP」- Snooping
问题描述
当组播数据从最后一跳路由器发往组播组成员时，往往会经过交换机。由于组播数据的 DST-MAC-Address 为 Multicast MAC Address，默认情况 交换机将泛洪此类数据帧，有可能导致不同组的组播流量会被别组的成员接收。
为什么交换机不会学习 Multicast-MAC-Address？由于组播报文的目的地址为组播组地址，通过映射得到 Multicast-MAC-Address 的，在二层设备上多个接口会出现相同的 MAC Address，这与单播 MAC Address 学习机制冲突。如果增加对这类 MAC Address 学习，会增加设备研发的技术难度（一个问题通常有很多方案，但是历史的总总原因选择了我们现在看到的决断。无需过于纠结，只要知道现在这个东西是这个样子的就好了）。因此组播报文就会在所有接口进行广播，和它在同一广播域内的组播成员和非组播成员都能收到组播报文。
这样不但浪费了网络带宽，而且影响了网络信息安全。
解决方案
IGMP Snooping 功能可以控制组播流量在以太网的泛洪范围，实现组播数据在数据链路层的转发和控制，避免不同组的组播流量被别组成员接收。
原理简述
当配置 IGMP Snooping 特性后，二层组播设备可以侦听和分析组播用户和上游路由器间的 IGMP 报文，根据这些信息建立二层组播转发表（L2-Multicast-Forward-Table），控制组播数据报文转发，这样就防止了组播数据在二层网络中的广播。
组播转发表（L2-Multicast Forward-Table）
二层组播转发表项中存在两类接口： 1）路由器端口（Router Port）：二层组播设备上朝向三层组播设备（DR或IGMP查询器）一侧的接口，二层组播设备从此接口接收组播数据报文。 2）成员端口（Member Port）：又称组播组成员端口，表示二层组播设备上朝向组播组成员一侧的端口，二层组播设备往此接口发送组播数据报文。
<Huawei>display igmp-snooping port-info vlan 1
———————————————————————–
(Source, Group) Port Flag
Flag: S:Static D:Dynamic M: Ssm-mapping
———————————————————–[……]
「PIM」- Protocol Independent Multicast
问题描述
在组播网络中，需要形成组播分发树，以保证转发路径无环，无次优路径且无重复包。
解决方案
PIM（Protocol Independent Multicast，协议无关组播）协议主要作用是生成 Intra-AS Multicast Distribution Tree（域内组播分发树）。
PIM 称为协议无关组播。协议无关，指的是与单播路由协议无关，即 PIM 不需要维护专门的单播路由信息，只要有可用的单播路由即可。还是那句话，组播不能独立运行，而是需要在单播网络基础上运行。
作为组播路由解决方案，它直接利用单播路由表的路由信息，对组播报文执行 RPF 检查，检查通过后创建 Multicast Routing Table，从而转发组播报文。[……]
「PIM」- 概念、术语
组播分发树的形成模式
目前在实际网络中，PIM 主要有两种模式： 1）PIM-DM（PIM Dense Mode，PIM 密集模式） ； 2）PIM-SM（PIM Sparse Mode，PIM 稀疏模式） ，根据组播服务模型又能分为： —- PIM-SM（ASM）：为任意源组播，来建立组播分发树。 —- PIM-SM（SSM）：为指定源组播，来建立组播分发树。
PIM Dense Mode
模型分类：ASM
适用场景：主要用在 组成员较少、相对密集 的组播网络中；
工作机制：该模式建立 Distribution Tree 的基本思路是 扩散-剪枝：将组播流量全网扩散，然后剪枝没有组成员的路径，最终形成组播分发树。
PIM Sparse Mode（ASM）
模型分类：ASM
适用场景：主要用在 组成员较多、相对稀疏、分布广泛的大型网络 的组播网络中；
工作机制：采用接收者主动加入的方式建立组播分发树，需要维护RP、构建RPT、注册组播源。该模式建立组播分发树的基本思路是先收集组成员信息，然后再形成组播分发树。使用 PIM-SM 不需要全网泛洪组播流量，对现网的影响较小，因此现网多使用 PIM-SM 模式。
PIM Sparse Mode（SSM）
模型分类：SSM
适用场景：适合网络中的用户预先知道组播源的位置，直接向指定的组播源请求组播数据的场景
工作机制：直接在组播源与组成员之间建立SPT，无需维护RP、构建RPT、注册组播源
组播分发树的结构种类
通过 PIM 形成的组播分发树主要分为以下两种：
SPT（Shortest Path Tree）
以 Multicast Source 为根，组播组成员为叶子的组播分发树称为 SPT（Shortest Path Tree），SPT 又被称为源树。
使用范围：在 PIM-DM 与 PIM-SM 中均有使用。
RPT（RP Tree）
以 RP（Rendezvous Point）为根，组播组成员为叶子的组播分发树称为 RPT（RP Tree），又被称为共享树。流量必须先发往 RP，然后由 RP 向下转发。
使用范围：在 PIM-SM 中使用。
PIM Routing Table
PIM Routing Table 即通过 PIM 建立的组播协议路由表项。
在 PIM Network 中，存在两种路由表项（S 表示组播源，G 表示组播组，* 表示任意）： 1） (S, G) 路由表项主要用于在PIM网络中建立 SPT。对于PIM-DM网络和PIM-SM网络适用。 2） (*, G) 路由表项主要用于在PIM网络中建立 RPT。[……]
「PIM」- 报文格式（Multicast，组播）
目前常用版本是 PIMv2，PIM 报文直接封装在 IP 中： 1）协议号：103 2）组播地址为：224.0.0.13[……]
「Multicast」- PIM-Dense Mode
问题描述
解决方案
在形成 SPT 过程中，PIM-DM 将进行 邻居发现（Neighbor Discovery）、扩散（Flooding）、断言（Assert）、剪枝（Prune）、嫁接（Graft）、状态刷新（State Refresh）机制；[……]
「Multicast」- 概念、术语（PIM Dense Mode）
报文类型
注意 PIM-DM 与 PIM-SM 使用的协议报文类型有所不同；
1）Hello，用于 PIM Neighbor 发现，协议参数协商，PIM Neighbor 关系维护等； 2）Join/Prune（加入/剪枝）：在 PIM 中，Join 及 Prune 报文使用相同的报文格式，但报文载荷中的字段内容有所不同； —- Join 报文用于加入组播分发树； —- Prune 报文则用于修剪组播分发树； 3）Graft（嫁接），用于将设备所在的分支嫁接到组播分发树，其使用单播报文； 4）Graft-ACK（嫁接确认），用于对邻居发送的 Graft 报文进行确认； 5）Assert（断言），用于断言机制； 6）State-Refresh（状态刷新），[……]
「Multicast」- DR，Designated Router（PIM-DM）
在 PIM-DM 中，DR 的作用并不多，唯一需要 DR 的是 IGMP Querier 机制：此时 DR 充当 IGMPv1 Querier；
在 IGMPv1 中，没有 IGMP Querier 选举机制，需要借助 PIM 协议完成 IGMP Querier 选举（实际上是在选举 DR 设备）。
在 IGMPv2 中，引入独立 IGMP Querier 选举机制，所以不再通过 PIM 进行 IGMP Querier 选举。
参考文献
Understanding Designated Routers | Juniper Networks[……]
「Multicast」- 形成组播分发树（PIM Dense Mode）
邻居关系建立（PIM Hello）
邻居发现是形成组播分发树的先决条件，组播转发路径只能在 PIM Neighbor 间建立，通过 PIM Hello 包完成；
邻居关系建立
当路由器的接口激活 PIM 后，接口便周期（30s）发送 PIM Hello 数据包，目的地址 224.0.0.13。当交互 Hello 报文后，组播路由器间就能知道邻居信息，建立 PIM Neighbor 关系；
邻居关系维护
维持邻居关系依靠 PIM Hello 报文，邻居超时时间默认为 105s（标准为 3 倍的间隔时间，即 90 秒；在华为设备中，PIMv1 为 3 倍，即 90 秒，而 PIMv2 为 105 秒）；
如果超时时间内收不到邻居发来的 PIM Hello 报文，则删除邻居关系；
分发树的形成
PIM-DM 首次形成组播分发树主要依赖：扩散机制、剪枝机制、断言机制： 1）扩散机制：组播数据包向所有的 PIM Neighbor 泛洪，同时组播路由器产生组播路由表项； 2）断言机制：当组播转发过程中存在多路访问网络，则需要选举出一个组播转发路由器，避免重复组播报文； 3）剪枝机制：如果组播路由器下没有组成员，则将源到该组播路由器的组播转发路径剪枝； 4）DR 选举机制：通过 PIM Hello 进行 DR 选举，以负责流量的转发；
扩散机制
Multicast Source 发送的组播报文会在全网内扩散； 当 PIM Router 接收到组播报文，先进行 RPF 检查，通过后会在 PIM Router 上创建（S，G）表项，然后会向所有 PIM Neighbor 发送；
扩散过程如下：
PIM-DM 形成的（S，G）表项有老化时间（默认 210s），如果老化时间超时前没有收到新的组播报文，则删除（S，G）表项；
扩散机制会周期性（默认180s）全网扩散组播数据，周期性扩散的主要目的是探测是否有新成员加组，但是由于全网扩散组播数据会浪费大量带宽，所以现在的组播网络一般使用 状态刷新机制、嫁接机制 来实现周期性全网扩散感知新成员加组的目的；
断言机制（Assert）
问题描述： 在网段（MA Network）中，当有多个相连的 PIM Router 向该网段转发组播报文时，需要保证只有一个 PIM Router 向该网段转发组播报文；
解决方案： 通过 Assert（断言）机制，其选举规则，将决定 Multicast Router 的转发行为： 1）获胜一方的下游接口称为 Assert Winner，将负责后续对该网段组播报文的转发； 2）落败一方的下游接口称为 Assert Loser，后续不会对该网段转发组播报文，PIM Router 也会将[……]
「Multicast」- PIM-Dense Mode 报文格式
PIM Hello
在 PIM Hello 中，携带多项 PIM 协议报文参数，主要用于 PIM Neighbor 间的 PIM 协议报文的控制。
具体如下： 1）DR_Priority：表示各路由器接口竞选DR的优先级，优先级越高越容易获胜。 2）Holdtime：表示保持邻居为可达状态的超时时间。如果在超时时间内没有收到PIM邻居发送的Hello报文，路由器则认为邻居不可达。 3）LAN_Delay：表示共享网段内传输 Prune 报文的延迟时间。 4）Neighbor-Tracking：表示邻居跟踪功能。 5）Override-Interval：表示 Hello 报文中携带的否决剪枝的时间间隔。
Frame 2: 76 bytes on wire (608 bits), 76 bytes captured (608 bits) on interface -, id 0
Ethernet II, Src: HuaweiTe_3e:77:c4 (00:e0:fc:3e:77:c4), Dst: IPv4mcast_0d (01:00:5e:00:00:0d)
Internet Protocol Version 4, Src: 10.0.45.5, Dst: 224.0.0.13
Protocol Independent Multicast
0010 …. = Version: 2
…. 0000 = Type: Hello (0)
Reserved byte(s): 00
Checksum: 0x2720 [correct]
[Checksum Status: Good]
PIM Options: 5
Option 1: Hold Time: 105
Option 19: DR Priority: 1
Option 20: Generation ID: 3401703534
Option 2: LAN Prune Delay: T = 0, Propagation Delay = 500ms, Override Interval = 2500ms
Option 21: State-Refresh: Version = 1, Interval = 60s
PIM Assert
Frame 34: 60 bytes on wire (480 bits), 60 bytes captured (480 bits) on interface -, id 0
Ethernet II, Src: HuaweiTe_1b:76:bc (00:e0:fc:1b:76:bc), Dst:[……]
「Network」- 组播，Multicast，常见问题处理
配置命令（Huawei）
常用命令
<Huawei> display pim interface
<Huawei> display pim neighbor
// 查看更多详细信息
<Huawei> display pim fsm
简单实验（PIM-Dense Mode）
配置：
// 路由器的互联接口
[Huawei] multicast routing-enable
[Interface] pim dm
// 在接收端的路由器
[Huawei] multicast routing-enable
[Interface] pim dm
[Interface] igmp enable # igmp static-group 239.1.1.1
// 注意事项
// 1）设备设备都要正确配置，否则组播流量是不会下发的。比如，如果没有终端加入组播组，则组播流量不会下发。
// 2）在下游接口中，如果单纯开启 IGMP 而没有开启 pim dm 指令，那生成的 PIM 路由将无法学习到下游接口，则无法下发流量；
查看：
// 查看路由表 以及 RPF 信息
<AR1>display multicast routing-table
(Empty)
<AR1>display pim routing-table
(Empty)
<AR1>display multicast rpf-info 192.168.1.2
VPN-Instance: public net
RPF information about source: 192.168.1.2
RPF interface: GigabitEthernet0/0/0
Referenced route/mask: 192.168.1.0/24
Referenced route type: unicast
Route selection rule: preference-preferred
Load splitting rule: disable
…
通过 eNSP 支持的 VLC 来播放视频，并在接收端查看视频……
查看：
<AR1>display multicast routing-table
Multicast routing table of VPN-Instance: public net
Total 1 entry
00001. (192.168.1.2, 239.2.2.2)
Uptime: 00:00:16[……]
「Multicast」- PIM-Sparse Mode（ASM）
问题描述
PIM-DM 模型使用“扩散-剪枝”形成组播分发树的原因是：在组播网络中，大部分 Multicast Router 无法得知组成员的位置，所以通过这种流量分发的方式来检测 Multicast Receiver 的存在；
在中大型组播网络中，由于网络较大，如果使用 PIM-DM 会遇到组多问题： 1）网络冲击：使用“扩散-剪枝”方式需要全网扩散组播报文，对于网络有一定冲击； 2）资源浪费：所有组播路由器均需要维护组播路由表，即使该组播路由器无需转发组播数据； 3）效率不高：对于组成员较为稀疏的组播网络，使用“扩散-剪枝”形成组播分发树的效率不高；
解决方案
原理简述
PIM-SM（ASM）模型形成组播分发树的方法是： 1）将 Multicast Receiver 的位置事先告知 Rendezvous Point（RP，汇聚点），形成 RPT（RP Tree）； 2）Multicast Source 在发送组播数据时，组播网络先将组播数据发送至RP，然后由 RP 再将组播数据转发给组成员； 3）对于部分次优的组播转发路径，PIM-SM（ASM）能自动优化为最优路径（SPT）；
特性说明
通过PIM-SM（ASM）模式形成组播分发树有如下好处： 1）只有组播转发路径上的 Multicast Router 需要维护组播路由表； 2）通过 RP 可以让所有 Multicast Router 获知组成员的位置； 3）避免“扩散-剪枝”机制，提高组播分发树的形成效率；
参考文献
PIM-SM (ASM Model) – AR500, AR510, AR531, AR550, AR1500, and AR2500 V200R009 CLI-based Configuration Guide – IP Multicast – Huawei[……]
「Multicast」- PIM-Sparse Mode，概念，术语
报文类型
Hello：用于 PIM Neighbor 发现，协议参数协商，PIM Neighbor 关系维护等；
Register（注册）：用于事先源的注册过程。这是种单播报文，在源的注册过程中，组播数据被 First-Hop Router 封装在单播注册报文中发往 RP；
Register-Stop（注册停止）：RP 使用该报文通知 First-Hop Router 停止通过注册报文发送组播流量；
Join/Prune（加入/剪枝）：Join 报文用于加入组播分发树；Prune 报文则用于修剪组播分发树；
Assert（断言）：用于断言机制。在 SM 中，当成员注册时，报文只会有一条路径，所以流量也在该流经上转发，所以很少产生 Assert 报文；
Bootstrap（自举）：用于 BSR 选举。另外 BSR 也使用该报文向网络中扩散 C-RP（Candidate-RP，候选 RP）的汇总信息；
Candidate-RP-Advertisement（候选 RP 通告）：C-RP 使用该报文向 BSR 发送通告，报文中包含该 C-RP 的网络地址及优先级等信息；[……]
「Multicast」- DR，Designated Router（PIM-SM）
问题描述
在 源端网络 或 成员端网络 中，有可能有多台组播路由器转发组播流量，从而造成重复组播报文的问题。
解决方案
PIM DR（Designated Router）是源端网络或者成员端网络的唯一组播转发者，由于不存在别的组播转发路由器就避免重复组播报文的问题。
源端网络的 DR 称为 Source-DR； 成员网络的 DR 成为 Reveiver-DR；
对于成员端网络，如果有多台组播路由器，则组播路由器的下行接口需要同时开启 IGMP 与 PIM 协议；
选举位置
在 MA Network 中，在互联接口间进行 DR 的选举，即：某台 Router 在某个接口上是 DR，但是在另个接口上不一定是 DR；
选举机制
DR 选举机制与 PIM-DM 中的 DR 选举机制一致： 1）比较 PIM Hello 报文的 DR Priority 字段（默认为 1，越大越优）； 2）如果（1）相同，再比较路由器的 IP Address（大的，获胜）；
当 DR 出现故障后，邻居路由器间会重新选举 DR。
参考文献
Understanding Designated Routers | Juniper Networks[……]
「Multicast」- PIM-Sparse Mode, Rendezvous Point
RP（Rendezvous Point，汇聚点）为网络中一台重要的 PIM Router ，用于处理源端 DR 注册信息及组成员加入请求。在网络中的所有 PIM Router 都必须知道 RP 的地址，类似于一个供求信息的汇聚中心。
配置 RP 设备
通过以下方式配置 RP： 1）Static RP：在网络中的所有 PIM Router 上配置相同的 RP 地址，静态指定 RP 的位置。 2）Dynamic RP：通过选举机制在多个 C-RP（Candidate-RP，候选RP）间选举出 RP；
Static RP 或 Dynamic RP，在设置时均能够指定该 RP 为哪些 Multicast Group 提供服务。但是，注意，同个 Multicast Group 必须指定相同的 RP 设备（即地址相同），所以同个 Multicast Group 无法使用两个 RP 进行负载分担；
Static RP
静态 RP 是手动指定的，需要在每台设备上配置静态 RP 地址；
Dynamic RP
动态选举 RP 会涉及两类角色： 1）C-BSR（Candidate-Bootstrap Router）：参与 BSR 竞选，得到唯一的 BSR 设备； 2）C-RP（Candidate-RP）：参与 RP 竞选，得到唯一的 RP 设备；
选举过程概述
1）C-BSR 通过竞选能选举出一个唯一的 BSR；（每 60s 发送一次报文） 2）C-RP 将自身信息发送给 BSR，使用单播报文，其中包含该 C-RP 服务的 Multicast Group； 3）BSR 收集 C-RP 的信息并形成 RP-Set 信息，BSR 通过 PIM 报文将 RP-Set 信息扩散给所有 PIM Router； 4）PIM Router 收到 RP-Set 消息后，根据 RP 选举规则选举出合适的 RP。
BSR Election Rules
BSR 竞选规则如下： 1）Priority 较高者获胜（Priority 数值越大优先级越高）。 2）如果优先级相同，IP Address 较大者获胜。
RP Election Rules
RP竞选规则如下： 1）与用户加入的组地址匹配的 C-RP 服务的组范围掩码最长者获胜（每个 RP 能够选择其要处理的组播地址范围，类似网络前缀）。 2）如果以上比较结果相同，则 C-RP Priority 较高者获胜（优先级数值越小优先级越高）。 3）如果以上比较结果都相同，则执行 Hash 函数，计算结果较大者获胜。 4）如果以上比较结果都相同，则 C-RP 的 IP Address 较大者获胜。[……]