多播理论

IP组播基本概念
1、组播组

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。

2、组播组成员

所有加入某组播组的主机便成为该组播组的成员。组播组中的成员是动态的，主机可以在任何时刻加入或离开组播组。组播组成员可以广泛地分布在网络中的任何地方。

3、组播源

信息的发送者称为“组播源”，组播组地址为目的地址。一个组播源可以同时向多个组播组发送数据，多个组播源也可以同时向一个组播组发送报文。组播源通常不需要加入组播组。

4、组播设备

支持三层组播功能的路由器或交换机。组播设备不仅能够提供组播路由功能，也能够在与用户连接的末梢网段上提供组播组成员的管理功能。

5、IP组播服务模型

组播服务模型的分类是针对接收者主机的。组播源发出的组播数据中总是以组播源自己的IP地址为报文的源地址，组播组地址为目的地址。而接收者主机接收数据时可以对源进行选择，因此产生了任意源组播ASM（Any-Source Multicast）和指定源组播SSM（Source-Specific Multicast）两种服务模型。这两种服务模型使用不同的组播组地址范围。ASM模型的组播组地址范围为224.0.1.0～231.255.255.255或233.0.0.0～238.255.255.255。SSM模型的组播组地址范围为232.0.0.0～232.255.255.255。

6、IPv4组播MAC地址

以太网传输IPv4单播报文的时候，目的MAC地址使用的是接收者的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，即IPv4组播地址映射到链路层中的地址。

IANA规定，IPv4组播MAC地址的高24位为0x01005e，第25位为0，低23位为IPv4组播地址的低23位，如图2所示。根据映射关系，IPv4组播地址的后28bit中只有23bit被映射到MAC地址，因此丢失了5bit的地址信息，直接结果是有32个IPv4组播地址映射到同一MAC地址上。

7、IPv4组播协议

在IP组播传输模型中，发送者不关心接收者所处的位置，只要将数据发送到约定的目的地址，剩下的工作就交给网络去完成。网络中的组播设备必须收集接收者的信息，并按照正确的路径实现组播报文的转发和复制。在组播的发展过程中，形成了一套完整的协议来完成此任务。

因特网组管理协议IGMP（Internet Group Management Protocol）
协议无关组播PIM（Protocol Independent Multicast）
组播源发现协议MSDP（Multicast Source Discovery Protocol）
IGMP Snooping & IGMP Snooping Proxy

8、PIM路由表项

PIM路由表收录所有PIM路由表项，并下发到组播转发表中，由转发表项直接指导组播消息转发。PIM协议中存在两种转发表项：（S，G）和（*，G）。S表示组播源，G表示组播组，*表示任意组播源。

•（S，G） 只适用于源地址为S，组地址为G的组播消息。

•（*，G） 适用于任意组播源，组地址为G的组播消息。

PIM设备收到源地址为S，组地址为G的组播消息，且通过RPF检查的情况下，按照如下的规则转发：

•如果存在（S，G） 表项，则由（S，G）表项指导消息转发。

•如果不存在（S，G） 表项，则先依照（*，G）表项创建（S，G）表项，再由（S，G）表项指导消息转发。

PIM路由表项中用于指导转发的内容包括：组播源地址、组播组地址、上游接口、上游邻居和下游接口列表。组播消息从唯一的上游接口到达，从一个或多个下游接口发送出去。