IP组播思维导图

这是一篇很实用的思维导图。网络工程师、网络专业，IT基础运维中所需要的IP组播知识相关的思维导图，很详细，能满足日常需要。

IP组播

• 1. 组播IP地址
  • 1.1. D类
    • 224.0.0.0-224.0.0.255
      • 为路由协议预留的永久组播地址
    • 224.0.1.0-231.255.255.255 233.0.0.0-238.255.255.255
      • ASM模型临时组播地址
    • 232.0.0.0-232.255.255.255
      • SSM模型组播地址
    • 239.0.0.0-239.255.255.255
      • 本地管理ASM临时组播地址
• 2. 组播服务模型
  • 2.1. 任意源组播ASM
    • 任意发送者均可成为组播源，接收者加入该组后，能够接收发往该组的所有信息
  • 2.2. 指定组播源SSM
    • 客户端可以选择信源
• 3. IGMP协议
  • 3.1. IGMP协议运行在接收端主机用户与相邻的组播路由器间
  • 3.2. 作用
    • 主机侧
      • 通过IGMP协议向路由器通告组成员关系
    • 路由器侧
      • 通过IGMP维护组成员关系（由查询器维护）
  • 3.3. IGMP各版本
    • IGMP V1
      • 报文
        • 普遍组查询报文
        • 成员关系报告报文
          • 加入
      • 工作机制
        • 普遍组查询与响应
        • 响应抑制（同组有一个成员向组播源响应后，其它成员的响应会被抑制）
      • 组成员加入
        • 主机申请加入组
      • V1协议存在问题
        • 组成员静默离开（130秒后，组播源查询时才会知晓成员离开）
        • 查询器依赖组播协议，可能存在多台查询器
    • IGMP V2
      • 工作机制如V1
      • 报文
        • 查询报文
          • 普遍组查询
          • 特定组查询
        • 成员关系报告
          • 加入
          • 离开
      • 改进V1存在的问题
        • 组成员离开主动向网段内组播路由器发送离开消息，查询器通过特定组查询2次后，确认成员离开，就不在向该成员发送消息
        • 查询器选举，通过普遍查询报文，选举IP地址最小的路由器为查询器
    • IGMP V3
      • 报文
        • 查询报文
          • 普遍组查询
          • 特定组查询
          • 特定源查询
            • 询问成员是否要加入
        • 成员报告报文
          • 可以选择加入指定组播
          • 离开
    • 各版本差异
  • 3.4. IGMP Snooping
    • 组播数据在二层中转发被泛洪
      • 网络资源浪费
      • 存在安全隐患
    • 该协议可以实现组播数据在数据链路层转发和控制，在端口启用协议后二层设备会主动监听IGMP
• 4. PIM协议
  • 4.1. 利用单播路由信息，进行组播报文RPF检查，创建组播路由表，转发组播报文
  • 4.2. 需要转发的组播数据
    • 询问各接口所在的网段有无潜在的接收者
    • 接收者需要接收哪些组的信息
  • 4.3. 协议号
    • 103
  • 4.4. PIM v2组播地址
    • 224.0.0.13
      • 现在一般使用v2版本
  • 4.5. PIM组播路由分发树MDT
    • STP最短路径树
      • PIM-DM、PIM-SM
    • RPT共享树
      • PIM-SM
  • 4.6. PIM路由表
    • （S，G）
      • 建立SPT最短路径树，用于PIM-DM，PIM-SM网络
        • S代表指定源，G代表指定组
    • （*，G）
      • 建立RPT共享树，用于PIM-SM网络
        • *代表任意源
    • 一台路由器上可能同时存在以上两种路由表
      • 如同时存在两种，则由（S，G）路由表转发
      • 若只存在（*，G）表，则先转换为（S，G），再由（S，G）转发；先存在RPT在切换至STP
  • 4.7. PIM-DM
    • 原理
      • 采用“推Push模式”转发组播报文，使用泛洪模式主动去询问
    • 作用
      • 建立STP最短路径树
    • 适用环境
      • 接收者密集的网络中
    • 工作机制
      • 邻居发现
        • Hello报文
          • DR选举，作为IGMP v1的查询器，接口IP最大优先
      • 扩散用户剪枝
        • 扩散
          • 首先通过单播进行RPF检查，检查通过，再进行数据下传
        • 剪枝（建立了STP）
          • 当下游节点没有组播接收者，组播路由器就会向上发送Prune消息，通知上游不需要转发组播数据到该端口
          • 3分钟定时器，超时的话，被剪枝的端口重新接收到组播包
      • 状态刷新
        • 刷新剪枝定时器
          • 但是会永远接收不到主动发加组申请的信息，通过嫁接来解决
      • 嫁接
        • 新接收者向路由器发送IGMP Report报文请求加组，路由器就上上游路由器发送Graft嫁接报文，请求恢复组播数据转发，上游收到请求后，会回复Graft Ack
      • 断言Assert
        • 当多个组播路由器向同一网段发送相同的组播数据包时就会触发Assert断言机制
          • 几台发送相同组播录取接收到断言机制后，进行Assert竞选，胜利方进行数据转发，失败方不转发数据，并删除自身相应的（S，G）路由表
  • 4.8. PIM-SM
    • 原理
      • 使用“拉（Pull）模式”转发组播报文，按目的转发，减少泛洪带宽占用
    • 作用
      • 先建立RPT共享树，在学习到组播源地址后切换为STP最短路径树
    • 适用环境
      • 接收者稀疏的网络
    • 汇聚点RP
      • RPT的根节点
      • RPT共享树中的所有组播流量都要经过RP（切换成STP后，就不经过）
      • 所有PIM-SM模式下的路由器都要知道RP位置
      • 可以动态和静态指定
    • RPT建立过程
      • 主机加入某个组播组时，向IGMP发送成员抱告
      • 最后一跳路由器接收侧DR（也就是配置了IGMP协议的路由器）向RP发送（*，G）join消息
      • （*，G）Join消息到达RP过程中，途径的路由器都会生产（*，G）条目
    • 工作机制
      • DR竞选
        • 接收侧DR
        • 组播源侧DR
      • RP发现
      • RTP建立
      • 组播源注册
      • STP切换
      • 断言Assert
  • 4.9. （*，G）和（S，G）路由条目
• 当前网络通信模式
  • 单播（Unicast）
    • 一对一
  • 组播（Multicast）
    • 一对一组
  • 广播（Broadcast）
    • 一对广播域