组播路由
windowsudp组播路由协议(一)
windowsudp组播路由协议(一)
Windows UDP组播路由协议
概述
该协议旨在定义Windows操作系统中使用的UDP组播路由规则，以实现高效的网络通信。
功能特点
•支持UDP组播数据包的路由转发
•提供可配置的组播路由策略
•支持多播组的动态加入和离开
协议要求
为了正确使用该协议并确保网络通信的稳定性，以下要求需要被满足： - 操作系统必须支持UDP协议 - 操作系统必须支持组播功能- 网络设备必须支持组播功能
协议流程
1.操作系统启动时，加载组播路由表配置文件
2.操作系统监听组播数据包，等待接收
3.当接收到组播数据包时，操作系统判断数据包的目标组播地址是
否在路由表中
4.如果目标组播地址在路由表中，则将数据包转发至对应的网络设
备
5.如果目标组播地址不在路由表中，则丢弃数据包
6.如果有新的组播组加入或离开网络，操作系统根据配置文件更新
组播路由表
组播路由策略配置文件示例
以下为一份组播路由策略配置文件示例：
# 组播路由策略配置文件
# 路由规则1
- 组播组地址:
- 网络设备: eth0
- 转发模式: 无
# 路由规则2
- 组播组地址:
- 网络设备: eth1
- 转发模式: 收听
# 路由规则3
- 组播组地址:
- 网络设备: eth2
- 转发模式: 转发
结论
通过该协议，Windows操作系统可以实现UDP组播数据包的高效路由转发，从而支持多播网络通信。
组播路由策略可根据实际需求进行配置，以满足各种网络环境下的需求。
路由器-组播PIM-SM模式典型配置
#
interface NULL0
#
interface LoopBack0
ip address 1.1.1.1 255.255.255.255
#
ospf 1
area 0.0.0.0
network 1.1.1.1 0.0.0.0
network 10.1.1.0 0.0.0.255
#
interface Serial1/0/0
link-protocol ppp
ip address 192.168.2.2 255.255.255.252
pim sm /设置为pim-sm模式/
#
interface Serial1/1/0
link-protocol ppp
ip address 192.168.3.1 255.255.255.252
network 192.168.1.0 0.0.0.3
network 192.168.3.0 0.0.0.3
#
user-interface con 0
user-interface vty 0 4
#
return
#
interface Serial1/0/0
link-protocol ppp
ip address 192.168.1.1 255.255.255.252
pim sm /设置为pim-sm模式/
#
interface Serial1/1/0
link-protocol ppp
ip address 192.168.2.1 255.255.255.252
network 192.168.4.0 0.0.0.3
组播所使用的路由算法
组播所使用的路由算法
蓝色线段为构造的树，这些点构成的线段的和是最小的，总和只有7，但是因为考虑到从组播源发送到树根还有一定的距离，所以组播包一共发送的长度不一定是最小的。
并且可能会引起数据的重复传输的问题（从源->根->接受者的路径可能重复）。
他最适合的场合是多数共享树与源树相同的环境。
这样就可以达到最小路径了。
第二种树是基于源的树，也称最短路径树。
以发送者为树根到每一个接收者的最短路径构成一棵转发树，从发送者到接收者的路径最优，但需要维护较多的状态信息。
这样，在具有N个主机的组播组中，需要构造N棵不同的路由树，因为每一个源能构造出以自己为根的最优路径的树。
它适用于发送者数量较少而接收者大量的应用，这样可以构造尽量少的树。
共享组播树的特点是：该树具有最小“成本”（树的树枝的链路成本和最小）但是从源到接受者的路径并非最优。
具体解释为：构造出的树的链路和成本最小，但是组播源必须将组播数据首先发送给树根节点，之后树根节点再根据这棵树发送给所有节点。
两种构造组播树的方法都是为了让组播数据包到达所有的组播路由器，两者的区别就是是否把源节点当做根节点，这样可以决定是树成本最小还是路径最优。
通过组播路由算法，有效构造了树，加上组管理协议IGMP，能够实现IP组播的有效传输了。
遗传组播路由算法
Ｃｏ ｍ ｕ ｉａ ｉ ｎ ｍ ｎｃ ｔ ｏ
Ｔ＝ ，， ∈ （ Ｅ ）， Ｇ并 且 满 足 条 件
编 码 ：采 用 按 路 径 编 码 的 方 案 、
交 叉 算 子 ：算 法 采 用 单 点 交 叉 。
ＣｓＴ ： ｉ ∑ｃ ，） （） ｏ （） ｍｎ ｔ （ （． ｘｙ ３ ）
是 有 效 可行 的 。
组 播 路 由 问曩 描 述
通 常 ，通 信 网 络 可 以 被 表 示 为
一
个 连 通 图 Ｇ Ｅ ， Ｖ 示 节 点 （ （，） 表 路 由 器 ） 集 合 ， 为 任 意 两 相 邻 节 点 的
ｘ ｙ 和 间通 信 链路 （，） ｘＹ 的集 合 。对 于
这 其 实 是 一 种 整 数 编 码 法 。编 码 以 组 首 先 选 择 一 对 染 色 体 Ｃ ｒｍＳ ｔ ， ｈ ｏ ｅ［７ ｉ 随机产生一个 ～ ｌ 一 ＿ 播 树 作 为 染 色 体 ，以 路 径 作 为 基 因 ． Ｃ ｒｍＳ ｔ］ ｈｏ ｅ ｊ ［ ０ ） 之
，
一
其 中 △为 实 时 业 务 允 许 时 延 的 上 计 算 出 符 合 时 延 约 束 的 备 选 路 径 集 限值 ，
变 异 算 子 ：变 异 概 率 ｐ 取 区 间
＝ ２ ： ； Ｐ （，） Ｇ Ｖ 为 Ａ中 从 源 节 点ｓ 组 Ｐ １ … Ｐ 、 Ｐ： ： … ， 经
［．，．） 的 值 。变 异 时 按 变 异 概 率 ０１０２ 内
播 树 到 目的 节 点 路 径 。 的
）（ ｍ为 目 的 节 点 数 ） 用 染 色 体 对 每个个体Ｃ ｒｍＳ ｔ］ 。 ｈ ｏ ｅ ｉ的每个基因位 ［
Ｃ ｒｍｅ 示 一棵 组 播 树 ，其 编 码 长 度 赋 ０ 一） 间 的 随 机 整 数 。 ｈｏ 表 ～ １之
bgp evpn 3类路由产生条件
BGP EVPN（Border Gateway Protocol Ethernet Virtual Private Network）是一种基于BGP的数据中心互联技术，它提供了一种高效的、可扩展的以太网虚拟专用网络解决方案。
在BGP EVPN中，3类路由是指MAC路由、IP路由和组播路由。
本文将从三类路由产生条件的角度来分析BGP EVPN的工作原理。
1. MAC路由的产生条件MAC路由是指在数据中心网络中，用于将MAC位置区域与对应的VTEP（Virtual Tunnel End Point）关联起来的路由信息。
MAC路由的产生条件包括以下几点：1.1 VTEP学习到的MAC位置区域VTEP通过学习数据包中的源MAC位置区域和VLAN信息，将MAC 位置区域与对应的VNI（Virtual Network Identifier）关联起来，然后向控制平面发送MAC路由信息。
1.2 MAC位置区域的变动当VTEP学习到新的MAC位置区域或者已经学习到的MAC位置区域发生变化时，将触发MAC路由的产生。
2. IP路由的产生条件IP路由是指在数据中心网络中，用于将IP位置区域与对应的VTEP关联起来的路由信息。
IP路由的产生条件包括以下几点：2.1 VTEP学习到的IP位置区域VTEP通过学习数据包中的源IP位置区域和VLAN信息，将IP位置区域与对应的VNI关联起来，然后向控制平面发送IP路由信息。
2.2 IP位置区域的变动当VTEP学习到新的IP位置区域或者已经学习到的IP位置区域发生变化时，将触发IP路由的产生。
3. 组播路由的产生条件组播路由是指在数据中心网络中，用于将组播流的源位置区域和接收者关联起来的路由信息。
组播路由的产生条件包括以下几点：3.1 组播流的源位置区域和接收者VTEP通过学习组播流的源位置区域和接收者信息，将其关联起来，并向控制平面发送组播路由信息。
3.2 组播流信息的变动当组播流的源位置区域或者接收者信息发生变动时，将触发组播路由的产生。
AR路由器组播路由协议介绍
组播路由建立了一个从数据源端到多个接收端的无环数据传输路径。
组播路由协议的任务就是构建分发树结构。
组播路由器能采用多种方法来建立数据传输的路径，即分发树。
组播路由也分为域内和域间两大类。
域内组播路由目前已经相当成熟，在众多的域内路由协议中，PIM-DM（协议独立组播—密集模式）和PIM-SM（协议独立组播—稀疏模式）是目前应用最多的协议。
域间路由的首要问题是路由信息（或者说可达信息）如何在自治系统之间传递，由于不同的AS可能属于不同的运营商，因此除了距离信息外，域间路由信息必须包含运营商的策略，这是与域内路由信息的不同之处。
1、域内组播路由协议（1）PIM-DM（Protocol-Independent Multicast Dense Mode，PIM-DM）密集模式组播路由协议适用于小型网络。
一般说来，密集模式下数据包的转发路径是“有源树”——以“源”为根、组播组成员为枝叶的一棵树。
由于有源树使用的是从组播源到接收者的最短路径，因此也称为最短路径树（Shortest Path Tree，SPT）。
（2）PIM-SM（Protocol-Independent Multicast Sparse Mode，PIM-SM）密集模式采用的扩散—剪枝技术，在广域网上是不可取的。
在广域网上，组播接收成员相对稀疏，多采用稀疏模式。
稀疏模式默认所有主机都不需要接收组播包，只向明确指定需要组播包的主机转发。
为了使接收站点能够接收到特定组的组播数据流，连接这些站点的组播路由器必须向该组对应的“汇聚点”RP（Rendezvous Point）（汇聚点需要在网络中构建，是一些虚拟的数据交换地点）发送加入消息，加入消息经过一个个路由器后到达根部，即汇聚点，所经过的路径就变成了共享树的分支。
稀疏模式协议先将组播报文发送到汇聚点，再沿以汇聚点为根的组员为枝叶的“共享树”转发。
为了避免共享树的分支由于未更新而被删除，稀疏模式组播路由协议通过向分支周期性地发送加入消息来维护组播分布树。
组播路由与转发配置-h3c
1 组播路由与转发配置 .......................................................................................................................... 1-1 1.1 组播路由与转发简介.......................................................................................................................... 1-1 1.1.1 RPF检查机制 .......................................................................................................................... 1-1 1.1.2 组播静态路由 .......................................................................................................................... 1-3 1.1.3 GRE隧道在组播转发中的应用 ................................................................................................ 1-4 1.1.4 组播路径跟踪 .......................................................................................................................... 1-5 1.2 组播路由与转发配置任务简介 ........................................................................................................... 1-6 1.3 配置组播路由与转发.......................................................................................................................... 1-6 1.3.1 配置准备 ................................................................................................................................. 1-6 1.3.2 使能IP组播路由....................................................................................................................... 1-6 1.3.3 配置组播静态路由................................................................................................................... 1-7 1.3.4 配置组播路由策略................................................................................................................... 1-8 1.3.5 配置组播转发范围................................................................................................................... 1-8 1.3.6 配置组播转发表容量 ............................................................................................................... 1-9 1.3.7 跟踪组播数据的传输路径........................................................................................................ 1-9 1.4 组播路由与转发显示和维护............................................................................................................. 1-10 1.5 组播路由与转发典型配置举例 ......................................................................................................... 1-11 1.5.1 改变RPF路由配置举例 ......................................................................................................... 1-11 1.5.2 衔接RPF路由配置举例 ......................................................................................................... 1-13 1.6 常见配置错误举例 ........................................................................................................................... 1-15 1.6.1 组播静态路由失败................................................................................................................. 1-15
组播路由协议
组播路由协议组播路由协议（Multicast Routing Protocol）是一种网络协议，用于支持组播传输，将数据从一个源节点传输到多个目的节点。
组播路由协议通过建立一棵组播树来实现数据的传输，其中源节点作为根节点，目的节点作为叶子节点。
组播路由协议有多种类型，常见的包括DVMRP、IGMP、PIM和MOSPF等。
每种协议都有各自的特点和适用场景。
其中，Distance Vector Multicast Routing Protocol（DVMRP）是一种基于距离向量的组播路由协议。
它使用了类似于BGP的距离矩阵来选择最佳的路径，并通过向邻居节点广播消息来更新路由表。
DVMRP适用于小型网络，但在大型网络中可能产生大量的控制消息。
Internet Group Management Protocol（IGMP）是一种用于在主机和组播路由器之间交换组播组信息的协议。
它允许主机加入和离开组播组，并向路由器报告组播组成员。
IGMP采用了查询-报告机制，通过查询消息和报告消息来维护组播组的成员关系。
Protocol Independent Multicast（PIM）是一种独立于底层网络的组播路由协议。
它可以与各种底层网络协议一起使用，如IP、ATM和Frame Relay等。
PIM使用了两种模式：稠密模式（Dense Mode）和稀疏模式（Sparse Mode）。
稠密模式适用于具有大量组播组成员的网络，而稀疏模式适用于成员分布较不密集的网络。
Multicast Open Shortest Path First（MOSPF）是一种基于OSPF协议的组播路由协议。
它通过向OSPF协议添加组播扩展来支持组播传输。
MOSPF使用与OSPF相同的链路状态数据库（LSDB）和最短路径树（SPF）算法来计算最优的组播路径。
无论是哪种组播路由协议，其基本目标是找到一条最佳的路径，以最小的开销实现数据的组播传输。
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第4章组播路由本章主要讲述IP组播报文转发原理及相关协议。
组播报文到达路由器后，查询路由器中的组播转发表，确定是否能够转发以及如何转发；IGMP协议主要用于主机与路由器之间成员关系的管理；动态组播路由协议用于维护全网一致的组播转发表。
本章主要内容：组播介绍IGMP协议相关术语解析IGMP协议介绍PIM-SM协议相关术语解析PIM-SM协议介绍PIM-SM调试命令及调试信息PIM-DM协议介绍DVMRP协议介绍4.1IP组播相关术语解释ip multicasting――ip组播。
在RFC 1112和RFC 2236中定义了I P组播概念，即如何向一个主机组发送报文。
一个主机组是指共享单独一个IP地址的多个设备。
I P组播传送与I P单播相同，都使用“尽力（best-effort）”传输机制发送报文。
这意味着对于该组中的所有主机，都不能保证数据包能够正确无误地、按顺序地接收。
multicast address――组播地址。
目前，保留给IP组播的地址空间是D类地址，范围从224.0.0.0到239.255.255.255。
这些地址的高位比特都被定义为“1110”。
multicast distribution tree――组播分布树。
在组播模型中，源主机可以向任一加入组播组的主机传送信息。
IP组播业务报文在网络中经过的路径成为组播分布树。
它可以分为有源树和共享树两种类型。
source tree――有源树。
树的根是组播信息源，分支形成了通过网络到达接收站点的分布树。
有源树以最短的路径贯穿网络，因此它也常被称为最短路径树(SPT)。
shared tree――共享树。
不使用信息源作为树根，而是使用位于网络中的某些可选择点作为公用根。
此根称为汇聚点(RP)。
reverse path forwarding――逆向路径转发。
组播业务包到达路由器时，路由器对报文执行RPF（检查组播包是否在可返回源站点接口上到达）检查。
检查成功时转发该包，否则丢弃该包。
multicast cache――组播转发缓存。
又称为组播路由表项。
它包含了组播业务报文的合法输入、输出接口信息，是RPF检查的依据。
组播转发缓存由组播路由协议生成并更新。
4.2组播介绍当信息(包括数据、语音和视频)传送的目的地址是网络中的一组用户时，可以采用多种传送方式。
例如可以采用单播(Unicast)方式，为每个用户单独建立一条数据传送通路；又如采用广播(Broadcast)方式，把信息传送给网络中的所有用户，不管他们是否需要，都会接收到广播来的信息。
以上两种方式都浪费了大量宝贵的带宽资源，而且广播方式也不利于信息的安全和保密。
IP组播技术有效地解决了这个问题。
组播源仅发送一次信息，信息在网络关键节点处被复制和分发，因此信息能被准确高效地传送到每个需要它的用户。
简单地说，IP组播是一种保存带宽的技术，它把一个单独的信息流同时传送到多个接收者那里，减少了网络流量。
若网络中有不支持组播的路由器，组播路由器可以采用隧道方式将组播包封装在单播IP包中发送给相邻路由器，相邻的组播路由器再将单播IP头剥掉，然后继续进行组播传输，直至到达目的地。
4.2.1IP组播地址IP组播地址用于标识一个IP组播组。
IANA把D类地址空间分配给组播使用，范围从224.0.0.0 到239.255.255.255。
组播地址前四位均为“1110”。
4.2.1.1IP组播地址的空间划分整个IP组播地址的空间是这样划分的：224.0.0.0 到224.0.0.255 地址范围被IANA 预留，地址224.0.0.0 保留不做分配。
其他地址供路由协议及拓扑查找和维护协议使用。
该范围内的地址属于局部范畴，不论生存时间字段TTL值是多少，都不会被路由器转发也即只能在局域网里传送。
224.0.1.0 到238.255.255.255 地址范围作为用户组播地址，在全网范围内有效。
组播地址239.0.0.0 到239.255.255.255 地址范围为本地管理组播地址administratively scoped addresses，仅在特定的本地范围内有效。
4.2.1.2IP 组播地址到MAC 地址的映射IANA 将MAC 地址范围01:00:5E:00:00:00 ~ 01:00:5E:7F:FF:FF 分配给组播使用，这就要求将28位的IP 组播地址空间映射到23 位的MAC 地址空间中。
具体的映射方法是将组播地址中的低23 位放入MAC 地址的低23 位如图4-1所示：图4-1 组播地址到MAC地址的映射由于IP 组播地址的后28 位中只有23 位被映射到MAC 地址，这样会有32个IP 组播地址映射到同一MAC 地址上。
4.2.2IP组播特性在一般的TCP/IP路由中，一个数据包传输的路径是从源地址路由到目的地址，利用Hop-by-Hop的原理在IP网络中传输。
然而在IP组播环境中，数据包的目的地址不是一个而是一组，形成组地址.。
所有的信息接收者都加入到一个组内，并且一旦加入之后，流向该组地址的数据立即开始向接收者传输。
组中的所有成员都能接收到该数据包，因此为了接收数据包，必须首先成为组的成员，而数据包的发送者并不需要是组中的成员。
组播环境中，数据传向组中的所有成员，不是组中成员的用户不会收到这些数据。
总的来说：IP组播具有如下特性：对组成员所处的位置和成员的数量没有限制。
也就是说：独立的主机可以在任意时间自由地加入或离开组播组；这些成员可以处在Internet的任何地方；一台主机在同一时刻也可以是一个以上组播组的成员。
一台主机可发送数据包到一个组播组，即使该主机不是这个组中的成员。
向一个组播组内的所有IP主机传送报文如同单播一样，只向组地址发送一份报文即可。
路由器不需要保存所有主机的成员关系，它只需知道物理接口所在的网段上是否已经有主机属于某个组播组；主机只需保存自己加入了哪些组播组。
4.2.3IP组播路由协议组播协议包括两个部分：一部分作为IP组播基本信令协议的因特网组播管理协议(IGMP)；另一部分是实现IP组播流寻径的组播路由协议(例如：DVMRP、PIM-SM、PIM-DM)。
4.2.3.1因特网组播管理协议IGMP定义了主机与路由器（也适用于路由器与路由器之间）之间组播成员关系的建立和维护机制，是整个IP组播的基础。
IGMP通知路由器有关组成员的信息，路由器使用IGMP来获知与路由器相连的子网上是否存在组播组的成员。
特定的应用程序能知道是来自哪个数据源的信息发送到了哪个组中：如果一个局域网中有一个用户通过IGMP宣布加入某组播组，则局域网中的组播路由器就将该信息通过组播路由协议进行传播，最终将该局域网作为一个分枝加入组播树。
当主机作为某个组的成员开始收到信息后，路由器就会周期性地对该组进行查询，检查组内的成员是否还参与其中，只要还有一个主机仍在参与，路由器就继续转发数据。
当局域网中的所有用户退出该组播组后，相关的分枝就从组播树中删掉。
4.2.3.2组播路由协议因为组播中的组地址是虚拟的，所以不可能如同单播那样，直接从数据源一端路由到特定的目的地址。
组播应用程序将数据包发送给一组希望接收数据的接收者(组播地址)，而不是仅仅传送给一个接收者(单播地址)。
组播路由建立了一个从数据源端到多个接收端的无环数据传输路径。
组播路由协议的任务就是构建分发树结构。
组播路由器能采用多种方法来建立数据传输的路径，即分发树。
根据网络的实际情况，组播路由协议可以分成两大类：密集模式和稀疏模式。
(1)密集模式组播密集模式组播路由协议适用于小型网络。
它假设网络中的每个子网都存在至少一个对组播组感兴趣的接收站点。
因此，组播数据包被扩散(“推”)到网络中的所有点。
与此伴随着相关资源(带宽和路由器的CPU等)的消耗。
为了减少这种宝贵网络资源的消耗，密集模式组播路由协议对没有组播数据转发的分枝进行剪枝操作，只保留包含接收站点的分支。
为了使剪掉的分支中有组播数据转发需求的接收站点可以接收组播数据流，剪掉的分支可以周期性地恢复成转发状态。
为了减少等待剪枝分支恢复转发状态的延时时间，密集模式组播路由协议使用嫁接机制主动加入组播分布树。
这种周期性的扩散和剪枝现象是密集模式协议的特征。
一般说来，密集模式下数据包的转发路径是“有源树”――以“源”为根、组员为枝叶的一棵树。
典型的密集模式组播路由协议有：PIM-DM（协议无关组播的密集模式）、DVMRP（距离向量组播路由协议）。
(2)稀疏模式组播稀疏模式默认所有机器都不需要接收组播包，只有明确指定需要的才转发。
接收站点为接收到特定组的数据流，必须向该组对应的“汇聚点”发送加入消息(“拉”)，加入消息所经过的路径就变成了共享树的分枝。
发送组播时，组播报文发送到汇聚点，再沿以汇聚点为根、组员为枝叶的“共享树”转发。
为避免共享树的分支由于不被更新而被删除，稀疏模式组播路由协议通过向分支周期性地发送加入消息来维护组播分布树。
发送端如果想要给特定的地址发送数据，首先要在汇聚点进行注册，之后把数据发向汇聚点。
当数据到达了汇聚点后，组播数据包被复制并沿着分发树路径把数据传给对其感兴趣的接收者。
复制仅仅发生在分发树的分支处，这个过程能自动重复直到数据包最终到达目的地。
稀疏模式下的典型组播路由协议是稀疏模式下的协议无关组播(PIM-SM)。
4.2.3.3 IP 组播报文转发单播报文的转发过程中，路由器并不关心单播源地址，只关心报文中的目的地址，通过目的地址决定向哪个接口转发。
在组播中，报文是发送给一组接收者的。
这些接收者用一个逻辑地址标识。
路由器在接收到报文后必须根据源和目的地址确定出上游(指向组播源)和下游方向(把报文沿着远离组播源的方向进行转发)，这个过程称作RPF(Reverse Path Forwarding)逆向路径转发。
RPF 执行过程中会用到原有的单播路由表以确定上游和下游的邻接结点。
只有当报文是从上游邻接结点对应的接口(称作RPF 接口)到达时才向下游转发。
RPF 的作用除了可以正确地按照组播路由的配置转发报文外，还能避免由于各种原因造成的环路。
环路避免在组播路由中是一个非常重要的问题。
RPF 的主体是RPF 检查。
路由器收到组播报文后先对报文进行RPF 检查，只有检查通过才转发，否则丢弃。
RPF 检查过程如下：(1) 路由器在单播路由表中查找组播源或RP 对应的RPF 接口。
当使用有源树时查找组播源对应的RPF 接口，使用共享树时查找RP 对应的RPF 接口。
某个地址对应的RPF 接口是指从路由器向该地址发送报文时的出接口。
(2) 如果组播报文是从RPF 接口接收下来的，则RPF 检查通过。
报文向下游接口转发,否则丢弃该报文。
图4-2所示是在使用有源树的情况下的RPF 检查过程。