组播侦听者发现协议MLD
MLD簡介
組播偵聽者發(fā)現(xiàn)協(xié)議MLD（Multicast Listener Discovery）是負責(zé)IPv6組播成員管理的協(xié)議，用來在IPv6成員主機和與其直接相鄰的組播路由器之間建立和維護組播組成員關(guān)系。MLD通過在成員主機和組播路由器之間交互MLD報文實現(xiàn)組成員管理功能，MLD報文封裝在IPv6報文中。
目的：
出現(xiàn)于IPv4時代的組播技術(shù)，有效解決了單點發(fā)送、多點接收的問題，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)中點到多點的高效數(shù)據(jù)傳送，能夠大量節(jié)約網(wǎng)絡(luò)帶寬、降低網(wǎng)絡(luò)負載。在IPv6網(wǎng)絡(luò)中，組播技術(shù)的應(yīng)用得到了進一步的豐富和加強。MLD可以理解為IGMP的IPv6版本，兩者的協(xié)議行為完全相同，區(qū)別僅僅在于報文格式。
原理描述
MLD版本：
到目前為止，MLD有兩個版本：
- MLDv1版本（由RFC 2710定義），對應(yīng)IGMPv2。
- MLDv2版本（由RFC 3810定義），對應(yīng)IGMPv3。
MLDv1的工作機制與IGMPv2相同，基于查詢和響應(yīng)機制完成對IPv6組播組成員的管理。MLDv2在MLDv1的基礎(chǔ)上，**增加的主要功能是成員主機可以指定接收或不接收某些組播源的報文。**MLD兩個版本在演進過程中對協(xié)議報文的處理是向前兼容的，即運行MLDv2的組播路由器可以識別MLDv1的協(xié)議報文。
所有MLD版本都支持ASM（Any-Source Multicast）模型。MLDv2可以直接應(yīng)用于SSM（Source-Specific Multicast）模型，而MLDv1則需要MLD SSM Mapping技術(shù)的支持才可以應(yīng)用于SSM模型。
MLDv1工作原理：
MLDv1的工作機制與IGMPv2相同，定義了查詢器選舉機制、普遍組查詢和響應(yīng)機制、新組成員加入機制以及離開組機制。
MLD查詢器周期性地向本網(wǎng)段內(nèi)所有主機和組播路由器發(fā)送普遍組查詢報文，通過成員主機反饋的報告報文來維護組成員關(guān)系；當(dāng)MLD查詢器收到成員主機發(fā)送的針對某組的離開報文時，會發(fā)送特定組查詢報文來了解網(wǎng)段內(nèi)是否還存在該組的成員，如果沒有則刪除對應(yīng)的組成員關(guān)系。MLD查詢器根據(jù)組成員關(guān)系來決定是否將對應(yīng)組的組播數(shù)據(jù)報文轉(zhuǎn)發(fā)到該網(wǎng)段。
MLDv1報文：
MLDv1包括四種類型的報文：
- 普遍組查詢報文（General Query）：查詢器向共享網(wǎng)絡(luò)上所有主機和路由器發(fā)送的查詢報文，用于了解哪些組播組存在成員。
- 特定組查詢報文（Multicast Address Specific Query）：查詢器向共享網(wǎng)段內(nèi)指定組播組發(fā)送的查詢報文，用于查詢該組播組是否存在成員。
- 成員報告報文（Multicast Listener Report）：主機向查詢器發(fā)送的報告報文，用于申請加入某個組播組或者應(yīng)答查詢報文。
- 成員離開報文（Multicast Listener Done）：主機離開組播組時主動向查詢器發(fā)送的報文，用于宣告自己離開了某個組播組。
字段解釋說明：
| Type | 報文類型。該字段有以下三種取值：130：表示查詢報文。包括普遍組查詢報文和特定組查詢報文兩類。131：表示成員報告報文。132：表示成員離開報文。 |
| Code | 該字段在發(fā)送時被設(shè)為0，并在接收時被忽略。 |
| Checksum | 標準的ICMPv6校驗和。 |
| Maximum Response Delay | 最大響應(yīng)時間。成員主機在收到MLD查詢器發(fā)送的普遍組查詢報文后，需要在最大響應(yīng)時間內(nèi)做出回應(yīng)。該字段僅在MLD查詢報文中有效。 |
| Reserved | 保留字段。 |
| Multicast Address | 組播組地址。 |
MLDv1工作機制：
查詢器選舉機制
當(dāng)一個網(wǎng)段內(nèi)有多臺IPv6組播路由器時，由于它們都可以接收到主機發(fā)送的報告報文，因此只需要選取其中一臺組播路由器發(fā)送查詢報文就足夠了，該組播路由器稱為MLD查詢器（Querier）。
圖：查詢器選舉示意圖如上圖所示，查詢器的選舉過程如下：
最初，所有運行MLD的組播路由器（RouterA和RouterB）都認為自己是查詢器，向本網(wǎng)段內(nèi)的所有主機和組播路由器發(fā)送普遍組查詢報文。
RouterA和RouterB在收到對方發(fā)送的普遍組查詢報文后，將報文的源IPv6地址與自己的接口地址作比較。通過比較，IPv6地址最小的組播路由器將成為查詢器，其他組播路由器成為非查詢器（Non-Querier）。如上圖所示，RouterA的接口地址小于RouterB，則RouterA當(dāng)選為查詢器，RouterB為非查詢器。
此后，由MLD查詢器（RouterA）向本網(wǎng)段內(nèi)的所有主機和其他組播路由器發(fā)送普遍組查詢報文，而非查詢器（RouterB）不再發(fā)送普遍組查詢報文。
非查詢器（RouterB）上都會啟動一個定時器（即其他查詢器存在時間定時器Other Querier Present Timer）。在該定時器超時前，如果收到了來自查詢器的查詢報文，則重置該定時器；否則，就認為原查詢器失效，并發(fā)起新的查詢器選舉過程。
普遍組查詢和響應(yīng)機制
通過普遍組查詢和響應(yīng)，MLD查詢器可以了解到該網(wǎng)段內(nèi)哪些組播組存在成員。
圖：普遍組查詢和響應(yīng)示意圖如上圖所示，普遍組查詢和響應(yīng)過程如下：
MLD查詢器發(fā)送目的地址為FF02::1（表示同一網(wǎng)段內(nèi)所有主機和路由器）的普遍組查詢報文；收到該查詢報文的組成員啟動定時器。
**普遍組查詢報文是周期性發(fā)送的，**發(fā)送周期可以通過命令配置，**缺省情況下每隔125秒發(fā)送一次。**HostA和HostB是組播組G1的成員，則在本地啟動定時器Timer-G1。缺省情況下，定時器的范圍為0～10秒之間的隨機值。
第一個定時器超時的組成員發(fā)送針對該組的報告報文。
假設(shè)HostA上的Timer-G1首先超時，HostA向該網(wǎng)段發(fā)送目的地址為G1的報告報文。HostB收到此報告報文，則停止定時器Timer-G1，不再發(fā)送針對G1的報告報文。這樣報告報文被抑制，可以減少網(wǎng)段上的MLD報文的數(shù)量。
MLD查詢器接收到HostA的報告報文后，了解到本網(wǎng)段內(nèi)存在組播組G1的成員，則由IPv6組播路由協(xié)議生成（ * ，G1）組播轉(zhuǎn)發(fā)表項，“*”代表任意IPv6組播源。網(wǎng)絡(luò)中一旦有組播組G1的數(shù)據(jù)到達路由器，將向該網(wǎng)段轉(zhuǎn)發(fā)。
新成員加入機制
共享網(wǎng)段內(nèi)有新組成員需要加入組播組時，會主動向MLD查詢器發(fā)送報告報文，而不必等待普遍組查詢報文的到來。
離開組機制
通過離開組機制，MLD查詢器可以及時了解到網(wǎng)段內(nèi)哪些組播組已不存在成員，從而及時更新組成員關(guān)系，減少網(wǎng)絡(luò)中冗余的組播流量。
離開過程如下：
HostA向本地網(wǎng)段內(nèi)的**所有組播路由器（目的地址為FF02::2）**發(fā)送針對組G1的離開報文（Done）。
查詢器收到離開報文，會發(fā)送針對組G1的特定組查詢報文。發(fā)送間隔和發(fā)送次數(shù)可以通過命令配置，缺省情況下每隔1秒發(fā)送一次，共發(fā)送兩次。同時查詢器啟動組成員關(guān)系定時器（Timer-Membership = 發(fā)送間隔 × 發(fā)送次數(shù)）。
該網(wǎng)段內(nèi)還存在組G1的其他成員（HostB），這些成員在收到查詢器發(fā)送的特定組查詢報文后，會立即發(fā)送針對組G1的報告報文。查詢器收到針對組G1的報告報文后將繼續(xù)維護該組成員關(guān)系。
如果該網(wǎng)段內(nèi)不存在組G1的其他成員，查詢器將不會收到針對組G1的報告報文。在Timer-Membership超時后，查詢器將刪除記錄的（*，G1）組信息。當(dāng)有組G1的組播數(shù)據(jù)到達查詢器時，查詢器將不會向下游轉(zhuǎn)發(fā)。
MLDv2工作原理：
MLDv1報文中只能攜帶組播組的信息，不能攜帶組播源的信息，這樣運行MLDv1的成員主機在加入組時無法選擇加入哪個指定源的組。MLDv2解決了這個問題。運行MLDv2的成員主機不僅能夠選擇組播組，還能夠根據(jù)需要選擇接收哪些組播源的數(shù)據(jù)。同時，與MLDv1的成員報告只能攜帶一個組播組信息相比，MLDv2報文可以攜帶多個組播組信息，這就大大減少了成員主機與查詢器之間交互的報文數(shù)量。
MLDv2報文：
與MLDv1相比，MLDv2報文的變化如下：
- MLDv2報文包含兩大類：查詢報文和成員報告報文。MLDv2沒有定義專門的成員離開報文，成員離開通過特定類型的報告報文來傳達。
- 查詢報文中不僅包含普遍組查詢報文和特定組查詢報文，還新增了特定源組查詢報文（Multicast Address and Source Specific Query）。該報文由查詢器向共享網(wǎng)段內(nèi)特定組播組成員發(fā)送，用于查詢該組成員是否愿意接收特定源發(fā)送的數(shù)據(jù)。特定源組查詢通過在報文中攜帶一個或多個組播源地址來達到這一目的。
- 成員報告報文不僅包含主機想要加入的組播組，而且包含主機想要接收來自哪些組播源的數(shù)據(jù)。MLDv2增加了針對組播源的過濾模式（INCLUDE/EXCLUDE），將組播組與源列表之間的對應(yīng)關(guān)系簡單的表示為（G，INCLUDE，(S1、S2…)），表示只接收來自指定組播源S1、S2…發(fā)往組G的數(shù)據(jù)；或（G，EXCLUDE，(S1、S2…)），表示接收除了組播源S1、S2…之外的組播源發(fā)給組G的數(shù)據(jù)。當(dāng)組播組與組播源列表的對應(yīng)關(guān)系發(fā)生了變化，MLDv2報告報文會將該關(guān)系變化存放于組播地址記錄（Multicast Address Record）字段，發(fā)送給MLD查詢器。
MLDv2工作機制：
在工作機制上，與MLDv1相比，MLDv2增加了主機對組播源的選擇能力。
特定源組加入
MLDv2的成員報告報文的目的地址為FF02::16（表示本地網(wǎng)段內(nèi)所有使能MLDv2的路由器）。通過在報告報文中攜帶組播地址記錄，主機在加入組播組的同時，能夠明確要求接收或不接收特定組播源發(fā)出的組播數(shù)據(jù)。
MLD SSM Mapping：
SSM（Source-Specific Multicast）稱為指定源組播，要求路由器能了解成員主機加入組播組時所指定的組播源。如果成員主機上運行MLDv2，可以在MLDv2報告報文中直接指定組播源地址。但是某些情況下，成員主機只能運行MLDv1，為了使其也能夠使用SSM服務(wù)，組播路由器上需要提供MLD SSM Mapping功能。
MLD SSM Mapping的機制是：通過在組播路由器上靜態(tài)配置SSM地址的映射規(guī)則，將MLDv1報告報文中的（*，G）信息轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的（G，INCLUDE，（S1，S2…））信息，以提供SSM組播服務(wù)。
MLD命令行配置
mld enable //在接口上使能MLD功能。 mld lastlistener-queryinterval 1 //在接口上配置MLD查詢器在收到成員主機發(fā)送的離開報文時， //發(fā)送特定組\源組查詢報文的時間間隔。 mld limit //當(dāng)前接口可以維護MLD組成員關(guān)系的最大個數(shù)。 mld max-response-time //接口上配置MLD普遍組查詢報文的最大響應(yīng)時間。 mld prompt-leave //在接口上配置組播組成員快速離開功能 mld require-router-alert //配置丟棄不包含Router-Alert選項的MLD報文 mld send-router-alert //設(shè)置接口上發(fā)送的MLD報文在IPv6報文頭里包含Router-Alert選項。 //缺省情況下，設(shè)備接口上發(fā)送包含Router-Alert選項的MLD報文。 mld ssm-mapping enable //在接口上使能MLD SSM Mapping功能。 mld timer query 125 //配置MLD普遍組查詢報文的發(fā)送時間間隔。參考文檔：華為HedEx文檔
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的组播侦听者发现协议MLD的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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