一.组播
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>三种报文转发形式
单播 组播 广播
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>组播的特点（产生的原因）：
》适用环境：--当需要把相同的一份流量发送给多个接收者；
--当接收者未知时；---视频共享；
》优点：--提高带宽利用率；
--降低了转发数据对CPU的消耗；
》同步：数据被同时被发送给多个接收者；----股票信息；
>组播和单播或广播的对比：
带宽利用率；
适合接收者未知的应用；
设备CPU消耗；
接收者的接收控制；
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>组播是运行在UDP上
（为什么不运行在TCP 当接收者未知时，无法建立起握手；就算接收者是已知的，也需要
建立太多的连接）
》UDP的缺点
--不可靠 尽力而为
--没有拥塞避免机制
--无序
--重复的包
既然所依靠的传输协议有诸多缺点，因此，这些缺点就必须依靠组播自身的机制来解决；就
像寄快递，也许快递公司只能保证物品能到达，不能保证在路途中是否受损，此时，我们可以
寄送物品前，给与物品安全的包装，通过自己的措施来提高物品在传输途中的安全性；
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>组播的应用环境
---一对多 视频会议、语音广播；
---多对多 讨论组、多人仿真游戏；
---多对一 数据收集、网络竞拍； 此时此时已经和单播很相似；
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>IP组播地址范围：
224.0.0.0-239.255.255.255------前四位为1110
？？？怎样用访问控制列表来表示组播流量：
access-list 1 permit 224.0.0.0 15.255.255.255 即组播地址的前四位是固定的1110；
224.0.0.0-224.0.0.255 是给局部连接使用，无论其TTL值是多少，路由器不会转发这样的组播流
239.0.0.0-239.255.255.255 是私有组播地址
224.0.1.0-238.255.255.255 是全球组播地址
常用组播地址：
224.0.0.1 同一子网的所有节点；
224.0.0.2 同一子网的所有路由器；
224.0.0.4 所有DVMRP路由器；
224.0.0.13 所有PIMV2路由器；
224.0.0.5 224.0.0.6 224.0.0.9 224.0.0.10 用于单播路由协议中;
其他保留地址：
224.0.1.1 NTP
224.0.1.39 AUTO-AP竞争
224.0.1.40 AUTO-AP发现通告
==>往组播IP地址发包时，二层封装时，目的MAC地址怎么填写呢？
>组播IP地址与组播MAC地址的映射关系：
因为IP组播地址的前四位是固定的，即1110，所以还剩28位可变的，如果为了实现一个组播IP地址对应
一个组播MAC地址，就需要申请28位MAC地址位，当时的组播开发者，因为费用的原因，只购买了24位可变
MAC地址，而且把其中一位另作他用，所以只剩23位可变MAC地址，也就是说32个IP组播地址对应一个组播
MAC地址；
把IP地址最后面的23比特加在组播地址的最后面，而前面的25比特是01005E 0；
e.g.:
224.135.1.5 -----> 10000111 00000001 00000101
00000111 00000001 00000101=070105
==》01005E 070105
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>组播的组成
---组播的源 发送组播信息的终端；
---源段 由组播源和第一跳路由器组成，组播源通过软件等方式将组播流量发送给第一跳路由器；
组播的源和源段之间不需要运行任何的组播信令或协议；
---组播的接收者 加进组播组，接收组播流量的终端；
---接收者段 接收者和最后一跳路由器组播组成的接收者段
接收者和最后一跳路由器之间是有运行协议的，这个协议是IGMP（因特网组管理协议 其协议号是2）；
---组播网络；
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>IGMPV1
》报头结构（8字节）：
|<4bit版本>|<4bit类型>|<8bit保留位>|<16bit校验> |
|--------------4字节组播组ID-------------------|
---版本：版本1---0001
---类型：查询--0001，报告---0010
》有两种报文
---主机成员关系查询：路由器周期性地向224.0.0.1发送查询包（每隔一分钟 当三分钟没有接收到
主机成员报告，则把相应组播流量修剪）；并没有查询具体的组播，此时组播组地址为0.0.0.0；
---主机成员关系报告：当多个主机需要加入同一个组播组时，没必要每个主机都要做出回应；所以当
主机收到关系查询时，并不是立马回应成员关系报告，而是等待一个时间才回应成员关系报告（这
个时间是系统随机产生的，为1S-10S），是向所要加组的组播地址发送的；
当一个主机要推出该组时，是静悄悄的离开的，这是路由器是不知道的，直到路由器发送三次查询，
没有主机回应时，路由器才意识到该组被修剪；
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>IGMPV2
报头结构：
|8bit类型|8bit最大响应时间| 16bit校验|
|-----------32bit组播组地址----------|
---类型：0x11--查询报文，0x16--应答报文（版本1的是0x12） ，0x17--离组消息，
---最大响应时间：单位是0.1秒；默认是100；
增加了两种报文
---离组消息（LEAVE GROUP MESSAGE）：那台回应主机成员关系报告的主机，离组时会发送离组消息 0X17
（目标 224.0.0.2）；
---组特殊查询：当路由器接收到离组消息，会发送组特殊查询（收到所要离组的组地址），比如说，有
主机发送离开224.1.1.1组播的离组消息，路由器收到后，会发送组特殊查询，询问还有主机在组
224.1.1.1中么；此时最大响应时间为10，即如果在1秒内没有收到主机的回应，路由器就认为没有
组成员了；组特殊查询包发两次，防止丢包；
***注意：课本上说，只有最后一台成员主机才发离组消息；上面的“最后一台成员主机”是指发送组成
员关系报告的主机；
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>IGMPV3
可以指定组播源；
example：
R1 R2 R3 R4 都和SW相连,R1作为网管路由器，R2 R3 R4作为PC;
R1:
ip multicast-routing
int f0/0
ip pim dense-mode
R2、R3、R4：
int f0/0
ip igmp join-group 224.1.1.1
==》R2 R3 R4:
show ip igmp interface f0/0 ---可以看到，默认情况下，IGMP是版本2的；
==》R1:
show ip igmp groups ---可以看到，对于224.1.1.1这个组，路由器只收到一台路由器
的成员关系报告；所以，只有这台路由器离组时才会发离组消息；
debug ip mpacket ---路由器发送组成员关系查询后，回复组成员关系报告的PC是不固定；
由系统自动产生的随机时间而定；
==》R1:
debug ip igmp 224.1.1.1
show ip igmp groups 此时看到224.1.1.1这个组，回复成员关系报告的是R2,那么在R3或R4
的f0/0接口下，取消加组no ip igmp join-group 224.1.1.1时，R1上是看不到离组消息的；
只有当R2离组时，R1上才可以看到debug显示的离组消息；
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报文总结：
报文类型 源IP地址 目的IP地址 GID
主机成员关系查询 路由器IP地址 224.0.0.1（所有主机） 0.0.0.0
主机成员关系报告 主机IP地址 所加组播组的IP地址 所要加组播组
离组消息 主机IP地址 224.0.0.2（所有路由器） 所在组播组
组特殊查询 路由器IP地址 相应组播组的IP地址 相应组播组
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>组播网络
在第一跳路由器和最后一跳路由器之间的网络,与单播相同，组播的流量在这个网络传播需要组播的协议；
---早期有运行RIP上DVMRP，它要求是运行在RIP单播路由协议之上；
---运行在OSPF上的MOSPF （六类LSA）
---CBT
==》以上几种CISCO都不支持
---当今最流行的组播协议是PIM（协议无关组播），对于运行的单播路由协议没有要求；
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>PIM
---使用的组播地址是224.0.0.13；
---组播的分发树：所谓分发指的是组播的流量从源到接收者；
1 源树，也叫最短路径树SPT；
---以组播的源为根；
---每个源对应一个SPT，用（S,G）来表示；
2 共享树，选举出一台路由器，组播的源将组播发给这台路由器（RP 聚合点），由这台路由器
再将组播流量转发给接收者；
---公用的根，RP；
---（*，G）来表示；
源树相当于厂家直销，也就是自己的产品直接以最优方式给客户；
共享树相当于代理销售，像神码是很多厂家的代理，厂家将自己的产品通过神码给各个客户；
---共享树又分为双向共享树和单向共享树，双向共享树的源发送的组播信息不一定要经过RP，而单向共享树
的组播信息必须经过RP再转发给各个客户端；单向共享树中，源的信息到达RP的方式有两种，一种是由第一条
路由器以单播形式讲组播信息发给RP，另外一种是源和RP之间运行SPT，来实现组播信息到达RP，这是PIM的做法；
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>组播的模式
---密集模式：采用源树，假设网络有很多组播的接收者，是一种PUSH的思想，每隔三分钟进行FLOOD及
PRUNE；当成员密集，流量大时；
消息类型：
--HELLO，来维持PIM邻居关系，每30s发一次，105s（3.5倍）为保持时间，发往组播地址224.0.0.13；
--JOIN/PRUNE 发往224.0.0.13
--GRAFT 嫁接报文；
--GRAFT-ACK；
--ASSERT(S,G);
JOIN消息可以覆盖PURE消息；
---稀疏模式：采用共享树也可以采用源树，是PULL的思想，是显式加入；
消息类型：
--HELLO
--JOIN/PRUNE
--ASSERT
--REGISTER
--REGISTER-STOP
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example：
R1(source)----R2----R3----R4----R5(receiver)
基本连通性配置；
起单播路由协议EIGRP；
》接收者加组：
R5:
int f0/0
ip igmp join-groups 224.1.1.1
no shut
》在组播网络上开启组播路由：
R2 R3 R4:
ip multicast-routing
int f0/0
ip pim dense-mode
int f0/1
ip pim dense-mode
》查看debug信息：
R2 R3 R4:
首先关闭缓存：no ip mroute-cache
debug ip mpacket
debug ip pim 224.1.1.1
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>稀疏模式RP
稀疏模式需要RP（聚合点)，当叶路由器收到主机成员关系报告，一跳跳往RP请求加进组播组(*，G)，
一定是收到了对方的请求，才可以将组播的流量以组播方式出去!
---整个网络都需要知道RP的存在,RP的配置可以是静态配置,在每一台路由器上进行配置,也可以是
AUTO-RP（CISCO专有的）
---RP的侯选者向组播地址224.0.1.39发送侯选,发现者监听这个组播地址，并从中选出RP向组播地址
224.0.1.40公告RP的信息；
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>源注册：
源将组播流量发往第一跳路由路由器，此时，第一跳跑由器没有收到任何请求加进组播的信息，只能将
组播流量封装在单播报文中发往RP 这叫源的注册包 RP收到注册报文。识别到源是谁。则一跳跳往源发送
请求加进(S,G) 第一跳路由器收到RP的请求后。构建起组播流的分发树。可以将组播流量以组播方式发给
RP 当RP同时通过单播及组播方式收到组播流量。往第一跳发注册停止!
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配置：
int f0/0
ip pim sparse-mode
int f0/1
ip pim sparse-mode
稀疏模式一定要有RP的存在，否则无法转发组播流量；
---静态配置RP：
int loop0
ip pim spare-mode
exit
ip pim rp-address 3.3.3.3 ---每天组播路由器上都要配；后面可以跟访问列表号，来
给特定组播当RP；
---动态RP配置：
R2:
ip pim send-rp-announce loopback 0 scope 10 access-group 1
------以自己的还回口来竞争RP；IP地址大的优先；
R3:
ip pim send-rp-discovery loopback 0 scope 10 --loopback 0 作为通告的源地址；
如果动态的和静态的都配了，则动态的优先；
===>思考：既然autoRP是通过候选者想组播地址224.0.1.39发送候选信息，再有发现者选出RP，向组播组
224.0.1.40发送，通告其它所有组播路由器的；也就是说，在发送候选请求时，224.0.1.39
这个组播是没有RP的，那它的流量是怎么转发的呢？
解决办法：
---ip pim autorp listener ---全局模式下；
---ip pim sparse-dense-mode ---cisco私有的，选出RP工作在密集模式，选出之后再工作在
稀疏模式；
show ip pim rp mapping ---查看RP信息；
发现者每60秒钟通告一次RP的信息，如果3分钟不通告，则认为失效；
公有的bsr：
---ip pim rp-candidate loop0 priority 10 ---优先级小的为rp；
---ip pim bsr-candidate loo0
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>二层的组播问题
--交换机对组播包的处理方法：默认情况下，交换机处理组播包的方法和处理广播包的方法相同，
向相同vlan和trunk口转发；这样使得许多没加组的主机也收到组播流量；
》解决方案：
---IGMP SNOOPING 交换机监听主机和路由器之间的成员关系查询及成员关系报告；
这时交换机会把相应的组播MAC地址，和有所连主机加组的接口关联起来；
---CGMP 路由器会将主机和组的关联信息通过CGMP报文通告给交换机；
配置：
ip igmp snooping ---开启igmp监听，默认是开启的；
ip igmp snooping vlan 10
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>组播的转发原理:
单播路由表是基于目标IP地址进行转发。而组播的转发是基于组播源的 当从多个接口收到同一个源发送的组播流量，
只有离源最近的接口的组播流量被转发，其它接口被丢弃；这叫RPF（反向路径转发)；
show ip rpf 12.12.12.1 查看前往源12.12.12.1的RPF接口；
单播的相似功能---源反向路径检测：
if)#ip verify unicast reverse-patch
>RPF接口的选举：
1 管理距离 在不同的组播路由协议之间首先比较管理距离
2 最长的前缀
3 度量值(小)
4 IP地址（大)
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