IGMP-Snooping相關(guān)學(xué)習(xí)

定義

IGMP Snooping (Internet Group Management Protocol Snooping)是一種IPv4二層組播協(xié)議，通過偵聽三層組播設(shè)備和用戶主機之間發(fā)送的組播協(xié)議報文來維護組播報文的出接口信息，從而管理和控制組播數(shù)據(jù)報文在數(shù)據(jù)鏈路層的轉(zhuǎn)發(fā)。

目的

在很多情況下，組播報文要不可避免地經(jīng)過一些二層交換設(shè)備，尤其是在局域網(wǎng)環(huán)境里。如圖1所示，在組播用戶和三層組播設(shè)備Router之間，組播報文要經(jīng)過二層交換機Switch。

當(dāng)Router將組播報文轉(zhuǎn)發(fā)至Switch以后，Switch負(fù)責(zé)將組播報文轉(zhuǎn)發(fā)給組播用戶。由于組播報文的目的地址為組播組地址，在二層設(shè)備上是學(xué)習(xí)不到這一類MAC表項的，因此組播報文就會在所有接口進(jìn)行廣播，和它在同一廣播域內(nèi)的組播成員和非組播成員都能收到組播報文。這樣不但浪費了網(wǎng)絡(luò)帶寬，而且影響了網(wǎng)絡(luò)信息安全。

IGMP Snooping有效地解決了這個問題。配置IGMP Snooping后，二層組播設(shè)備可以偵聽和分析組播用戶和上游路由器之間的IGMP報文，根據(jù)這些信息建立二層組播轉(zhuǎn)發(fā)表項，控制組播數(shù)據(jù)報文轉(zhuǎn)發(fā)。這樣就防止了組播數(shù)據(jù)在二層網(wǎng)絡(luò)中的廣播。

基本原理

IGMP Snooping是二層組播的基本功能，可以實現(xiàn)組播數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)鏈路層的轉(zhuǎn)發(fā)和控制。當(dāng)主機和上游三層設(shè)備之間傳遞的IGMP協(xié)議報文通過二層組播設(shè)備時，IGMP Snooping分析報文攜帶的信息，根據(jù)這些信息建立和維護二層組播轉(zhuǎn)發(fā)表，從而指導(dǎo)組播數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)鏈路層按需轉(zhuǎn)發(fā)。

如圖1所示，當(dāng)組播數(shù)據(jù)從三層組播設(shè)備Router轉(zhuǎn)發(fā)下來以后，處于接入邊緣的二層組播設(shè)備Switch負(fù)責(zé)將組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給用戶主機，使用戶收看所點播的節(jié)目。當(dāng)Switch沒有運行IGMP Snooping時，組播數(shù)據(jù)在二層被廣播；當(dāng)Switch運行了IGMP Snooping后，組播數(shù)據(jù)不會在二層廣播，而是會被Switch發(fā)送給指定的接收者。

使能IGMP Snooping功能后，Switch會偵聽主機和上游三層設(shè)備之間交互的IGMP報文，通過分析報文中攜帶的信息（報文類型、組播組地址、接收報文的接口等），建立和維護二層組播轉(zhuǎn)發(fā)表，從而指導(dǎo)組播數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)鏈路層按需轉(zhuǎn)發(fā)。

基本概念

如圖2所示，三層設(shè)備Router從組播源接收數(shù)據(jù)并向下游轉(zhuǎn)發(fā)，在二層組播設(shè)備SwitchA和SwitchB上分別運行IGMP Snooping，HostA、HostB和HostC為接收者主機（即組播組成員）。

結(jié)合圖2，介紹IGMP Snooping中相關(guān)端口的概念。

路由器端口和成員端口，是二層組播轉(zhuǎn)發(fā)表項中的一個重要信息：出接口。其中路由器端口相當(dāng)于上游接口，成員端口相當(dāng)于下游接口。通過協(xié)議報文學(xué)習(xí)到的端口，對應(yīng)的為動態(tài)表項；而手工配置的端口，對應(yīng)的為靜態(tài)表項。

工作機制

二層組播設(shè)備運行了IGMP Snooping后，收到不同的IGMP協(xié)議報文會進(jìn)行不同的處理，并在此過程中建立起二層組播轉(zhuǎn)發(fā)表項.

此外，當(dāng)二層組播設(shè)備收到PIM Hello報文時，向VLAN內(nèi)除接收接口外的其他所有接口轉(zhuǎn)發(fā)，并對接收接口做如下處理：
1).如果路由器端口列表中已包含該動態(tài)路由器端口，則重置老化定時器。
2).如果路由器端口列表中尚未包含該接口，則將其添加進(jìn)去，并啟動老化定時器。

IGMP Snooping Over VXLAN

1.背景信息
在VXLAN網(wǎng)絡(luò)中，VTEP在收到組播流量后，缺省情況下是通過在BD內(nèi)廣播的方式發(fā)送給接收者。這種方式既增加了網(wǎng)絡(luò)的流量負(fù)荷，又使很多未點播相應(yīng)節(jié)目的接收者收到了不需要的組播流量，造成了帶寬浪費。為了解決上述問題，可以在VXLAN網(wǎng)絡(luò)中部署二層組播特性，即IGMP Snooping Over VXLAN，實現(xiàn)組播流量在VXLAN網(wǎng)絡(luò)中按需轉(zhuǎn)發(fā)。

2.實現(xiàn)流程

如圖1所示，組播源和組播接收者分別連接在VXLAN網(wǎng)絡(luò)中不同的VTEP上。其中，在VTEP1和VTEP2之間、VTEP1和VTEP3之間、VTEP2和VTEP3之間建立VXLAN隧道。利用IGMP Snooping Over VXLAN可以實現(xiàn)組播流量在BD內(nèi)的精確轉(zhuǎn)發(fā)，保證組播數(shù)據(jù)在VXLAN隧道和用戶側(cè)接口都能按需復(fù)制，有效地節(jié)省VXLAN網(wǎng)絡(luò)的帶寬占用。

IGMP Snooping Over VXLAN的實現(xiàn)過程如下：

a.在控制層面，需建立二層組播轉(zhuǎn)發(fā)表項，二層組播轉(zhuǎn)發(fā)表項由BD名稱、組播組地址、路由器端口、動態(tài)組播組成員端口構(gòu)成。
在VTEP1、VTEP2和VTEP3上創(chuàng)建二層廣播域即BD（Bridge Domain）。

1.將VTEP1配置為查詢器，VTEP1節(jié)點分別向VTEP2、VTEP3發(fā)送IGMP Query報文。

2.VTEP2和VTEP3通過VXLAN隧道接收到IGMP Query報文后，向BD內(nèi)的接收者轉(zhuǎn)發(fā)該報文，并將VXLAN隧道側(cè)接口設(shè)置為路由器端口。

3.接收者收到IGMP Query報文后，如果該接收者點播了相應(yīng)的節(jié)目，則回應(yīng)IGMP Report報文。因此，只有連接VTEP2的接收者回應(yīng)IGMP Report報文。

4.VTEP2收到IGMP Report報文后，從報文中解析出接收者要加入的組播組地址，并將接收接口設(shè)置為動態(tài)組播組成員端口（即轉(zhuǎn)發(fā)組播數(shù)據(jù)的出接口），然后將IGMP Report報文發(fā)送給VTEP1。

5.VTEP1通過VXLAN隧道接收到IGMP Report報文后，從報文中解析出接收者要加入的組播組地址，并將VXLAN隧道端口設(shè)置為動態(tài)組播組成員端口。

b.在轉(zhuǎn)發(fā)層面，當(dāng)組播流經(jīng)過VTEP1、VTEP2時，兩者根據(jù)二層組播轉(zhuǎn)發(fā)表項進(jìn)行組播數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)組播流量進(jìn)入VXLAN隧道后，封裝后的數(shù)據(jù)在Underlay網(wǎng)絡(luò)采用頭端復(fù)制的方式進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。

3.部署思路

1).在各VTEP節(jié)點上創(chuàng)建BD，VTEP節(jié)點與組播源或組播接收者之間通過BD內(nèi)的接口進(jìn)行組播數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。

2).在各VTEP節(jié)點的BD內(nèi)配置IGMP Snooping功能，VTEP節(jié)點通過偵聽IGMP報文，建立起二層組播轉(zhuǎn)發(fā)表項，并根據(jù)該表項實現(xiàn)組播數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)鏈路層的按需轉(zhuǎn)發(fā)。

3).在VTEP1節(jié)點的BD內(nèi)使能查詢器功能，使VTEP1節(jié)點承擔(dān)起查詢器的角色。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的IGMP-Snooping相关学习的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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