YL_组播_组播基础概述、地址结构、原理及数据包转发
组播基础概述
一、组播定义
1、 OSPF的DR和BDR报文组播
2、 生活中常见的组播应用：电视、视频、收音机
二、组播概述
1、 前言：IP组播技术实现了IP网络中点到多点的高校数据传送，能够有效地节约网络宽带、降低网络负载，在实时数据传送、多媒体会议、数据拷贝、游戏和方针等诸多方面有广泛的应用。
2、 培训目标：
了解什么是组播及组播的地址结构
了解组播的转发流程
了解源路径树以及共享树等相关概念
3、 单播特点
传送同一份信息给多个接收者，网络中传输的信息量和需求该信息的用户数成正比
4、 广播特点
系统把信息传送给网络中的所有用户，不管他们是否需要，任何用户都会接受到广播来的信息，信息安全性和有偿服务得不到保障。
当同一网络中需求该信息的用户量很小时，网络资源利用率将非常低，宽带浪费严重。
5、 组播特点
解决了网络中用户数量不确定的问题
一份信息，多个接收者
相同的组播数据流在每一条链路上最多仅有一份
6、 组播的优势
提高效率：降低网络流量、减轻硬件负荷
优化性能：减少冗余流量、节约网络带宽、降低网络负荷
分布式应用：使多点应用成为可能
7、 组播的应用
多媒体
培训、联合坐月场合的通信
数据仓库、金融应用（股票）
任何的“但到多”数据发布应用
8、 组播的优势和应用
从服务器角度：减轻服务器压力，用户数目的增加对server无影响
从传输网络角度：减少冗余流量，网络中同一链路上同样的组播数据只有一份
从应用角度：使多点应用成为可能
9、 组播的劣势
组播是基于UDP的
尽力而为
没有拥塞避免机制
报文重复
报文失序
三、组播地址结构
1、 组播地址
一个组播就是一个IP地址，不表示具体的主机，而是表示一系列系统的集合；主机加入某个组播组即声明自己接收目的为某个IP地址的报文。根据IANA规定，组播报文的目的地址使用D类IP地址，D类IP地址不能出现在IP报文的源IP地址字段里。
IP组播地址：
224.0.0.0—239.255.255.255
“D”类地址空间
第一个字节的高四位=“1110”
2、 组播IP模型分类
ASM (any-source Multicast)
SFM (Source-Filtered Multicast)
SSM (Source-Specific Multicast)
3、 组播IP地址分类
永久组地址
IANA为路由协议预留的组播地址，用于表示一组特定的网络设备（也陈伟保留组播组）
224.0.0.5 OSPF路由器
永久地址保持不变，组成员的数量可以是任意的，甚至可以为零。
临时组地址
为用户组播组临时分配的IP地址，组成员的数量一旦为零，即取消。
224.0.0.0～224.0.0.255 为路由协议预留的永久地址
224.0.1.0-231.255.255.255
233.0.0.0~238.255.255.255 用户可用的ASM临时组地址，全网范围内有效
232.0.0.0~232.255.255.255 用户可用的SSM临时组地址，全网范围内有效
239.0.0.0~239.255.255.255 用户可用的ASM临时组地址，仅在特定的本地管理域内有效，又称为本地管理组播地址
永久组播IP地址：
224.0.0.0~224.0.0.255：仅供本地网段上的网络协议使用，不会被路由器转发出去（即使TTL很大）
224.0.0.1-子网内所有终端系统(包括主机和路由器)
224.0.0.2-子网中所有组播路由器
224.0.0.4-所有DVMRP路由器（已经处于淘汰的局势）
224.0.0.13-所有PIM路由器
224.0.0.5，224.0.0.6，224.0.0.9，224.0.0.10used by unicast routing protocols
临时组播IP地址：
临时地址，短暂分配
全局分为：224.0.1.0-238.255.255.255
-224.0.1.0-224.0.1.255此部分为其他网络协议预留
-224.2.X.X通常在MBONE应用中使用
本地有限范围：239.0.0.0/8-“private IP multicast addresses ”
RFC-2365（私有）
-Site-local scope：239.253.0.0/16
-Organization-local scope:239.192.0.0/14
域间组播IP地址：
域间组播地址分配
Group range：233.X.X.0-233.X.X.255
在中间两个字节插入AS号码（X.X）
剩余低8bit作为域内组地址的分配
GLOP Addressing in 233/8
SSM组播IP地址：
专门用于全球范围内已知源和特定源分发树（across domains）
Group range：232.0.0.0/8
Defined in IETF RFC3569
An Overview of source-specific Multicast（SSM）
4、 组播MAC地址
组播MAC地址与单播MAC地址的区别
就以太网而言，IP组播帧都使用以0x0100.5Exx.xxxx的24位前缀开始的MAC层地址。
IP地址到MAC地址的映射
需要将组播IP地址映射到组播MAC地址
组播MAC地址的高24bie位0x01005e，MAC地址的低23bit位组播IP地址的低23bit。
映射导致的问题
存在当第3层IP地址映射成第2层MAC地址时导致32:1的地址不明确问题
组播基本原理
一、组播基本原理
1、组播相关协议
组播协议包括用于主机注册的组播组管理协议，用于组播选路转发的组播路由协议。
2、组播分发树
什么是分发树？
用来描述IP组播报文在网络中经过的路径
组播分发树的两个基本类型：
源路径树：以组播源作为树根，将组播源到每一个接收者的最短路径结合起来构成的转发树。
共享树：使用放在网络中的某些节点的单独的公用根。根据组播路由协议，这个根常被称为回合点（RP）或核心，因此，共享树也可以称为RPT。
3、源路径树
以组播源作为树根，将组播源到每一个接收者的最短路径结合起来构成的转发树。每一个组播源与接收者之间建立一颗独立的SPT（shortest path tree）
组播路由表项：（S,G）iif，oiflist
S：源地址 G：组地址 iif：入接口 oiflist：出接口列表
4、共享树
共享树（RPT）以网络上某特定节点为公用根。在组播路由协议中，这个根被称为汇聚点（Rendezvous Point，RP），因此，共享树也可以称为RPT。
对应某个组，网络中只有一个树。
共享树组播表项：
（*，G），iif，oiflist
*：任何源地址 G：组地址 iif：入接口 oiflist：出接口列表
5、不同分发树的比较
源路径树（SPT）
路径最优，延迟最小，占用内存较多
共享树（RPT）
路径不是最优的，引入额外的延迟，占用内存较少
二、组播数据转发
组播路由和单播路由是相反的
单播路由关心数据报文要到哪里去。
组播路由关心数据报文从哪里来。
组播路由使用“反向路径转发”机制（RPF,Reverse Path Forwarding）
1、 反向路径转发RPF
什么是RPF？
路由器接收到组播数据报文后，只有确认这个数据报文是从自身连接到组播源的接口上收到的，才进行转发，否则丢弃。
RPF检查
在单播路由表中查找到组播报文源地址的路由
如果该路由的出接口就是组播报文的入接口，RPF检查成功，该接口被称为RPF接口
否则RPF检查失败，丢弃报文
注意：当数据包来的时候才发生RPF检查，在做RPF检查之前要找到RPF邻居。
RPF举例：
