路由器组播速率
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本文内容目录一览:
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1.1 产品简介
随着Internet(因特网)的高速发展,人们对通信的需求已逐渐从传统的电话、传真、电报等低速业务向高速的Internet接入、可视电话、视频点播等宽带业务领域延伸,用户对上网速率的需求也越来越高。在这种需求条件下,以太网接入因其成本低、速度高、使用简单而倍受市场的关注。面对宽带网络建设的迅猛发展,华为公司根据不同的客户类型需求,推出了Quidway系列以太网交换机。
Quidway S2008B/Quidway S2016B/Quidway S2026B以太网交换机是华为公司自主开发的三款二层线速以太网交换产品,它除了能提供传统以太网的功能外,还针对楼道级交换机的特点,从软件、硬件及结构造型等方面进行了优化设计,因而特别适合于以太网宽带接入的要求。
Quidway S2008B/Quidway S2016B以太网交换机均为44mm高的盒式设备,可以壁挂安装。S2008B以太网交换机提供8个固定的10/100Base-TX自适应端口,S2016B以太网交换机提供16个固定的10/100Base-TX自适应端口,此外两者都提供1个10/100Base-TX自适应上行端口及1个用于配置的Console口。另外S2016B以太网交换机还提供1个扩展模块插槽,可选插100Base-FX多模光纤接口模块或100Base-FX单模光纤接口模块。
Quidway S2026B以太网交换机为42mm高的盒式设备,可以壁挂安装,也可以通过19英寸机架安装。Quidway S2026B以太网交换机提供24个固定的10/100Base-TX自适应端口、1个100Base-TX上行端口(实际为1个100Base-TX上行端口复用为1个MDIX端口和1个MDI端口,同时只能有1个端口工作)、1个用于配置的Console口和1个扩展模块插槽,可选插100Base-FX多模光纤接口模块或100Base-FX单模光纤接口模块。
Quidway S2008B/Quidway S2016B/Quidway S2026B以太网交换机支持:
l 宽带小区以太网接入
l 企业网和园区网组网
l 组播服务,支持组播音频/视频服务
在本手册中,Quidway S2008B/Quidway S2016B/Quidway S2026B以太网交换机简称为S2000B系列以太网交换机。
1.2 功能特性列表
表1-1 功能特性列表
业务
实现
线速二层交换
所有端口支持线速转发
交换容量:1.8Gbps/3.6Gbps/5.2Gbps(S2008B/S2016B/S2026B)
包转发率:1.3Mpps/2.6Mpps/3.9Mpps(S2008B/S2016B/S2026B)
交换模式
存储转发模式(Store and Forward)
VLAN(Virtual Local Area Network)
最多支持32个基于端口的VLAN
QoS(Quality of Service)
按端口设置转发优先级,支持2个优先级设置
端口汇聚
S2016B支持Ethernet0/15和Ethernet0/16两个端口的汇聚
S2026B支持Ethernet0/23和Ethernet0/24两个端口的汇聚
端口镜像
支持基于端口的镜像,将特定端口的流量全部复制到监控端口
MAC地址表
地址自学习
地址表规格:
最多支持4K个单播MAC地址,2个组播MAC地址(HGMP启动后将占用ID为0的组播地址,如果该地址已存在,则会被覆盖)
流控
支持IEEE 802.3x流控(全双工)
支持背压式流控(半双工)
加载与升级
支持通过串口以XModem协议实现加载升级
支持通过华为组管理协议HGMP(Huawei Group Management Protocol)实现远程加载升级
管理
支持命令行接口CLI(Command Line Interface)配置
支持通过Console口配置
支持HGMP Client
维护
支持状态查询信息输出
支持通过HGMP进行远程维护
支持上行端口远端馈电(仅限于S2008B/S2016B直流设备)
第2章 登录以太网交换机
2.1 命令行接口
S2000B系列以太网交换机向用户提供一系列的配置命令以及命令行接口,以方便用户配置和管理。命令行接口有如下特性:
l 通过Console口进行本地配置。
l 通过HGMP进行远程配置。
l 配置命令分级保护,确保未授权用户无法侵入交换机。
l 用户可以随时键入“?”以获得在线帮助。
l 提供种类丰富、内容详尽的调试信息,帮助诊断网络故障。
l 提供类似Doskey的功能,可以执行某条历史命令。
l 命令行解释器对关键字采取不完全匹配的搜索方法,用户只需键入无冲突关键字即可解释,如display命令,键入disp即可。
2.1.1 命令行视图
S2000B系列以太网交换机的命令行视图是针对不同的配置要求实现的,它们之间有联系又有区别,比如,与S2000B系列建立连接即进入用户视图,它只完成查看运行状态和统计信息的简单功能,再键入system-view进入系统视图,在系统视图下,可以键入不同的命令进入相应的视图。
命令行提供如下视图:
l 用户视图
l 系统视图
l 用户界面视图
l VLAN视图
l 以太网端口视图
视图关系简图如图2-1所示:
图2-1 视图关系简图
各命令视图的功能特性、进入各视图的命令等细则如表2-1所示。
表2-1 命令视图功能特性列表
视图
功能
提示符
进入命令
退出命令
用户视图
查看交换机的简单运行状态和统计信息
查看交换机的全部运行状态和统计信息,进行文件管理和系统管理
Quidway
与交换机建立连接即进入
quit断开与交换机连接
系统视图
配置系统参数
[Quidway]
在用户视图下键入system-view
quit返回用户视图
return返回用户视图
以太网端口视图
配置以太网端口参数
[Quidway-Ethernet0/1]
固定以太网端口视图:在系统视图下键入interface ethernet0/1
quit返回系统视图
return返回用户视图
[Quidway-Ethernet1/1]
扩展百兆以太网端口视图:在系统视图下键入interface ethernet 1/1
VLAN视图
配置VLAN参数
[Quidway-vlan1]
在系统视图下键入vlan 1
quit返回系统视图
return返回用户视图
用户界面视图
配置用户界面参数
[Quidway-ui-aux0]
在系统视图下键入user-interface aux
quit返回系统视图
return返回用户视图
2.1.2 设置用户分级保护密码
为了防止未授权用户的非法侵入,S2000B系列以太网交换机将用户分为两个级别:参观级别和监控级别。从串口登录上以太网交换机后就只见进入参观用户,仅能执行简单的查询操作;监控级别的用户则可以执行监控、配置、管理等操作。
在使用super命令从参观级别用户切换到监控级别用户时,要进行用户身份验证,即需要输入切换口令(如果用户已经使用命令super password password设置了切换口令)。为了保密,用户在屏幕上看不到所键入的口令,如果三次以内输入正确的口令,则切换到监控级别用户,否则保持原用户级别不变。
请在系统视图下进行下列配置。
表2-2 设置用户分级保护密码,操作,命令
切换用户级别至监控级
super
设置切换用户级别密码
super password password
取消切换用户级别密码
undo super password
命令中的参数含义如下:
password:明文字符串,取值范围为1~16个字符。
说明:
(1) 密码区分大小写。
(2) 如果用户丢失了super密码,请与代理商联系。
例:在系统视图下设置切换用户级别密码为Quidway。
Quidway super
Quidway system-view
[Quidway] super password Quidway
2.1.3 设置终端屏幕一屏显示的行数
当某命令显示信息的行数多于一屏能够显示的范围时,可以使用以下命令设置用户终端上屏幕一屏显示的行数,以便将信息分成几段,方便查看。
请在用户界面视图下进行下列配置。
表2-3 设置终端屏幕行数,操作,命令
设置用户终端上屏幕一屏显示的行数
screen-length screen-length
恢复用户终端上屏幕一屏显示的行数为缺省值
undo screen-length
命令中的参数含义如下:
screen-length:用户终端一屏显示的行数,取值范围为0~512。
缺省情况下,用户终端屏幕一屏显示25行。
说明:
screen-length 0表示关闭分屏功能。
例:将终端线的屏幕一屏显示行数设置为30。
[Quidway] user-interface aux
[Quidway-ui-aux0] screen-length 30
2.1.4 命令行在线帮助
命令行接口提供如下几种在线帮助:
l 完全帮助
l 部分帮助
通过上述各种在线帮助能够获得帮助信息,分别描述如下:
(1) 在任一视图下,键入?获取该视图下所有的命令及其简单描述。
Quidway ?
Monitor view commands:
debugging Enable system debugging functions
display Display running system information
quit Exit from current command view
reboot Reset slot
reset Reset all ethernet interfaces counter information
save Save current configuration
super Enter the monitor view with specified priority level
system-view Enter the system view
undo Cancel current setting
(2) 键入一命令,后接以空格分隔的“?”,如果该位置为关键字,则列出全部关键字及其简单描述。
Quidwaydisplay ?
current-configuration Current configuration
diagnostic-information System information for diagnosis
hgmp Hgmp information
interface Interface status and configuration information
link-aggregation Ports aggregation mode
mac-address Configure MAC address
memory Display mem info
monitor Display the monitor port
qos-info Display Qos information
saved-configuration The saved configuration information
version System hardware and software version information
vlan Vlan configuration information
(3) 键入一字符串,其后紧接?,列出以该字符串开头的所有命令。
Quidwaydebugg?
Monitor view commands:
debugging Enable system debugging functions
(4) 键入一命令,后接一字符串紧接?,列出命令以该字符串开头的所有关键字。
Quidway display ver?
version System hardware and software version information
(5) 输入一命令的前面几个字母,键入Tab键则会将该命令的字符串补全。
Quidway disTab
Quidway display
说明:
如果以输入的字母打头的命令不唯一,则无法联想出命令。
2.1.5 命令行错误信息
所有用户键入的命令,如果通过语法检查,则正确执行,否则向用户报告错误信息,常见错误信息参见表2-4。
表2-4 命令行常见错误信息表,英文错误信息.错误原因
Unrecognized command
没有查找到命令
没有查找到关键字
参数类型错
参数值越界
Incomplete command
输入命令不完整
Too many parameters
输入参数太多
Ambiguous command
输入参数不明确
2.1.6 历史命令
命令行接口提供类似Doskey功能,将用户键入的历史命令自动保存,用户可以随时调用命令行接口保存的历史命令,并重复执行。命令行接口为每个用户最多可以保存10条历史命令。操作如表2-5所示。
表2-5 访问历史命令,操作,按键,结果
访问上一条历史命令上光标键
如果还有更早的历史命令,则取出上一条历史命令。
访问下一条历史命令下光标键
如果还有更晚的历史命令,则取出下一条历史命令。 说明:
用光标键对历史命令进行访问,在Windows 3.X的Terminal下是有效的,但对于Windows 9X的超级终端,↑、↓光标键无效,这是由于Windows 9X的超级终端对这两个键作了不同解释所致,这时可以用组合键Ctrl+P和Ctrl+N来代替↑、↓光标键达到同样目的。
2.1.7 编辑特性
命令行接口提供了基本的命令编辑功能,支持多行编辑,每条命令的最大长度为256个字符,如表2-6所示。
表2-6 编辑功能表按键功能,普通按键
若编辑缓冲区未满,则插入到当前光标位置,并向右移动光标。
退格键Backspace
删除光标位置的前一个字符,光标前移。
2.1.8 显示特性
在一次显示信息超过一屏时,提供了暂停功能,这时用户可以有两种选择,如表2-7所示。
表2-7 显示功能表按键或命令功能
暂停显示时键入Ctrl+C
退出显示
暂停显示时键入除Ctrl+C外的其他键
继续显示下一屏信息
2.2 通过Console口搭建配置环境
2.2.1 配置环境搭建
第一步:如图2-2所示,建立本地配置环境,只需将微机(或终端)的串口通过配置电缆与以太网交换机的Console口连接。
第二步:在微机上运行终端仿真程序(如Windows 3.X的Terminal或Windows 9X的超级终端等),设置终端通信参数为波特率9600bit/s、8位数据位、1位停止位、无校验和无流控,并选择终端类型为VT100,
第三步:终端上显示以太网交换机自检信息,自检结束后提示用户键入回车,直到出现命令行提示符(如Quidway)。
第四步:键入命令,配置或查看以太网交换机的运行状态,需要帮助可以随时键入“?”,关于具体的命令请参考以后各章节。
2.2.2 配置Console口传输速率
当通过Console口访问S2000B系列以太网交换机时,用户可以使用以下命令配置Console口的传输速率。
请在用户界面视图下进行下列配置。
Console口传输速率
配置Console口传输速率
speed speed-value
恢复Console口的传输速率为缺省值
undo speed
命令中的参数含义如下:
speed-value:Console口的传输速率值,支持的传输速率为:9600bit/s、115200bit/s。
缺省情况下,Console口的传输速率为9600bit/s。
例:配置Console口的传输速率为9600bit/s。
[Quidway] user-interface aux
[Quidway-ui-aux0] speed 9600
2.3 通过HGMP搭建配置环境 说明:
S2000B系列以太网交换机可以采用该方式进行远程配置和维护管理。
2.3.1 HGMP协议简介
华为组管理协议HGMP(Huawei Group Management Protocol)实现对设备的集中管理。目前HGMP有两个版本:V1和V2,S2000B系列支持HGMP V1。HGMP V1分为HGMP Server和HGMP Client。HGMP Server在管理设备上实现,主要是提供人机命令输入接口,控制维护命令的显示,同时提供一定的数据结构以存储其下挂的多台以太网交换机的相关信息。HGMP Client则主要要求根据管理设备下发的维护和查询命令作出相应的处理,同时保证与管理设备之间的通信。S2000B系列作为HGMP Client,接受管理设备的管理和维护。
通过管理设备维护和管理S2000B系列的过程可以参见管理设备(例如S3000系列以太网交换机)的用户手册中HGMP Server配置的描述。
2.3.2 配置环境搭建5555
2.3.3 HGMP协议配置.
注意:
S2000B系列以太网交换机作为HGMP Client时,必须要通过固定的上行端口与管理设备相连。
对于S2008B,这些上行端口包括Ethernet0/8、Ethernet0/9。
对于S2016B,这些上行端口包括Ethernet0/15、Ethernet0/16、Ethernet0/17、Ethernet1/1。
对于S2026B,这些上行端口包括Ethernet0/23、Ethernet0/24、Ethernet0/25、Ethernet1/1。
必须先启动HGMP,才可以通过HGMP协议对S2000B系列以太网交换机进行配置。
可以使用下面的命令在S2000B系列以太网交换机上启动HGMP Client。
请在系统视图下进行下列配置。
开启HGMP
hgmp enable
关闭HGMP
hgmp disable
使用命令hgmp enable将开启HGMP协议,需要重启交换机后才能生效,hgmp disable命令亦然。在HGMP协议开启的情况下,shutdown命令在交换机与管理设备相连的上行端口上无效(即在上行端口上使用shutdown命令后此端口会自动被HGMP协议重新开启)。
HGMP启动后将占用ID为0的组播地址(若该地址已存在,则被覆盖),此时用户只能配置一个组播地址表项,具体配置组播地址的描述请参见本书6.1.3节。
需要注意的是,设备启动后的HGMP运行状态由上次的HGMP设置决定。在开启或关闭HGMP协议后,必须重新启动以太网交换机才能生效。
缺省情况下,HGMP是启动的,即必须通过HGMP Server对设备进行配置。如果想直接通过命令行进行配置,则必须使用hgmp disable命令关闭HGMP功能。
第3章 端口配置
3.1 以太网端口简介
S2008B以太网交换机提供8个固定的10/100Base-TX自适应端口,S2016B以太网交换机提供16个固定的10/100Base-TX自适应端口,此外两者都提供1个10/100Base-TX自适应上行端口及1个用于配置的Console口。S2026B以太网交换机提供24个固定的10/100Base-TX自适应端口,1个100Base-TX上行端口(实际为1个100Base-TX上行端口复用为1个MDIX端口和1个MDI端口,同时只能有1个端口工作)及1个用于配置的Console口。另外S2016B/S2026B以太网交换机还提供1个扩展模块插槽,可选插100Base-FX多模光纤接口模块或100Base-FX单模光纤接口模块。
S2000B系列以太网交换机支持的以太网端口特性如下:
l 10/100Base-TX以太网端口可以工作在半双工、全双工、自协商模式下。在自协商模式时支持MDI/MDIX自适应,并且能够与其他网络设备协商确定工作方式和速率,自动选择最合适的工作方式和速率,从而大大简化系统的配置和管理。
l 100Base-FX多模/单模以太网端口的速率及工作模式不需用户进行配置,速率均为100Mbit/s,工作在全双工模式下。100Base-FX多模以太网端口可以为用户提供1个百兆多模光端口;100Base-FX单模以太网端口可以为用户提供1个百兆单模光端口。
几种以太网端口的配置基本相同,下面一起介绍。注意:
(1) S2026B以太网交换机的100Base-TX上行端口不支持MDI/MDIX自适应,需要根据网线类型接相应的上行端口。
(2) 100Base-FX多模/单模以太网端口的工作模式由系统设置为100Mbit/s、全双工工作模式,不允许将工作模式设置成10Mbit/s或者半双工工作模式。
3.2 以太网端口配置
要配置以太网端口的相关特性参数,首先要进入以太网端口视图,然后对相关参数进行配置。
以太网端口配置包括:
l 进入以太网端口视图
l 打开/关闭以太网端口
l 设置以太网端口为自协商方式
l 设置以太网端口速率和双工状态
l 设置以太网端口的流量控制
3.2.1 进入以太网端口视图
要对以太网端口进行配置,首先要进入以太网端口视图。
请在系统视图下进行下列配置。
进入以太网端口视图
interface { interface_type interface_num | interface_name }
命令中的参数含义如下:
interface_type:端口类型,在S2000B系列以太网交换机中只有ethernet。
interface_num:端口号,采用槽位编号/端口编号的格式。S2008B以太网交换机的槽号只能取0,端口号取值范围为1~9。S2016B以太网交换机的槽号取值范围为0~1,槽号取0表示固定的以太网端口,端口号取值范围为1~17;槽号取1表示扩展的以太网百兆光口,端口号只能取1。S2026B以太网交换机的槽号取值范围为0~1,槽号取0表示固定的以太网端口,端口号取值范围为1~25;槽号取1表示扩展的以太网百兆光口,端口号只能取1。
interface_name:端口名,表示方法为端口类型+端口号(槽位编号/端口编号)。
例:进入Ethernet0/3以太网端口视图。
[Quidway] interface ethernet0/3
[Quidway-Ethernet0/3]
3.2.2 打开/关闭以太网端口
以太网交换机启动后,用户可以根据实际需要使用以下的命令打开或关闭以太网端口。当端口出现工作状态不正常时,可以使用shutdown命令将端口先关闭,之后再使用undo shutdown命令启动端口,这样有可能使端口恢复正常。
关闭以太网端口
shutdown
打开以太网端口
undo shutdown
省情况下,端口为打开状态。
例:关闭以太网端口Ethernet0/3后再打开该端口。
[Quidway-Ethernet0/3] shutdown
[Quidway-Ethernet0/3] undo shutdown
3.2.3 设置以太网端口为自协商方式
可以使用以下命令设置以太网端口为自协商方式。当以太网端口被设置为自协商方式后,端口的速率及双工状态均由本端口和对端端口双方自动协商而定。
设置以太网端口为自协商方式
negotiation-auto
需要注意的是,当以太网端口的速率和双工状态被设置后,自协商方式自动关闭。
例:将以太网端口Ethernet0/3设置为自协商方式。
[Quidway-Ethernet0/3] negotiation-auto
3.2.4 设置以太网端口速率和双工状态
可以使用以下命令对以太网端口的速率和双工状态进行设置。
设置以太网端口的速率
speed { 10 | 100 }
设置以太网端口的双工状态
duplex { full | half }
命令中的参数含义如下:
10:表示10Mbit/s速率。
100:表示100Mbit/s速率。
full:表示全双工状态。
half:表示半双工状态。
需要注意的是,
l 以太网端口的速率和双工状态必须同时设置才能生效,只设置其中一项将不会起作用。
l 10Base-T/100Base-TX以太网端口支持10Mbit/s、100Mbit/s两种速率,可以根据需要对其设置;100Base-FX多模/单模以太网端口的速率和工作模式由系统设置为100Mbit/s、全双工模式,用户不能对其进行设置。如果设置,则系统会给出提示“Can’t set the ports by the mode”。
l 汇聚端口不能设置双工、速率模式。
l 当希望在发送数据包的同时可以接收数据包,可以将端口设置为全双工状态;当希望端口在同一时刻只能发送或接收数据包时,可以将端口设置为半双工状态;当希望端口的双工状态由本端和对端协商而定的话,可以将端口设置为自协商方式,且不需进行本命令的设置。
缺省情况下,端口的速率为自协商方式,双工状态为自协商方式。
例:将以太网端口Ethernet0/1的速率设置为10Mbit/s,工作模式设置为全双工模式。
[Quidway-Ethernet0/1] speed 10
Please set the interface duplex mode,
Now it work in AUTO NEGOTIATION mode
[Quidway-Ethernet0/1] display interface ethernet0/1
Ethernet0/1 is down
Hardware is Fast Ethernet, Hardware address is 00e0-fc00-0010
auto_negotiation, 100_BASE_TX
Flow control is disable
The port belongs to these vlans:
Vlan 1
It is not a monitor port
It doesn’t belong to a port-aggregation
0 packets output
0 bytes, 0 multicasts, 0 broadcasts, 0 pauses
0 packets input
0 bytes, 0 multicasts, 0 broadcasts, 0 pauses
0 CRC errors
0 long frames
[Quidway-Ethernet0/1] duplex full
[Quidway-Ethernet0/1] display interface ethernet0/1
Ethernet0/1 is down
Hardware is Fast Ethernet, Hardware address is 00e0-fc00-0010
Full-duplex 10M 100_BASE_TX
Flow control is disable
The port belongs to these vlans:
Vlan 1
It is not a monitor port
It doesn’t belong to a port-aggregation
0 packets output
0 bytes, 0 multicasts, 0 broadcasts, 0 pauses
0 packets input
0 bytes, 0 multicasts, 0 broadcasts, 0 pauses
0 CRC errors
0 long frames
从以上配置和系统显示可以看出,当配置了速率后,系统提示“请配置双工模式,目前处于自协商状态”;查看端口信息也可以看到端口处于自协商状态;之后配置双工状态,再次查看端口信息,可以看到所配置的速率和双工状态已经起作用
路由协议组播和广播的区别
RIP的广播就是会把自己的路由信息发送到所有直接连接的路由器。对方路由器如果没有跑RIP路由协议,那这些报文是不会被处理的,但是IP层会收到直道找不到应用协议之后才丢包。
组播的情况就是,某个接口上没有配置路由协议,那这个接口就没有加入相应组播组,显然这样没有加入组播组的接口是不会发送路由报文的。也只有配置了路由协议,加入了特定组播组的接口才会接收这些报文。发送hello的时候就是把目的地址设置成224.0.0.10发送出去,如果这个接口所在网络是广播网络类型(这个网络上连接有多个路由器),只有配置了EIGRP加入了组播组224.0.0.10的设备会接收报文。
单播路由和组播路由有什么区别
定义的区别:
单播在客户端与媒体服务器之间需要建立一个单独的数据通道,而组播在发送者和每一接收者之间实现点对多点网络连接。
组播解决了单播和广播方式效率低的问题,组播路由器借助组播路由协议为组播数据包建立树型路由,被传递的信息在尽可能远的分叉路口才开始复制和分发。
功能上的区别:
单播的优点:
1. 服务器及时响应客户机的请求
2. 服务器针对每个客户不同请求发送不同数据,容易实现个性化服务。
单播的缺点:
1. 在客户数量大、每个客户机流量大的流媒体应用中服务器不堪重负。
2. 现有的网络带宽是金字塔结构,如果全部使用单播协议,将造成网络主干不堪重负。
组播的优点:
1. 需要相同数据流的客户端加入相同的组共享一条数据流,节省了服务器的负载。具备广播所具备的优点。
2. 由于组播协议是根据接受者的需要对数据流进行复制转发,所以服务端的服务总带宽不受客户接入端带宽的限制。所以其提供的服务可以非常丰富。
3. 此协议和单播协议一样允许在Internet宽带网上传输。
组播的缺点:
1.与单播协议相比没有纠错机制,发生丢包错包后难以弥补,但可以通过一定的容错机制和QOS加以弥补。
2.现行网络虽然都支持组播的传输,但在客户认证、QOS等方面还需要完善,这些缺点在理论上都有成熟的解决方案,只是需要逐步推广应用到现存网络当中。
计算机网络-网络层-多播协议
图4-55是在互联网上传送多播数据报的例子。图中标有IP地址的四台主机都参加了一个多播组,其组地址是226.15.37.123。显然,多播数据报应当传送到路由器R1,R2和R3,而不应当传送到路由器R4,因为与R4连接的局域网上现在没有这个多播组的成员。但这些路由器又怎样知道多播组的成员信息呢?这就要利用一个协议,叫做网际组管理协议IGMP(Internet Group Management Protocol)。
IGMP并非在互联网范围内对所有多播组成员进行管理的协议。IGMP不知道IP多播组包含的成员数,也不知道这些成员都分布在哪些网络上,等等。 IGMP协议是让连接在本地局域网上的多播路由器知道本局域网上是否有主机(严格讲,是主机上的某个进程)参加或退出了某个多播组。 显然,仅有IGMP协议是不能完成多播任务的。连接在局域网上的多播路由器还必须和互联网上的其他多播路由器协同工作,以便把多播数据报用最小代价传送给所有的组成员。这就需要使用 多播路由选择协议 。
与网际控制报文协议ICMP相似,IGMP使用IP数据报传递其报文(即IGMP报文加上IP首部构成P数据报),但它也向IP提供服务。因此,我们不把IGMP看成是一个单独的协议,而是属于整个网际协议IP的一个组成部分。IGMP的工作可分为两个阶段:
第一阶段:当某台主机加入新的多播组时,该主机应向多播组的多播地址发送一个IGMP报文,声明自己要成为该组的成员。本地的多播路由器收到IGMP报文后,还要利用多播路由选择协议把这种组成员关系转发给互联网上的其他多播路由器。
第二阶段:组成员关系是动态的。本地多播路由器要周期性地探询本地局域网上的主机,以便知道这些主机是否还继续是组的成员。只要有一台主机对某个组响应,那么多播路由器就认为这个组是活跃的。但一个组在经过几次的探询后仍然没有一台主机响应,多播路由器就认为本网络上的主机已经都离开了这个组,因此也就不再把这个组的成员关系转发给其他的多播路由器。
IGMP为避免了多播控制信息给网络增加大量的开销,IGMP采用的一些具体措施如下:
(1) 在主机和多播路由器之间的所有通信都是使用IP多播 。只要有可能,携带IGMP报文的数据报都用硬件多播来传送。因此在支持硬件多播的网络上,没有参加IP多播的主机不会收到IGMP报文。
(2) 多播路由器在探询组成员关系时,只需要对所有的组发送一个请求信息的询问报文,而不需要对每一个组发送一个询问报文 (虽然也允许对一个特定组发送询问报文)。默认的询问速率是每125秒发送一次(通信量并不太大)。
(3)当同一个网铭上连接有几个多播路由器时,它们能够迅速和有效地选择其中的一个来探询主机的成员关系。因此,网络上多个多播路由器并不会引起IGMP通信量的增大。
(4)在IGMP的询问报文中有一个数值N,它指明一个最长响应时间(默认值为10秒)。当收到询问时,主机在0到N之间随机选择发送响应所需经过的时延。因此,若一台主机同时参加了几个多播组,则主机对每一个多播组选择不同的随机数。对应于最小时延的响应最先发送。
(5)同一个组内的每一台主机都要监听响应,只要有本组的其他主机先发送了响应,自己就可以不再发送响应了。这样就抑制了不必要的通信量。
多播路由器并不需要保留组成员关系的准确记录,因为向局域网上的组成员转发数据报是使用硬件多播。多播路由器只需要知网络上是否至少还有一台主机是本组成员即可,实际上,对询问报文每一个组只需有一台主机发送响应。
如果一台主机上有多个进程都加入了某个多播组,那么这台主机对发给这个多播组的每个多播数据报只接收一个副本,然后给主机中的每一个进程发送一个本地复制的副本。
最后需要强调指出,多播数据报的发送者和接收者都不知道(也无法找出)一个多播组的成员有多少,以及这些成员是哪些主机。互联网中的路由器和主机都不知道哪个应用进程将要向哪个多播组发送多播数据报,因为任何应用进程都可以在任何时候向任何一个多播组发送多播数据报,而这个应用进程并不需要加入这个多播组。
虽然在TCP/IP中IP多播协议已成为建议标准,但多播路由选择协议(用来在多播路由器之间传插路由信息)侧尚未标准化。
在多播过程中一个多播组中的成员是动态变化的。例如在收听网上某个广播节目时,随时会有主机加入或离开这个多播组。多播路由选择实际上就是要找出以源主机为根节点的多播转发树。在多播转发树上,每一个多播路由器向树的叶节点方向转发收到的多播数据报,但在多播转发树上的路由器不会收到重复的多播数据报(即多播数据报不应在互联网中兜圈子)。对不同的多播组对应于不同的多播转发树。同一个多播组,对不同的源点也会有不同的多播转发树,已有了多种实用的多播路由选择协议,它们在转发多播数据报时使用了以下的三种方法:
(1) 洪泛与剪除。 这种方法适合于较小的多播组,而所有的组成员接入的局域网也是相邻接的。一开始,路由器转发多播数据报使用洪泛的方法(这就是广播)。为了避免兜圈子,采用了叫做 反向路径广播RPB (Reverse Path Broadcasting)的策略。RPB的要点是:每一个路由器在收到一个多播数据报时,先检查数据报是否是从源点经最短路径传送来的。进行这种检查很容易,只要从本路由器寻找到源点的最短路径上(之所以叫做反向路径,因为在计算最短路径时是把源点当作终点)的第一个路由器是否就是刚才把多播数据报送来的路由器。若是,就向所有其他方向转发刚才收到的多播数据报(但进入的方向除外),否则就丢弃而不转发。如果本路由器有好几个相邻路由器都处在到源点的最短路径上(也就是说,存在几条同样长度的最短路径),那么只能选择一条最短路径,选择的准则就是看这几条最短路径中的相邻路由器谁的P地址最小。
图4-57中的网络用路由器之间的链路来表示。我们假定各路由器之间的距离都是1。路由器R1收到源点发来的多播数据报后,向R2和R3转发。R2发现R1就在自己到源点的最短路径上,因此向R3和R4转发收到的数据报。 R3发现R2不在自己到源点的最短路径上 ,因此丢弃R2发来的数据报。其他路由器也这样转发。R7到源点有两条最短路径:R7→R4→R2→R1→源点;R7→R5→R3→R1→源点。我们再假定R4的IP地址比R5的IP地址小,所以我们只使用前一条最短路径。因此R7只转发R4传过来的数据报,而丢弃R5传过来的数据报。最后就得出了用来转发多播数据报的多播转发树(图中用粗线表示),以后就按这个多播转发树来转发多播数据报。这样就避免了多播数据报兜圈子,同时每一个路由器也不会接收重复的多播数据报。
如果在多播转发树上的某个路由器发现它的下游树枝(即叶节点方向)已没有该多播组的成员,就应把它和下游的树枝一起剪除。例如,在图4-57中虚线椭圆表示剪除的部分。当某个树枝有新增加的组成员时,可以再接入到多播转发树上。
(2) 隧道技术(tunneling) 。隧道技术适用于多播组的位置在地理上很分散的情况。例如在图4-58中,网1和网2都支持多播。现在网1中的主机向网2中的一些主机进行多播。但路由器R1和R2之间的网络并不支持多播,因而R1和R2不能按多播地址转发数据报。为此,路由器R1就对多播数据报进行再次封装,即再加上普通数据报首部,使之成为向单一目的站发送的单播(unicast)数据报,然后通过“隧道”(tunnel)从R1发送到R2。
单播数据报到达路由器R2后,再由路由器R1剥去其首部,使它又恢复成原来的多播数据报,维续向多个目的站转发。这一点和英吉利海峡隧道运送汽车的情况相似。英吉利海峡隧道不允许汽车在隧道中行驶。但是,可以把汽车放置在隧道中行驶的电气火车上来通过陵道。过了隧道后,汽车又可以维续在公路上行驶。这种使用隧道技术传送数据报又叫做IP中的IP(IP-in-IP)。
(3) 基于核心的发现技术。 这种方法对于多播组的大小在较大范图内变化时都通合。这种方法是对每一个多插组G指定一个核心(core)路由器,给出它的IP单播地址。核心路由器按照前面讲过的方法创建出对应于多播组G的转发树。如果有一个路由器R1向这个核心路由器发送数据报,那么它在途中经过的每一个路由器都要检查其内容。当数据报到达参加了多播组G的路由器R2时,R2就处理这个数据根。如果R1发出的是一个多播数据报,其目的地址是G的组地址,R2就向多播组G的成转发这个多播数据报。如果R1发出的数据报是一个请求加入多插组G的数据报,R2就把这个信息加到它的路由中,并用隧道技术向R1转发每一个多播数据报的一个副本。这样,参加到多播组G的路由器就从核心向外增多了,扩大了多播转发树的覆盖范围。
使用的其他多播路由选择协议:
距离向量多播路由选择协议DVMRP (Distance Vector Multicast Routing Protocol)是在互联网上使用的第一个多播路由选择协议。由于在UNTX系统中实现RP的程序叫做routed,所以在routed的前面加表示多播的字母m,叫做mrouted,它使用DVMRP在路由器之间传播路由信息。
基于核心的转发树CBT (Core Based Tree)。这个协议使用核心路由器作为转发树的根节点。一个大的自治系统AS可划分为几个区域,每一个区域选择一个核心路由器(也叫做中心路由器center router,.或汇聚点路由露rendezvous router.)。
开放最短通路优先的多播扩展MOSPF (Multicast extensions to OSPF)。这个协议是单播路由选择协议OSPF的扩充,使用于一个机构内,MOSPF使用多播链路状态路由选择创建出基于源点的多播转发树。
协议无关多播-稀疏方式PIM-SM (Protocol Independent Multicast-Sparse Mode)。这个协议使用和CBT同样的方法构成多播转发树。采用“协议无关”这个名词是强调:虽然在建立多播转发树时是使用单播数据报来和远程路由器联系的,但这并不要求使用特定的单播路由选择协议。这个协议适用于组成员的分布非常分散的情况。
协议无关多播-密集方式PIM-DM (Protocol Independent Multicast-Dense Mode),这个协议适用于组成员的分布非常集中的情况,例如组成员都在一个机构之内。PIM-DM不使用核心路由器,而是使用洪泛方式转发数据报。
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