组播

组播简介

作为一种与单播（Unicast）和广播（Broadcast）并列的通信方式，组播（Multicast）技术能够有效地解决单点发送、多点接收的问题，从而实现了网络中点到多点的高效数据传送，能够节约大量网络带宽、降低网络负载。

利用组播技术可以方便地提供一些新的增值业务，包括在线直播、网络电视、远程教育、远程医疗、网络电台、实时视频会议等对带宽和数据交互的实时性要求较高的信息服务。

三种信息传输方式的比较

1. 单播方式的信息传输

如图1所示，在IP网络中若采用单播的方式，信息源（即Source）要为每个需要信息的主机（即Receiver）都发送一份独立的信息拷贝。

image

图1 单播方式的信息传输

假设Host B、Host D和Host E需要信息，则Source要与Host B、Host D和Host E分别建立一条独立的信息传输通道。

采用单播方式时，网络中传输的信息量与需要该信息的用户量成正比，因此当需要该信息的用户数量较大时，信息源需要将多份内容相同的信息发送给不同的用户，这对信息源以及网络带宽都将造成巨大的压力。

从单播方式的信息传播过程可以看出，该传输方式不利于信息的批量发送。

2. 广播方式的信息传输

如图2所示，在一个网段中若采用广播的方式，信息源（即Source）将把信息传送给该网段中的所有主机，而不管其是否需要该信息。

image

图2 广播方式的信息传输

假设只有Host B、Host D和Host E需要信息，若将该信息在网段中进行广播，则原本不需要信息的Host A和Host C也将收到该信息，这样不仅信息的安全性得不到保障，而且会造成同一网段中信息的泛滥。

因此，广播方式不利于与特定对象进行数据交互，并且还浪费了大量的带宽。

3. 组播方式的信息传输

综上所述，传统的单播和广播的通信方式均不能以最小的网络开销实现单点发送、多点接收的问题，IP组播技术的出现及时解决了这个问题。

如图3所示，当IP网络中的某些主机（即Receiver）需要信息时，若采用组播的方式，组播源（即Source）仅需发送一份信息，借助组播路由协议建立组播分发树，被传递的信息在距离组播源尽可能远的网络节点才开始复制和分发。

image

图3 组播方式的信息传输

假设只有Host B、Host D和Host E需要信息，采用组播方式时，可以让这些主机加入同一个组播组（Multicast group），组播源向该组播组只需发送一份信息，并由网络中各路由器根据该组播组中各成员的分布情况对该信息进行复制和转发，最后该信息会准确地发送给Host B、Host D和Host E。

综上所述，组播的优势归纳如下：

l 相比单播来说，组播的优势在于：由于被传递的信息在距信息源尽可能远的网络节点才开始被复制和分发，所以用户的增加不会导致信息源负载的加重以及网络资源消耗的显著增加。

l 相比广播来说，组播的优势在于：由于被传递的信息只会发送给需要该信息的接收者，所以不会造成网络资源的浪费，并能提高信息传输的安全性；另外，广播只能在同一网段中进行，而组播可以实现跨网段的传输。

PIM协议简介

定义

PIM（Protocol Independent Multicast）称为协议无关组播。这里的协议无关指的是与单播路由协议无关，即PIM不需要维护专门的单播路由信息。作为组播路由解决方案，它直接利用单播路由表的路由信息，对组播报文执行RPF（Reverse Path Forwarding，逆向路径转发）检查，检查通过后创建组播路由表项，从而转发组播报文。

PIM-DM

基本原理

PIM-DM使用“推（Push）模式”转发组播报文，一般应用于组播组成员规模相对较小、相对密集的网络。在实现过程中，它会假设网络中的组成员分布非常稠密，每个网段都可能存在组成员。当有活跃的组播源出现时，PIM-DM会将组播源发来的组播报文扩散到整个网络的PIM路由器上，再裁剪掉不存在组成员的分支。PIM-DM通过周期性的进行“扩散（Flooding）—剪枝（Prune）”，来构建并维护一棵连接组播源和组成员的单向无环SPT（Source Specific Shortest Path Tree）。如果在下一次“扩散-剪枝”进行前，被裁剪掉的分支由于其叶子路由器上有新的组成员加入而希望提前恢复转发状态，也可通过嫁接（Graft）机制主动恢复其对组播报文的转发。

PIM-DM的关键工作机制包括邻居发现、扩散、剪枝、嫁接、断言和状态刷新。其中，扩散、剪枝、嫁接是构建SPT的主要方法。

PIM-SM（ASM模型）

基本原理

在ASM（Any-Source Multicast）模型中，PIM-SM使用“拉（Pull）模式”转发组播报文，一般应用于组播组成员规模相对较大、相对稀疏的网络。基于这一种稀疏的网络模型，它的实现方法是：

•在网络中维护一台重要的PIM路由器：汇聚点RP（Rendezvous Point），可以为随时出现的组成员或组播源服务。网络中所有PIM路由器都知道RP的位置。

•当网络中出现组成员（用户主机通过IGMP加入某组播组G）时，最后一跳路由器向RP发送Join报文，逐跳创建（*，G）表项，生成一棵以RP为根的RPT。

•当网络中出现活跃的组播源（组播源向某组播组G发送第一个组播数据）时，第一跳路由器将组播数据封装在Register报文中单播发往RP，在RP上创建（S，G）表项，注册源信息。

在ASM模型中，PIM-SM的关键机制包括邻居发现、DR竞选、RP发现、RPT构建、组播源注册、SPT切换、断言；同时也可通过配置BSR（Bootstrap Router）管理域来实现单个PIM-SM域的精细化管理。

配置PIM-DM基本功能的组网图

image.png

操作步骤

1. 配置各交换机接口的IP地址和单播路由协议。-

   按照图1

#### 操作步骤

1.  配置各交换机接口的IP地址和单播路由协议。-

    按照[图1](mk:@MSITStore:D:\项目\同盾\运维\文档\CloudEngine_8800&7800&6800&5800系列交换机_V100R006C00_产品文档(chm)\CloudEngine%208800&7800&6800&5800系列交换机%20V100R006C00%20产品文档.chm::/dc/dc_cfg_pim-dm_ipv4_0041.html#dc_cfg_pim-dm_ipv4_0041__fig_01)配置各交换机接口的IP地址和掩码，并配置各交换机之间采用OSPF进行互连，确保网络中各交换机间能够在网络层互通，并且保证它们之间能够借助单播路由协议实现动态路由更新。

    # 配置SwitchA的接口加入VLAN。SwitchB、SwitchC、SwitchD和SwitchE的配置与SwitchA相似，配置过程略。

    <pre class="screen"><HUAWEI> **system-view**
    [~HUAWEI] **sysname SwitchA**
    [*HUAWEI] **commit**
    [~SwitchA] **vlan batch 10 20 30**
    [*SwitchA] **interface 10ge 1/0/1**
    [*SwitchA-10GE1/0/1] **port link-type trunk**
    [*SwitchA-10GE1/0/1] **port trunk allow-pass vlan 10**
    [*SwitchA-10GE1/0/1] **quit**
    [*SwitchA] **interface 10ge 1/0/2**
    [*SwitchA-10GE1/0/2] **port default vlan 20**
    [*SwitchA-10GE1/0/2] **quit**
    [*SwitchA] **interface 10ge 1/0/3**
    [*SwitchA-10GE1/0/3] **port link-type trunk**
    [*SwitchA-10GE1/0/3] **port trunk allow-pass vlan 30**
    [*SwitchA-10GE1/0/3] **quit**
    [*SwitchA] **commit**
    </pre>

    # 配置SwitchA上VLANIF接口的IP地址。SwitchB、SwitchC、SwitchD和SwitchE的配置与SwitchA相似，配置过程略。

    <pre class="screen">[~SwitchA] **interface vlanif 10**
    [*SwitchA-Vlanif10] **ip address 192.168.5.1 24**
    [*SwitchA-Vlanif10] **quit**
    [*SwitchA] **interface vlanif 20**
    [*SwitchA-Vlanif20] **ip address 10.110.1.1 24**
    [*SwitchA-Vlanif20] **quit**
    [*SwitchA] **interface vlanif 30**
    [*SwitchA-Vlanif30] **ip address 192.168.1.1 24**
    [*SwitchA-Vlanif30] **quit**
    [*SwitchA] **commit**</pre>

    # 配置SwitchA上的路由协议。本例中采用OSPF协议。SwitchB、SwitchC、SwitchD和SwitchE的配置与SwitchA相似，配置过程略。

    <pre class="screen">[~SwitchA] **ospf**
    [*SwitchA-ospf-1] **area 0**
    [*SwitchA-ospf-1-area-0.0.0.0] **network 10.110.1.0 0.0.0.255**
    [*SwitchA-ospf-1-area-0.0.0.0] **network 192.168.1.0 0.0.0.255**
    [*SwitchA-ospf-1-area-0.0.0.0] **network 192.168.5.0 0.0.0.255**
    [*SwitchA-ospf-1-area-0.0.0.0] **commit**
    [~SwitchA-ospf-1-area-0.0.0.0] **quit**
    [~SwitchA-ospf-1] **quit**</pre>

2.  使能组播路由功能，在各接口上使能PIM-DM功能。-

    # 在所有交换机上使能组播路由功能，在各接口上使能PIM-DM功能。SwitchB、SwitchC、SwitchD和SwitchE的配置与SwitchA相似，配置过程略。

    <pre class="screen">[~SwitchA] **multicast routing-enable**
    [*SwitchA] **interface vlanif 10**
    [*SwitchA-Vlanif10] **pim dm**
    [*SwitchA-Vlanif10] **quit**
    [*SwitchA] **interface vlanif 20**
    [*SwitchA-Vlanif20] **pim dm**
    [*SwitchA-Vlanif20] **quit**
    [*SwitchA] **interface vlanif 30**
    [*SwitchA-Vlanif30] **pim dm**
    [*SwitchA-Vlanif30] **quit**
    [*SwitchA] **commit**</pre>

3.  在连接用户主机的接口上使能IGMP功能。-

    # 在SwitchA连接用户主机的接口上使能IGMP功能。SwitchB和SwitchC的配置与SwitchA相似，配置过程略。

    <pre class="screen">[~SwitchA] **interface vlanif 20**
    [~SwitchA-Vlanif20] **igmp enable**
    [*SwitchA-Vlanif20] **quit**
    [*SwitchA] **commit**
    </pre>

4.  验证配置结果。-

    # 使用命令**display pim interface**命令查看接口上PIM的配置和运行情况。例如SwitchC上PIM的显示信息如下。State字段显示为**up**，表明接口上的PIM协议已经运行，PIM邻居已经成功建立。

    <pre class="screen">[~SwitchC] **display pim interface**
     VPN-Instance: public net
     Interface           State NbrCnt HelloInt     DR-Pri     DR-Address      
     Vlanif40            up         1       30          1     10.110.2.2 (local) 
     Vlanif50            up         1       30          1     192.168.3.2
    </pre>

    # 使用命令**display pim routing-table**查看PIM协议组播路由表。组播源（10.110.3.100/24）向组播组（225.1.1.1/24）发送信息，HostA、HostB都加入了组播组（225.1.1.1/24）。显示信息如下：

    <pre class="screen">[~SwitchA] **display pim routing-table**
     VPN-Instance: public net
     Total 1 (*, G) entry; 1 (S, G) entry

     (*, 225.1.1.1)
         Protocol: pim-dm, Flag: WC
         UpTime: 00:00:29
         Upstream interface: NULL
             Upstream neighbor: NULL
             RPF prime neighbor: NULL
         Downstream interface(s) information:
         Total number of downstreams: 1
             1: Vlanif20
                 Protocol: igmp, UpTime: 00:00:29, Expires: never

     **(10.110.3.100, 225.1.1.1)**
         Protocol: **pim-dm**, Flag: ACT
         UpTime: 00:00:29
         Upstream interface: Vlanif30
             Upstream neighbor: 192.168.1.2
             RPF prime neighbor: 192.168.1.2
         Downstream interface(s) information:
         Total number of downstreams: 1
             1: Vlanif20
                 Protocol: **pim-dm**, UpTime: 00:00:29, Expires: -
    </pre>

    <pre class="screen">[~SwitchB] **display pim routing-table**
     VPN-Instance: public net
     Total 1 (*, G) entry; 1 (S, G) entry

     (*, 225.1.1.1)
         Protocol: pim-dm, Flag: WC
         UpTime: 00:00:29
         Upstream interface: NULL
             Upstream neighbor: NULL
             RPF prime neighbor: NULL
         Downstream interface(s) information:
         Total number of downstreams: 1
             1: Vlanif40
                 Protocol: igmp, UpTime: 00:00:29, Expires: never

     **(10.110.3.100, 225.1.1.1)**
         Protocol: **pim-dm**, Flag: ACT
         UpTime: 00:00:29
         Upstream interface: Vlanif80
             Upstream neighbor: 192.168.2.2
             RPF prime neighbor: 192.168.2.2
         Downstream interface(s) information:
         Total number of downstreams: None
    </pre>

    <pre class="screen">[~SwitchC] **display pim routing-table**
     VPN-Instance: public net
     Total 1 (*, G) entry; 1 (S, G) entry

     (*, 225.1.1.1)
         Protocol: pim-dm, Flag: WC
         UpTime: 00:00:29
         Upstream interface: NULL
             Upstream neighbor: NULL
             RPF prime neighbor: NULL
         Downstream interface(s) information:
         Total number of downstreams: 1
             1: Vlanif40
                 Protocol: igmp, UpTime: 00:00:29, Expires: never

     **(10.110.3.100, 225.1.1.1)**
         Protocol: **pim-dm**, Flag: ACT
         UpTime: 00:01:25
         Upstream interface: Vlanif50
             Upstream neighbor: 192.168.3.2
             RPF prime neighbor: 192.168.3.2
         Downstream interface(s) information:
         Total number of downstreams: 1
             1: Vlanif40
                 Protocol: **pim-dm**, UpTime: 00:01:25, Expires: -
    </pre>

    <pre class="screen">[~SwitchD] **display pim routing-table**
     VPN-Instance: public net
     Total 0 (*, G) entry; 1 (S, G) entry

     **(10.110.3.100, 225.1.1.1)**
         Protocol: **pim-dm**, Flag: LOC ACT
         UpTime: 00:00:29
         Upstream interface: Vlanif70
             Upstream neighbor: NULL
             RPF prime neighbor: NULL
         Downstream interface(s) information:
         Total number of downstreams: 2
             1: Vlanif30
                 Protocol: **pim-dm**, UpTime: 00:00:29, Expires: never
             2: Vlanif60
                 Protocol: **pim-dm**, UpTime: 00:00:26, Expires: never
    </pre>

    <pre class="screen">[~SwitchE] **display pim routing-table**
     VPN-Instance: public net
     Total 0 (*, G) entry; 1 (S, G) entry

     **(10.110.3.100, 225.1.1.1)**
         Protocol: **pim-dm**, Flag: ACT
         UpTime: 00:01:22
         Upstream interface: Vlanif60
             Upstream neighbor: 192.168.4.1
             RPF prime neighbor: 192.168.4.1
         Downstream interface(s) information:
         Total number of downstreams: 1
             1: Vlanif50
                 Protocol: **pim-dm**, UpTime: 00:01:22, Expires: never
    </pre>

文章内容，来自H3C,HUAWEI官方文档