1、1,第6章 多播和Internet组管理协议IGMP,2,主要内容,多播概念 Internet组管理协议(IGMP) IGMP作用 隧道技术 IGMP工作原理 IGMP报文 多播路由选择,3,单播：从一个主机发送数据到另一台主机 多播：从一个主机发送数据到多台主机 广播：从一个主机发送数据到网上的所有主机许多硬件技术提供向多个目的主机发送分组的机制。 硬件广播： 多数硬件广播都是通过指定一个广播地址来实现的（例如以太网卡指定48位全1为广播地址），硬件能识别广播地址并接收（当然也能识别本机地址）。,6.1.1 以太网多播,4,硬件多播： 一些硬件支持多播。典型的机制是保留一些地址集作为多播地址
2、，每一组机器分配一个多播地址，每台机器能识别其所在的多播组的多播地址，这样只有在组中的机器才会接收以此多播地址为目的地址的多播分组。单播是多播的特例，即一个多播组只有一个主机。以太网用最高的8位组中的低4位来区分是单播还是多播， 全0为单播，(00.00.00.00.00.00)16进制 全1为多播，(01.00.00.00.00.00)16进制 IP多播是硬件多播在网络层的抽象,5,6.1.2 IP多播,IP多播允许一个源站与一组目的站的通信，但是最主要的区别在于该组目的站可以位于互联网上的任意物理网络上，这一组目的站称为多播群组(multicast group)，或简称群组。,6,IP多播
3、地址（D类地址）和端口号分配是一样的，也分为两类： 由Internet授权组织分配，这种组总是存在的，即使某一时期组内没有成员。永久分配的 另一类为临时使用的多播组，在需要时创建，成员数为0后撤销。一个多播地址标识一个多播组，每一台机器可以动态地加入或退出一个多播组。TCP/IP定义了IP多播寻址、主机如何发送和接收多播数据报、路由器如何决定网络中的多播组成员。,7,IP多播地址,IP多播地址由D类IP地址标记。地址的最高四位为“1110”；范围224.0.0.0239.255.255.255。 D类IP地址又进行了划分。,8,IP多播特征,转发IP多播分组需要特殊的多播路由器。 群组地址。每
4、个群组有唯一的D类地址。 动态群组成员。一个站点可在任何时候加入或退出一个群组。一个站点可以是多个群组成员。 成员和传输。任意站点都可以向任何群组发送IP分组，群组成员只用于确定站点是否接收发往群组的IP分组。 交付机制。IP多播与其它IP分组交付使用同样的尽最大努力交付机制。 底层硬件使用。如果底层网络支持硬件多播，则可以使用硬件多播发送IP多播。如果硬件不支持多播，则使用广播或单播来实现IP多播。,9,6.1.3 使用以太网多播实现IP多播,10,同一物理网络：通过IP多播地址到硬件多播地址的直接映射而实现。 跨越多个物理网络的多播则需要多播路由器的参与： 首先主机需要把其成员状态报告给本
5、地多播路由器 然后本地路由器和其他多播路由器之间交换各自网络中主机的组成员状态，以实现多播路由。其中主机把成员状态向本地多播路由器报告就需要使用网际组管理 协议（Internet Group Management Protocol）。多播路由器 之间交换主机的组成员状态使用距离矢量多播路由协议（Distance Vector Multicast Routing Protocol）。,11,6.2 Internet组管理协议(IGMP),IGMP作用 隧道技术 IGMP工作原理 IGMP报文,12,IGMP协议的作用,Internet组管理协议：用于多播路由器和实现多播的站点之间进 行群组成员关
6、系的通信。 主机动态加入或退出某个IP多播群组 主机通知本地多播路由器 多播路由器和主机之间使用IGMP传递群组成员信息 本地多播路由器询问组状态 IGMP通过IP数据报来携带报文,13,多播路由器路由表包含了路由器的各个端口及在端口所对应的子网上都有哪些组的成员。当路由器接收到某个组G的数据报文后，只向那些有G的成员的端口上转发数据报文。 一个主机通过组地址和接口来识别一个多播组。主机必须保留一个表，表中包含了所有进程及相关的多播组的信息，该表称为群组成员关系表。 群组成员关系表是表项的集合。,路由表及成员关系表的概念,14,多播路由器的作用,多播路由器确定本地网络上有一个或多个主机已经加入
7、了某个多播群组。 本地多播路由器通知其他多播路由器。 建立多播路由。,多播路由器的作用是完成多播数据报的转发工作。,15,多播路由器与IP多播中的隧道技术,多播路由器的作用是完成多播数据报的转发工作 实现方法： 专用多播路由器 在传统路由器上实现多播路由的功能,16,当IP多播分组在传输的过程中遇到有不支持多播协议的路由器或网络时，就要采用隧道（tunneling）技术 。,17,多播路由器负责把多播分组分发给一个群组中的各个成员。主机或路由器都可以是一个群组中的成员。,6.2.1 IGMP工作原理,任何一个多播地址不会同时属于同一个物理网络上的多个多播路由器。,如果有多个多播路由器连接在同一
8、个物理网络上，它 们的多播地址表一定是互斥的。,18,IGMP的工作阶段,主机或路由器加入新的多播群组，IGMP报文发送给群组的多播地址(即向存储着包含群组的多播地址表的站点申请)。本地多播路由器接收报文并向互联网上其他多播路由器传播这个群组成员信息，以建立必要的路由。 本地多播路由器周期性地轮询本地网络上的主机，确定本地群组成员。如果经过若干次轮询后，某个群组中始终没有成员，多播路由器停止向其他多播路由器通告该群组的成员信息。,19,IGMP实现机制,主机与多播路由器之间的所有通信量都使用IP多播。 询问是面向所有群组成员，轮询周期为125秒。 多个多播路由器连接到同一个网络时，它们会迅速而
9、有效地选用一个路由器来轮询主机成员。 主机不会同时响应路由器的IGMP轮询，避免了集中响应造成局部通信量剧增。 每个群组总是只有一台主机对请求报文做出响应。,20,站点加入群组的流程,1、加入一个群组,21,多播路由器删除一个群组MG的流程,2、删除一个群组,22,站点收到多播路由器发送的一般查询报文后的处理流程,3、监视群组成员关系,23,IGMP (Internet Group Management Protocol)类似于ICMP ： 封装在IP分组中进行传输（IP报头协议字段=2，TTL字段=1） 为IP提供服务 ICMP为IP（单播）提供差错信息而IGMP为IP多播传递组状态信息 I
10、GMP报文被封装在IP分组数据中进行传播。作用范围本物理网络。 IGMP有3种类型的报文： 查询报告报文：又分一般查询和特定查询 群组成员关系报告报文 退出群组报告报文,6.2.2 IGMP报文,24,类型：定义了报文的类型，类型之见P113 最长响应时间：定了一查询必须在多长时间内回答，值以十分之一秒为单位。 校验和：在8B的报文上计算。 群组地址：一般查询报告报文中该字段值为0，在特定查询报告报文、群组成员关系报告报文以及退出报告报文中，字段为群组地址（即多播地址）。,IGMPv2报文的格式：,25,答案：,例题：,多播路由器的表中有4个组（W、X、Y和Z），局域网上有3台主机。主机A有3
11、个属于组W的成员，有一个属于组X的成员。主机B有2个属于组W的成员，有1个属于组Y的成员。主机C没有属于任何组的进程。试给出处于监视状态的IGMP报文。,26,6.3 多播路由选择（自学）,多播路由特性 多播路由实现目标 多播转发树 多播路由选择协议,27,6.4 多播应用和发展,多播最主要的问题是缺乏有效的用户管理功能。 认证难 IP多播协议不提供用户认证功能，用户可随意地加入或离开。 计费难 IP多播协议不涉及计费，加上多播源无法得知用户何时加入或离开，也无法统计某时间段到底有多少用户在接收多播内容，因此无法进行准确的计费。 管理难 多播源缺乏有效的管理手段去控制多播信息在网上传递的范围和方向。,
