IP组播路由协议-以太网的组播转发问题

一、以太网的组播转发问题

1、在组播路由器之间使用PIM等协议进行组播邻居关系的建立、维护与组播数据的发送；在组播叶子路由器与成员客户端之间，使用IGMP实现路由器与客户端的动态感知；

2、但在现网中，路由器往往不会直接连接在客户端上，路由器需要先连接路由器，再由 交换机连接客户设备；

3、若组播查询路由器发送组播信息至某个组播地址时，由于交换机的基于MAC地址表的转发原理（在MAC地址表中，若能找到目标MAC地址就是单播，找不到目标MAC地址就是广播），交换机不会学习组播MAC地址，因而来自路由器的组播数据会被交换机泛洪至全网所有客户端，这将导致不同组客户端设备接收到不同组播组的数据；

4、为防止上述问题发生，需要在交换机上开启IGMP Snooping功能；

5、在交换机开启了IGMP Snooping后，交换机从某端口接收到来自组播路由器的普遍组查询时，交换机会将该端口置为路由器端口模式；

6、交换机转发组播路由器的普遍组查询消息，当从其他端口接收到来自客户端的report报告时，则将接收到report报告的端口置为成员端口；

二、IGMP Snooping的工作原理

1、当交换机接收到普遍查询消息后，将端口模式变更为路由器端口，交换机的路由器端口形成后，自动开启一个老化计时器（180s），若在180s内继续收到了来自路由器的普遍查询消息，则复位计时器；

2、当客户端的report报告发送至交换机后，交换机会将接收到report报告的端口模式变更为成员端口，在成员端口形成后，同样开启一个老化计时器（180s），若在180s内继续收到了来自客户端的report报告，则复位该计时器；

3、在交换机上开启了IGMP Snooping功能后，该功能将阻止客户端的成员报告抑制机制，交换机需要接收所有成员客户的report报告，以此来坚持维护其自身的2层组播转发表项；

4、成员端口回复的report报告只会从路由器端口发出，不会转发到其他成员端口下，从而阻止抑制机制；

5、在任意一名成员客户端发送了离开消息后，查询路由器立即发送特定组查询消息，对于开启了IGMP Snooping功能的交换机而言，其端口需要再2s（1s*2=2s）之内接收来自客户端的成员报告，若接收到，则持续维护2层组播表项；若没有接收到，则删除2层组播表项；

三、IGMP SSM Mapping

1、针对IGMPv1与IGMPv2客户端，其发送的成员报告消息中无法携带信源信息，因此IGMPv1 与IGMPv2 客户端无法挑选信源；

2、可以通过在组播路由器上开启IGMP SSM Mapping 功能，令路由器静态的为组播组指定组播源，使IGMPv1 与IGMPv2的客户端也能够从特定的信源接收组播组数据；

3、IGMP SSM Mapping 的工作原理：

        3.1、当开启了IGMP SSM Mapping 功能的组播路由器接收到 Report报告后，其首先检测客户端请求的地址是不是属于 232.0.0.0-232.255.255.255的，若不是，则直接切换为 ASM 模式提供服务；

        3.2、若请求的是属于 232.0.0.0-232.255.255.255 的地址段的组播数据，则路由器检测自身的SSM Mapping表项是否配置对应关系；

        3.3、若没有针对该组播组配置信源的对应关系，则直接丢弃该请求；

        3.4、只有配置了该组播组对应的信源时，查询路由器才会转发该组播报文，根据（S,G）表项；

四、IGMP代理功能

1、若在一个组播环境中存在多个客户端，或存在多个组播流，则查询路由器将会发送很多的查询消息，同时接收很多的 Report 报告消息，大大增加了查询路由器的负担；

2、可以在3层交换机上开启 IGMP Proxy 功能，在开启IGMP Proxy功能后，交换机将能够代替查询路由器向其直连的局域网段发送普遍查询消息；

3、在第一次普遍查询消息发送后，客户端发送 Report报告，交换机会将该报告上传至查询路由器，令路由器转发该组播组数据；

4、若此时有新的成员加入，则新成员向交换机发送 Report 报告，交换机此时无需向查询路由器发送（因为该局域网段哪怕只有1台客户端想接收数据，路由器都必须要继续转发，因此1台客户端与100合客户端，对于查询路由器而言是一样）

5、若一台客户端发送了Leave消息后，开启了IGMP Proxy 功能的交换机会向该局域网发送特定组查询，若接收到了 Report 报告，则无需向查询路由器发送；

6、若交换机发送了特定组查询后的2S 内没有收到 Report 报告，则证明当前局域网络已经没有任何的接收方了，此时才需要报告给查询路由器，通知查询路由器停止该组播组的数据发送

7、在IGMP Proxy 功能中，其定义了2种端口类型：

        7.1、主机接口：面向查询路由器的一方配置为主机接口；

        7.2、路由器接口：面向客户端的一方配置为路由器接口；

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