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二层以太网交换机上组播协议的实现

 第2卷第4期2003年10月 江南大学学报(自然科学版)Journal of Southern Yangtze U niversity(N atural Science Edition)

Vol.2 No.4

Oct. 2003 

文章编号:1671-7147(2003)04-0361-04 收稿日期:2003-03-14; 修订日期:2003-04-02.

作者简介:尹海春(1977-),男,山东泰安人,计算机软件与理论硕士研究生.

二层以太网交换机上组播协议的实现

尹海春

(电子科技大学计算机科学与工程学院,四川成都610054)

摘 要:针对多媒体在交换机上实现阶组播的必要性,探讨了在二层以太网交换机上主要的组播协议:IGMP 侦听协议和GMRP 协议.通过分析比较,可把握当前以太网交换机组播技术实现的方

法和动向,为今后在交换机上组播技术的完善和发展给予启示.

关键词:组播;二层以太网交换机;网络分组管理协议侦听;通用属性纪录组播注册协议;虚拟局域网中图分类号:TN 919.85文献标识码:A

Study on R ealization of Multicast Protocols on Layer 2Switch

YIN Hai 2chun

(College of Computer Science and Engineering ,University of Electronic Science and Technology ,Chengdu 610054,China )

Abstract :In this paper ,several multicast protocols (IGMP Snooping and GMRP )on layer 2switch are discussed.Through analysis and comparation ,the paper presents the current methods and directions of realization multicast on Ethernet switch ,and puts forward some new idea for more consummation for technology of multicast on switch.

K ey w ords :multicast ;layer 2Ethernet switch ;IGMP snooping ;GMRP ;VLAN

随着宽带多媒体网络的不断发展,各种宽带网络应用层出不穷.IP TV 、视频会议、数据和资料分发、网络音频应用、网络视频应用、多媒体远程教育等宽带应用都对现有宽带多媒体网络的承载能力提出了挑战.采用单播技术构建的传统网络,在带宽和网络服务质量方面已无法满足新兴宽带网络的要求,同时也带来网络延时、数据丢失等问题,通过引入IP 组播技术,有助于解决此类问题.组播网络中,即使组播用户数量成倍增长,骨干网络中网络带宽也无需增加.因为成百上千的组播应用用户和一个组播应用用户所占用的骨干网带宽是相同的,从而最大限度地解决目前宽带应用对带宽和网络服务质量的要求[1].

目前二层以太网交换机在组网时已得到越来

越广泛的应用.在网络运行环境中,当路由器将组播报文转发下来后,处于接入层边缘的二层交换机负责将组播报文转发给组播用户.传统的二层交换机是将组播报文广播出去,不但浪费了大量的网络带宽,引起广播风暴,也影响了正常业务,所以迫切需要在二层交换机上实现组播.最简单的方法是通过手工配置,但是组播是动态变化的,手工配置方式不可能适应这种变化.这就需要二层交换机能根据组播用户的动态,加入或离开组播组,同时保证动态地维护组播组,而GMRP 和IGMP Snooping 正好可以解决上述问题.

1G MRP 和IG MP Sn ooping 的原理分析

1.1 G MRP 和IG MP Snooping 的含义和实现环境

GMRP 的全称是G ARP Multicast Registration Protocol,即G ARP 组播注册协议,它通过使用G ARP 提供的服务,在交换机上完成二层组播的动

态注册.有关G ARP 的详细介绍参见IEEE

802.

1D.IGMP Snooping ,即IGMP 侦听.它的作用和GMRP 一样,也是在交换机上完成二层组播的动态注册

,不过它使用的是IGMP 报文,IGMP 报文格式可以在RFC1122(IGMP 版本1)[2]和RFC2236(IGMP 版本2)[3]中找到.这两者的实现环境是不同的:G MRP 的实现只需要主机和交换机的参与;而IG MP Snooping 的实现则需要主机、交换机和路由器的同时参与.两者的运行环境如图1、图2所示.

图1 IG MP 侦听的实现环境

Fig.1 R ealization environment of IG MP snooping

图2 G MRP 的实现环境

Fig.2 R ealization environment of G MRP

1.2 G MRP 和IG MP Snooping 的实现原理

虽然GMRP 和IGMP Snooping 都是实现二层组播,但它们的实现机理却有所不同.通过GMRP 协议实现二层组播时,主机和交换机均须实现GM 2RP ,但不需路由器参与,故减轻了路由器的负担.交

换机在动态维护二层组播组的同时,还需传播GM 2RP 报文使其它交换机也能动态地更新其二层组播

组,这样无疑会加重交换机处理的负担.但通过IG MP Snooping 实现二层组播时,需在主机和路由器

上实现IG MP ,交换机只通过侦听主机和路由器传送的IG MP 报文动态地维护二层组播组,但在本交换机

上的组播注册一般不会传播到其它交换机上.

1.3 G MRP 和IG MP S nooping 的组播注册属性对比

虽然GMRP 和IGMP Snooping 都是实现二层组播,但两者的组播注册属性却有所不同,GMRP 注册组播时直接使用MAC 组播地址.注册的属性除了通常的MAC 组播地址外,还能注册端口的默认组过滤行为,即是否转发所有组播组,是否转发所有未注册的组播组[4].而IGMP Snooping 使用的却是IP 组播地址,这样不仅需将IP 组播地址映射到MAC 组播地址,还存在多个IP 组播地址对应一个MAC 组播地址的情况.另外,IGMP Snooping 不能注册端口的默认组过滤行为,且IG MP Snooping 除了维护一般的组成员端口外,还要维护路由器端口.该端口是指交换机和路由器相连的端口.1.4 G MRP 和IG MP S nooping 与V LAN 的紧密联系

VLAN 技术,即虚拟局域网技术.在交换机中

引入VLAN 的一个主要原因就是限制广播.在VLAN 环境下,为将两者更好地结合起来实现组

播,应将GMRP 和IGMP Snooping 所建立的组播组

局限在VLAN 广播域中.在VLAN 环境中,不但组播数据报文的传播被局限在VLAN 域中,而且用来建立组播组的IGMP 和GMRP 控制报文的传播也是局限在VLAN 域中的.如果某一VLAN 被删除,那么之前在它上面建立的所有组播组都应该被删除.

2 G MRP 和IG MP Sn ooping 的具体实现

GMRP 和IGMP Snooping 的运行通常需要3

种事件的驱动:STP 端口状态改变、定时器超时、收到报文.对于每一种事件的发生,都会触发GMRP 和IGMP Snooping 各自产生相应的处理步骤.

2.1 STP 端口状态改变的处理

STP 的全称是Spanning Tree Protocol ,即生成

树协议.采用STP 的目的是为了避免网络中产生循环,STP 会将交换机的端口置于转发或阻塞状态.在STP 中,只有处于转发状态的端口才能转发帧.在G MRP 中,所有处于转发状态的端口组成了GIP C ontext.GIP C ontext 的全称是G ARP Information Propagation C ontext ,即G ARP 消息传播上下文.G M 2RP 报文的传播就发生在GIP C ontext 中.

当某个交换机端口进入转发状态时,GMRP 对应的处理方式,首先是将本端口加到GIP Context 中,再将GIP Context 中其它端口上注册的组播组以GMRP 加报文的形式通过本端口传播出去,再将在本端口上注册的组播组通过其它端口向外传播,

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最后将本端口加入到注册的组播组中.当某个交换机端口离开转发状态时,GMRP对应的处理是将GIP Context中其它端口注册的组播组以GMRP离开报文的形式通过本端口传播出去,接着将在本端口上注册的组播组通过其它端口向外传播,再将本端口从GIP Context中删除,最后将本端口从所注册的组播组中删除.而对于IGMP Snooping,当前考虑无反应.

2.2 定时器超时的处理

GMRP和IGMP Snooping都必须动态地维护各自的定时器.如果定时器超时,一般需要进行超时处理.GMRP有3个定时器.第1个是Join Timer,即加入定时器.此定时器超时后,GMRP会根据GMRP状态机决定发送GMRP报文的类型.第2个是Leave Timer,即离开定时器.此定时器超时后,要将它维护的交换机端口从离开的组播组中删除,并要向其它交换机端口发送GMRP离开报文.第3个是LeaveAll Timer,即离开所有定时器.此定时器超时后,如果加入定时器没有启动,则启动,然后在加入定时器超时后,向其它端口发送GMRP LeaveAll 报文,同时对所有组播组启动离开定时器,对离开定时器超时的组播组,按照离开定时器超时的方法处理.

IGMP Snooping有4个定时器.第1个是QueryInterval Timer,即查询间隔定时器.此定时器超时后,表明被定时的端口不再是路由器端口,要将这个端口从相应VLAN的所有组播组中删除.第2个是ResponseRouter Timer,即路由器响应定时器.此定时器超时后,只是表明组播组对路由器的查询没有响应,而在交换机中不做任何的处理.第3个是ResponseSwitch Timer,即交换机响应定时器.此定时器超时后,表明组成员对交换机的查询没有响应.如果达到规定的查询次数(2次),则将查询的端口从组播组中删除.如果删除端口没有其它组成员存在,则将整个组播组删除并向路由器转发IGMP离开报文.第4个是Membership Timer,即组成员定时器.当某个组成员的定时器超时后,表明此组成员有可能“偷偷地”离开了组播组.因此要向此端口发IG MP特定组查询报文,并启动交换机响应定时器,以确定此端口下是否还有组成员存在.

2.3 收到报文的处理

GMRP处理报文有4种方式.

2.3.1 GMPR LeaveAll报文 此报文的目的,是发送者为清除那些已没有成员的组播组.对于LeaveAll报文的发送者,它启动了当前所有组播组的离开定时器.此定时器超时后,发送LeaveAll报文的端口将从没有响应的组播组中删除.而对于LeaveAll报文的接收者,它要对当前所有组播组启动离开定时器.对于那些接收者还想加入的组播组,接收者应发送J O IN报文.

2.3.2 GMRP Empty报文 此报文的目的,是发送者想了解有无其它参与者想注册某个属性.当接收者收到Empty报文,会引起它的Applicant状态机改变,并在加入定时器超时后发送J O IN报文. Empty报文对接收者的Registrar状态机没有影响,也不会引起Empty报文的传播.

2.3.3 GMRP JoinIn报文和GMRP JoinEmpty报文 对于发送者而言,JoinIn报文表示发送者既不关心要注册的属性,也不关心是否有其它参与者也要注册此种属性;而JoinEmpty则要关心是否有其它参与者也想注册此种属性.对接收者而言,唯一的差别是Applicant状态机的变化,且这两种J O IN 报文都会使接收者的Registrar状态机变到IN状态,从而使注册的组播组能在端口上被注册.最后这两种J O IN报文都会引起向其它端口的传播(当且仅当收到加入报文的端口是GIP上下文成员才能传播).

2.3.4 GMRP Leave In报文和GMRP LeaveEmpty 报文 这两种L EAV E报文对接收者而言,唯一差别是Applicant状态机的变化.Applicant会变成Very Anxious状态,并启动加入定时器.当此定时器超时后,则向外发送JoinEmpty报文.这两种L EAV E报文都会使处于IN状态的Registrar进入LV状态,同时启动离开定时器.当离开定时器超时后,端口将从注销的组播组中删除.当Registrar处于其它状态(LV或M T)时,该两种L EAV E报文对其状态机无影响,且两种L EAV E报文都会引起向其它端口的传播(当且仅当收到离开报文的端口是GIP上下文成员).

IGMP Snooping可处理3种IGMP报文.

1)IGMP Query(查询报文).查询报文又分为通用查询报文和特定组查询报文.对于通用查询报文,首先要判断收到此通用查询报文的端口是新的还是旧的路由器端口.如果是新路由器端口,则将此端口加入报文所带VALN的所有组播组,并启动查询间隔定时器;如果是旧路由器端口,则重新启动查询间隔定时器.接着向交换机的除路由器端口外所有其它的端口转发IGMP通用查询报文,同时要对每个组播组启动路由器响应定时器.对于特定组查询报文,交换机要向被查询的组播组的组成员

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 第4期尹海春:二层以太网交换机上组播协议的实现

转发IGMP特定组查询报文,同时要启动对这个组播组的路由器响应定时器.

2)IGMP Report(报告报文).对于报告报文,交换机首先要确定收到报告报文的端口是新成员还是旧成员.对于新成员的处理是:如果所报告的组播组不存在,则新建此组播组并且将路由器端口和报告的端口一起加入新建的组播组;如果报告的组存在,则只是将报告的端口加入报告的组播组中,然后启动组成员定时器.对于旧成员的处理是:将组成员定时器重启,接着判断交换机响应定时器是否在运行,如果交换机响应定时器正在运行则停止它.判断并处理完接收到报告报文的端口是新成员或是旧成员后,接着交换机要确定是否向路由器端口转发.如果收到报告报文的端口是报告的组播组中的第一个成员,则要向路由器端口转发,否则不转发.如果发现此报告组播组的查询间隔定时器正在计时,则停止对其计时同时向路由器端口转发IGMP报告报文,否则不转发.

3)IGMP Leave(离开报文).当交换机从某一端口收到IGMP离开报文时,为确认此端口下是否还有其它组成员存在,交换机向此端口发特定组查询报文,然后启动交换机响应定时器.当交换机响应定时器超时,且到达查询的次数(2次)后,则将端口从离开的组播组中删除.如果删除离开端口后组播组中没有其它组成员存在,则在整个组播组删除的同时,向路由器转发IGMP离开报文.

3 G MRP和IG MP Sn ooping的性能特点

IGMP Snooping仅适用于IP网络流量,尚存在一些不足.由于IGMP报告报文并未很好地编址,故含有与所报告的组播组相同的目的地址,因此它们无法与多路广播数据包相区分.为此,须对高层报头(例如IP报头)分析后才能区分IGMP报告与组播数据包.但分析每一多播包不仅对交换机造成处理负担,而且还延长了多媒体数据包的等待时间.

由于IGMP协议本身也在不断发展,使得Igmp Snooping协议也需不断增加功能,以便能窥探新版IGMP协议的报文,同时还要求兼容过去的版本.这种日益递增的开发,增加了低端交换机的成本和复杂性,而且IGMP窥探尚不成熟.因为非路由器设备,如管理/调试站也能发出IGMP通用查询信息,而使交换机误认为在发信息的端口上也有路由器.其结果导致交换机开始向该方向发送多路广播数据包,从而毫无意义地耗费了大量带宽.

GMRP协议适用于所有组播流量,它通过系统向相邻的交换机进行登记,请求这些交换机一定要将具有某一目的的组播MAC地址的帧发送给它.它提供了对二层组播流量更精确的控制,优化了多路广播帧在桥接网络中的流通.且GMRP比IGMP 窥探更简单与更准确,所以厂商欢迎这种解决方案.但GMRP协议要求主机方也需提供对GMRP 的支持,亦即存在对过去老式网卡升级的问题.需要注意的是,在交换机运行过程中,IGMP窥探与GMRP不能同时使用.

4 结 语

GMRP和IGMP Snooping是目前最常用的两种在二层以太网交换机上实现二层组播动态注册的协议.GMRP的实现基于G ARP协议,需要交换机和主机都支持和实现GMRP,IGMP Snooping则基于IGMP协议.交换机本身并不运行IGMP,而是通过侦听在路由器和主机间传送的IGMP报文来动态注册二层组播组.GMRP本身技术上的实现要比IGMP Snooping复杂,但是其实现二层组播的效果要比IGMP Snooping更好.

参考文献:

[1]JOHN PETER.GMRP下的多媒体世界新协议开辟革命性应用的广阔前景[EB/OL].https://www.wendangku.net/doc/5715724714.html,.c/technolo2

gy,2001-10-23.

[2]RFC1112,Host Extensions for IP Multicasting[S].

[3]RFC2236,Internet Grou p Management Protocol,Version2[S].

[4]IEEE802.1D,Media Access Control(MAC)Bridges[S].(责任编辑:彭守敏)

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PIM组播协议密集模式

PIM组播协议密集模式(DM模式) 【实验名称】 PIM组播协议密集模式(DM模式) 【实验目的】 熟悉如何配置PIM密集模式 【背景描述】 你是一个某单位的网络管理员,单位有存放资料的组播服务器,,服务器为用户提供组播服务,请你满足现在的网络需求。采用PIM的密集模式来实现。 【实现功能】 实现PIM密集模式下组播流量的传输,如果没有组成员,自动修剪组播发送信息。 【实验拓扑】 S1 vlan1:192.168.1.253 vlan10:192.168.10.1 vlan12:192.168.12.1 vlan20:192.168.20.1 vlan100:192.168.100.1 S2 vlan1:192.168.2.253 vlan50:192.168.50.1 vlan12:192.168.12.2 vlan60:192.168.60.1 S2126 vlan1:192.168.1.254 S2150vlan1:192.168.2.254

【实验设备】 S3550-24(2台)、S2126G(1台)、S2150G(1台)、PC(4台) 【实验步骤】 第一步:基本配置 switch(config)#hostname S1 S1(config)#vlan 10 ! 创建一个vlan10 S1(config-vlan)#exi S1(config)#vlan 12 S1(config-vlan)#exi S1(config)#vlan 20 S1(config-vlan)#exi S1(config)#vlan 100 S1(config-vlan)#exi S1(config)#interface f0/24 S1(config-if)#switchport mode trunk !把f0/24接口作为trunk接口 S1(config-if)#switchport trunk allowed vlan remove 100 ! trunk链路不传输vlan 100的信息 S1(config)#interface vlan 1 S1(config-if)#ip address 192.168.1.253 255.255.255.0 S1(config-if)#no shutdown S1(config)#interface vlan 10 S1(config-if)#ip address 192.168.10.1 255.255.255.0 !创建一个SVI地址 S1(config-if)#no shutdown S1(config)#interface vlan 12 S1(config-if)#ip address 192.168.12.1 255.255.255.0 S1(config-if)#no shutdown S1(config)#interface vlan 20 S1(config-if)#ip address 192.168.20.1 255.255.255.0 S1(config-if)#no shutdown S1(config)#interface vlan 100 S1(config-if)#ip address 192.168.100.1 255.255.255.0 S1(config-if)#no shutdown S1(config)#interface fastethernet f0/1 !把接口加入到vlan 10 S1(config-if)#switchport access vlan 10 S1(config)#interface fastethernet f0/2 S1(config-if)#switchport access vlan 20 S1(config)#interface fastethernet f0/12 S1(config-if)#switchport access vlan 12 switch(config)#hostname S2 S2(config)#vlan 12 S2(config-vlan)#exi

IGMP Snooping协议简介

IGMP Snooping协议简介 3.1.1 igmp snooping原理 igmp snooping运行在数据链路层,是二层以太网交换机上的组播约束机制,用于管理和控制组播组。 当二层以太网交换机收到主机和路由器之间传递的igmp报文时,igmp sno oping分析igmp报文所带的信息。当监听到主机发出的igmp主机报告报文时,交换机就将该主机加入到相应的组播表中;当监听到主机发出的igmp离开报文时,交换机就将删除与该主机对应的组播表项。通过不断地监听igmp报文,交换机就可以在二层建立和维护mac组播地址表。之后,交换机就可以根据mac 组播地址表转发从路由器下发的组播报文。 没有运行igmp snooping时,组播报文将在二层广播,如图3-1所示。 运行igmp snooping后,报文将不再在二层广播,而是进行二层组播,如图 3-2所示.

3.1.2 igmpv3 snooping简介 s9500交换机支持igmpv1、 igmpv2、igmpv3协议。igmpv3协议是在igmpv 2报文的基础上的扩充。igmpv3允许主机指定接收某些网络发送的某些组播组,相比以前的版本,增加了主机的控制能力,不仅可以指定组播组,还能指定组播的源。 igmp查询报文分通用查询报文、特定组查询报文,下文着重介绍igmpv3新增的报文。 3.1.3 查询报文 igmpv3新增特定源组查询报文格式如下,从图中可以分辨igmpv2、igmpv3查询报文的格式的不同: 对于通用查询报文,igmpv2报文长度为8字节,igmpv3长度为12字节。 对于特定组查询报文,igmpv2报文长度为8字节,igmpv3长度大于等于12字节。 igmpv3特定源组查询报文,长度大于12字节。

(完整版)交换机的分类及功能

交换机的分类及工作原理

交换机的分类及工作原理 交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上,控制电路收到数据包以后,处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC(网卡的硬件地址)的NIC(网卡)挂接在哪个端口上,通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口,目的MAC 若不存在才广播到所有的端口,接收端口回应后交换机会“学习”新的地址,并把它添加入内部MAC地址表中。使用交换机也可以把网络“分段”,通过对照MAC地址表,交换机只允许必要的网络流量通过交换机。通过交换机的过滤和转发,可以有效的隔离广播风暴,减少误包和错包的出现,避免共享冲突。交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段,连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽,无须同其他设备竞争使用。当节点A向节点D发送数据时,节点B可同时向节点C发送数据,而且这两个传输都享有网络的全部带宽,都有着自己的虚拟连接。假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机,那么该交换机这时的总流通量就等于2×10Mbps=20Mbps,而使用10Mbps的共享式HUB时,一个HUB的总流通量也不会超出10Mbps。总之,交换机是一种基于MAC地址识别,能完成封装转发数据包功能的网络设备。交换机可以“学习”MAC地址,并把其存放在内部地址表中,通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径,使数据帧直接由源地址到达目的地址。 从层次上分类交换机可分为二层交换机、三层交换机、四层交换机等:(一)二层交换技术 二层交换技术是发展比较成熟,二层交换机属数据链路层设备,可以识别数据包中的MAC地址信息,根据MAC地址进行转发,并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个地址表中。具体的工作流程如下: (1)当交换机从某个端口收到一个数据包,它先读取包头中的源MAC地址,这样它就知道源MAC地址的机器是连在哪个端口上的; (2)再去读取包头中的目的MAC地址,并在地址表中查找相应的端口;

以太网交换机和路由器的区别

以太网交换机和路由器的区别 (1)工作层次不同 最初的的交换机是工作在OSI/RM开放体系结构的数据链路层,也就是第二层,而路由器一开始就设计工作在OSI模型的网络层。由于交换机工作在OSI的第二层(数据链路层),所以它的工作原理比较简单,而路由器工作在OSI的第三层(网络层),可以得到更多的协议信息,路由器可以做出更加智能的转发决策。 (2)数据转发所依据的对象不同 交换机是利用物理地址或者说MAC地址来确定转发数据的目的地址。而路由器则是利用不同网络的ID 号(即IP地址)来确定数据转发的地址。IP地址是在软件中实现的,描述的是设备所在的网络,有时这些第三层的地址也称为协议地址或者网络地址。MAC地址通常是硬件自带的,由网卡生产商来分配的,而且已经固化到了网卡中去,一般来说是不可更改的。而IP地址则通常由网络管理员或系统自动分配。 (3)传统的交换机只能分割冲突域,不能分割广播域;而路由器可以分割广播域 由交换机连接的网段仍属于同一个广播域,广播数据包会在交换机连接的所有网段上传播,在某些情况下会导致通信拥挤和安全漏洞。连接到路由器上的网段会被分配成不同的广播域,广播数据不会穿过路由器。虽然第三层以上交换机具有VLAN功能,也可以分割广播域,但是各子广播域之间是不能通信交流的,它们之间的交流仍然需要路由器。 (4)路由器提供了防火墙的服务 路由器仅仅转发特定地址的数据包,不传送不支持路由协议的数据包传送和未知目标网络数据包的传送,从而可以防止广播风暴。 交换机一般用于LAN-WAN的连接,交换机归于网桥,是数据链路层的设备,有些交换机也可实现第三层的交换。路由器用于WAN-WAN之间的连接,可以解决异性网络之间转发分组,作用于网络层。他们只是从一条线路上接受输入分组,然后向另一条线路转发。这两条线路可能分属于不同的网络,并采用不同协议。相比较而言,路由器的功能较交换机要强大,但速度相对也慢,价格昂贵,第三层交换机既有交换机线速转发报文能力,又有路由器良好的控制功能,因此得以广泛应用。

以太网交换机说明

以太网交换机的功能与原理详细说明 下面文章根据以太网交换机的功能和原理进行详细的说明介绍,或许一些刚刚接触到这一行业的用户来说,以太网交换机这个名词对于他们来说是个陌生的东西,那么看完本文能给您带来相关益处。 作为局域网的主要连接设备,以太网交换机成为应用普及最快的网络设备之一。随着交换技术的不断发展,以太网交换机的价格急剧下降,交换到桌面已是大势所趋。如果你的以太网络上拥有大量的用户、繁忙的应用程序和各式各样的服务器。 而且你还未对网络结构做出任何调整,那么整个网络的性能可能会非常低。解决方法之一是在以太网上添加一个10/100Mbps的交换机,它不仅可以处理10Mbps的常规以太网数据流,而且还可以支持100Mbps的快速以太网连接。 如果网络的利用率超过了40%,并且碰撞率大于10%,交换机可以帮你解决一点问题。带有100Mbps快速以太网和10Mbps以太网端口的交换机可以全双工方式运行,可以建立起专用的20Mbps到200Mbps连接。 不仅不同网络环境下交换机的作用各不相同,在同一网络环境下添加新的交换机和增加现有交换机的交换端口对网络的影响也不尽相同。充分了解和掌握网络的流量模式是能否发挥交换机作用的一个非常重要的因素。 因为使用交换机的目的就是尽可能的减少和过滤网络中的数据流量,所以如果网络中的某台交换机由于安装位置设置不当,几乎需要转发接收到的所有数据包的话,交换机就无法发挥其优化网络性能的作用,反而降低了数据的传输速度,增加了网络延迟。 除安装位置之外,如果在那些负载较小,信息量较低的网络中也盲目添加交换机的话,同样也可能起到负面影响。受数据包的处理时间、交换机的缓冲区大小以及需要重新生成新数据包等因素的影响。 在这种情况下使用简单的HUB要比交换机更为理想。因此,我们不能一概认为交换机就比HUB有优势,尤其当用户的网络并不拥挤,尚有很大的可利用空间时,使用HUB更能够充分利用网络的现有资源。 “交换机”是一个舶来词,源自英文“Switch,原意是“开关”,我国技术界在引入这个词汇时, 翻译为“交换”。在英文中,动词“交换”和名词“交换机”是同一个词(注意这里的“交换”特指电信技术中的信号交换,与物品交换不是同一个概念)。 1993年,局域网交换设备出现,1994年,国内掀起了交换网络技术的热潮。其实,交换技

组播路由协议配置(华为)

常用组播路由协议配置方法 1IGMP协议配置 1.1 IGMP基本设置 1.1.1配置路由器加入到一个组播组: # 将VLAN 接口VLAN-interface10 包含的以太网端口Ethernet 0/1 加入组播组 #225.0.0.1。 [Quidway-Vlan-interface10] igmp host-join 225.0.0.1 port Ethernet 0/1 1.1.2控制某个接口下主机能够加入的组播组 igmp group-policy acl-number [ 1 | 2 | port { interface_type interface_ num |interface_name } [ to { interface_type interface_num|interface_name } ] ] 【例如】 # 配置访问控制列表acl 2000 [Quidway] acl number 2000 [Quidway-acl-basic-2000] rule permit source 225.0.0.0 # 指定VLAN-interface10上满足acl2000中规定的范组,指定组的IGMP版本为2。 [Quidway-Vlan-interface10] igmp group-policy 2000 2 1.1.3IGMP版本切换 igmp version { 1 | 2 } # 在VLAN 接口VLAN-interface10 上运行IGMP 版本1。 [Quidway-Vlan-interface10] igmp version 1 1.1.4IGMP查询间隔时间:默认60s igmp timer query seconds # 将VLAN-interface2 接口上的主机成员查询报文发送间隔设置为150 秒。 [Quidway-Vlan-interface2] igmp timer query 150 1.1.5IGMP查询超时时间:默认为2倍的查询间隔时间 igmp timer other-querier-present # 配置Querier 的存活时间为300 秒 [Quidway-Vlan-interface10] igmp timer other-querier-present 300 1.1.6IGMP查询最大响应时间:默认为10s igmp max-response-time seconds # 配置主机成员查询报文中包含的最大响应时间为8 秒。 [Quidway-Vlan-interface10] igmp max-response-time 8 1.2 IGMP Proxy 1.2.1组网需求

S7500交换机PIM-DM组播协议典型配置

S7500交换机PIM-DM组播协议典型配置 一、组网需求: 使用三台S7500交换机S75-A、S75-B、S75-C组网;S75-A连接一台组播源服务器,S75-B、S75-C分别连接客户端A、客户端B,连接端口如下: S75-A通过e1/0/1端口连接组播源,e1/0/2端口连接S75-B,e1/0/3端口连接S75-C;S75-B通过e1/0/1端口连接客户端A,e1/0/2端口连接S75-A; S75-C通过e1/0/1端口连接客户端B,e1/0/3端口连接S75-A; 使用OSPF协议发布路由、组播协议使用PIM-DM协议和IGMP协议,视频服务器发送组播地址为225.0.0.1的组播数据,客户端A、B加入该组并用客户端软件接收组播数据。 二、组网图: 三、配置步骤: 1.配置OSPF协议 在S7500交换机的虚接口上启动OSPF路由协议,属于area 0,使用network命令发布路由,确保各交换机OSPF路由表可以正确建立,从客户端A、B可以ping 通组播源服务器地址10.0.2.1/24。 2.启动组播路由协议

[H3C] multicast routing-enable 3.在接口上启动IGMP和PIM-DM协议 S75-A: [H3C] vlan 2 [H3C-vlan2] port ethernet 1/0/1 [H3C-vlan2] quit [H3C] vlan 100 [H3C-vlan100] port ethernet 1/0/2 [H3C-vlan100] quit [H3C] vlan 200 [H3C-vlan200] port ethernet 1/0/3 [H3C-vlan200] quit [H3C] interface vlan-interface 2 [H3C-vlan-interface2] ip address 10.0.2.254 255.255.255.0 [H3C-vlan-interface2] pim dm [H3C-vlan-interface2] quit [H3C] interface vlan-interface 100 [H3C-vlan-interface100] ip address 10.0.100.252 255.255.255.0 [H3C-vlan-interface100] pim dm [H3C-vlan-interface100] quit [H3C] interface vlan-interface 200 [H3C-vlan-interface200] ip address 10.0.200.252 255.255.255.0 [H3C-vlan-interface200] pim dm S75-B: [H3C] vlan 10 [H3C-vlan10] port ethernet 1/0/1 [H3C-vlan10] quit [H3C] vlan 100 [H3C-vlan100] port ethernet 1/0/2 [H3C-vlan100] quit [H3C] interface vlan-interface 10 [H3C-vlan-interface10] ip address 10.0.10.254 255.255.255.0 [H3C-vlan-interface10] pim dm [H3C-vlan-interface10] quit [H3C] interface vlan-interface 100 [H3C-vlan-interface100] ip address 10.0.100.253 255.255.255.0 [H3C-vlan-interface100] pim dm [H3C-vlan-interface100] quit S75-C: [H3C] vlan 20 [H3C-vlan20] port ethernet 1/0/1 [H3C-vlan20] quit [H3C] vlan 200 [H3C-vlan200] port ethernet 1/0/3

二层以太网交换机上组播协议的实现

第2卷第4期2003年10月 江南大学学报(自然科学版)Journal of Southern Yangtze U niversity(N atural Science Edition) Vol.2 No.4 Oct. 2003  文章编号:1671-7147(2003)04-0361-04 收稿日期:2003-03-14; 修订日期:2003-04-02. 作者简介:尹海春(1977-),男,山东泰安人,计算机软件与理论硕士研究生. 二层以太网交换机上组播协议的实现 尹海春 (电子科技大学计算机科学与工程学院,四川成都610054) 摘 要:针对多媒体在交换机上实现阶组播的必要性,探讨了在二层以太网交换机上主要的组播协议:IGMP 侦听协议和GMRP 协议.通过分析比较,可把握当前以太网交换机组播技术实现的方 法和动向,为今后在交换机上组播技术的完善和发展给予启示. 关键词:组播;二层以太网交换机;网络分组管理协议侦听;通用属性纪录组播注册协议;虚拟局域网中图分类号:TN 919.85文献标识码:A Study on R ealization of Multicast Protocols on Layer 2Switch YIN Hai 2chun (College of Computer Science and Engineering ,University of Electronic Science and Technology ,Chengdu 610054,China ) Abstract :In this paper ,several multicast protocols (IGMP Snooping and GMRP )on layer 2switch are discussed.Through analysis and comparation ,the paper presents the current methods and directions of realization multicast on Ethernet switch ,and puts forward some new idea for more consummation for technology of multicast on switch. K ey w ords :multicast ;layer 2Ethernet switch ;IGMP snooping ;GMRP ;VLAN 随着宽带多媒体网络的不断发展,各种宽带网络应用层出不穷.IP TV 、视频会议、数据和资料分发、网络音频应用、网络视频应用、多媒体远程教育等宽带应用都对现有宽带多媒体网络的承载能力提出了挑战.采用单播技术构建的传统网络,在带宽和网络服务质量方面已无法满足新兴宽带网络的要求,同时也带来网络延时、数据丢失等问题,通过引入IP 组播技术,有助于解决此类问题.组播网络中,即使组播用户数量成倍增长,骨干网络中网络带宽也无需增加.因为成百上千的组播应用用户和一个组播应用用户所占用的骨干网带宽是相同的,从而最大限度地解决目前宽带应用对带宽和网络服务质量的要求[1]. 目前二层以太网交换机在组网时已得到越来 越广泛的应用.在网络运行环境中,当路由器将组播报文转发下来后,处于接入层边缘的二层交换机负责将组播报文转发给组播用户.传统的二层交换机是将组播报文广播出去,不但浪费了大量的网络带宽,引起广播风暴,也影响了正常业务,所以迫切需要在二层交换机上实现组播.最简单的方法是通过手工配置,但是组播是动态变化的,手工配置方式不可能适应这种变化.这就需要二层交换机能根据组播用户的动态,加入或离开组播组,同时保证动态地维护组播组,而GMRP 和IGMP Snooping 正好可以解决上述问题.

IP组播路由协议详细介绍

IP组播路由协议详细介绍 一、概述 1、组播技术引入的必要性 随着宽带多媒体网络的不断发展,各种宽带网络应用层出不穷。IP TV、视频会议、数据和资料分发、网络音频应用、网络视频应用、多媒体远程教育等宽带应用都对现有宽带多媒体网络的承载能力提出了挑战。采用单播技术构建的传统网络已经无法满足新兴宽带网络应用在带宽和网络服务质量方面的要求,随之而来的是网络延时、数据丢失等等问题。此时通过引入IP组播技术,有助于解决以上问题。组播网络中,即使组播用户数量成倍增长,骨干网络中网络带宽也无需增加。简单来说,成百上千的组播应用用户和一个组播应用用户消耗的骨干网带宽是一样的,从而最大限度的解决目前宽带应用对带宽和网络服务质量的要求。 2、IP网络数据传输方式 组播技术是IP网络数据传输三种方式之一,在介绍IP组播技术之前,先对IP网络数据传输的单播、组播和广播方式做一个简单的介绍: 单播(Unicast)传输:在发送者和每一接收者之间实现点对点网络连接。如果一台发送者同时给多个的接收者传输相同的数据,也必须相应的复制多份的相同数据包。如果有大量主机希望获得数据包的同一份拷贝时,将导致发送者负担沉重、延迟长、网络拥塞;为保证一定的

服务质量需增加硬件和带宽。 组播(Multicast)传输:在发送者和每一接收者之间实现点对多点网络连接。如果一台发送者同时给多个的接收者传输相同的数据,也只需复制一份的相同数据包。它提高了数据传送效率。减少了骨干网络出现拥塞的可能性。 广播(Broadcast)传输:是指在IP子网内广播数据包,所有在子网内部的主机都将收到这些数据包。广播意味着网络向子网每一个主机都投递一份数据包,不论这些主机是否乐于接收该数据包。所以广播的使用范围非常小,只在本地子网内有效,通过路由器和交换机网络设备控制广播传输。 二、组播技术 1、 IP组播技术体系结构 组播协议分为主机-路由器之间的组成员关系协议和路由器-路由 器之间的组播路由协议。组成员关系协议包括IGMP(互连网组管理协议)。组播路由协议分为域内组播路由协议及域间组播路由协议。域内组播路由协议包括PIM-SM、PIM-DM、DVMRP等协议,域间组播路由协议包括MBGP、MSDP等协议。同时为了有效抑制组播数据在链路层的扩散,引入了IGMP Snooping、CGMP等二层组播协议。 IGMP建立并且维护路由器直联网段的组成员关系信息。域内组播路由协议根据IGMP维护的这些组播组成员关系信息,运用一定的组播路

组播协议详细

目录 第1章组播概述.....................................................................................................................1-1 1.1 组播简介.............................................................................................................................1-1 1.1.1 单播方式的信息传输过程.........................................................................................1-1 1.1.2 广播方式的信息传输过程.........................................................................................1-2 1.1.3 组播方式传输信息....................................................................................................1-2 1.1.4 组播中各部分的角色................................................................................................1-3 1.1.5 组播的优点和应用....................................................................................................1-4 1.2 组播模型分类.....................................................................................................................1-4 1.3 组播的框架结构..................................................................................................................1-5 1.3.1 组播地址..................................................................................................................1-6 1.3.2 组播协议..................................................................................................................1-9 1.4 组播报文的转发机制........................................................................................................1-10 1.4.1 RPF机制的应用.....................................................................................................1-11 1.4.2 RPF检查................................................................................................................1-11第2章 IGMP Snooping配置...................................................................................................2-1 2.1 IGMP Snooping简介..........................................................................................................2-1 2.1.1 IGMP Snooping原理................................................................................................2-1 2.1.2 IGMP Snooping基本概念........................................................................................2-1 2.1.3 IGMP Snooping工作机制........................................................................................2-2 2.2 IGMP Snooping配置..........................................................................................................2-4 2.2.1 启动IGMP Snooping................................................................................................2-5 2.2.2 配置IGMP Snooping版本........................................................................................2-5 2.2.3 配置IGMP Snooping相关定时器..............................................................................2-6 2.2.4 配置端口从组播组中快速删除功能..........................................................................2-6 2.2.5 配置组播组过滤功能................................................................................................2-7 2.2.6 配置端口可以通过的组播组最大数量.......................................................................2-8 2.2.7 配置静态成员端口....................................................................................................2-9 2.2.8 配置静态路由器端口................................................................................................2-9 2.2.9 配置IGMP Snooping模拟主机加入功能.................................................................2-10 2.2.10 配置查询报文的VLAN Tag..................................................................................2-11 2.2.11 配置组播VLAN.....................................................................................................2-12 2.3 IGMP Snooping显示和维护.............................................................................................2-14 2.4 IGMP Snooping典型配置举例..........................................................................................2-14 2.4.1 配置IGMP Snooping功能......................................................................................2-14 2.4.2 配置组播VLAN功能...............................................................................................2-16

以太网交换机交换方式学习

以太网交换机交换方式学习 在实际使用时,以太网交换机一般并不需要通信双方同时既发送又接收,像打印机这类的单向传送设备,半双工甚至单工就能胜任,也无需倒向,像打印机这类的单向传送设备,半双工甚至单工就能胜任,也无需倒向。 AD: 在实际使用时,以太网交换机一般并不需要通信双方同时既发送又接收,像打印机这类的单向传送设备,半双工甚至单工就能胜任,也无需倒向,像打印机这类的单向传送设备,半双工甚至单工就能胜任,也无需倒向。 在实际使用时,一般并不需要通信双方同时既发送又接收,像打印机这类的单向传送设备,半双工甚至单工就能胜任,也无需倒向。交换机可以“学习”MAC地址,并把其存放在内部地址表中,通过在数据帧的始发者和目标接收者之间建立临时的交换路径,使数据帧直接由源地址到达目的地址。交换机拥有一条很高带宽的背部总线和内部交换矩阵。 交换机的所有的端口都挂接在这条背部总线上,控制电路收到数据包以后,处理端口会查找内存中的地址对照表以确定目的MAC(网卡的硬件地址)的NIC(网卡)挂接在哪个端口上,通过内部交换矩阵迅速将数据包传送到目的端口,目的MAC若不存在才广播到所有的端口,接收端口回应后交换机会“学习”新的地址,并把它添加入内部地址表中。 交换机在同一时刻可进行多个端口对之间的数据传输。每一端口都可视为独立的网段,连接在其上的网络设备独自享有全部的带宽,无须同其他设备竞争使用。当节点A向节点D发送数据时。 节点B可同时向节点C发送数据,而且这两个传输都享有网络的全部带宽,都有着自己的虚拟连接。和HUB 的一点小区别假使这里使用的是10Mbps的以太网交换机,那么该交换机这时的总流通量就等于2× 10Mbps=20Mbps,而使用10Mbps的共享式HUB时,一个HUB的总流通量也不会超出 10Mbps。 HUB集线器就是一种共享设备,HUB本身不能识别目的地址,当同一局域网内的A主机给B主机传输数据时,数据包在以HUB为架构的网络上是以广播方式传输的,由每一台终端通过验证数据包头的地址信息来确定是否接收。也就是说,在这种工作方式下,同一时刻网络上只能传输一组数据帧的通讯,如果发生碰撞还得重试。这种方式就是共享网络带宽

组播协议相关

组播相关: 一、组播协议体系: 1)组成员关系协议包括IGMP(互连网组管理协议); 2)组播路由协议分为域内组播路由协议及域间组播路由协议; 3)域内组播路由协议包括MOSPF,CBT,PIM-SM、PIM-DM、DVMRP等协议; 4)域内的组播协议又分为密集,与稀疏模式的协议。 DVMRP,PIM-DM,MOSPF属于密集模式,CBT,PIM-SM属于稀疏模式。 5) 针对域间组播路由有两类解决方案:短期方案和长期方案。 短期方案包括三个协议MBGP/MSDP/PIM-SM:MBGP(组播边缘网关协议),用于在自治域间交换组播路由信息;MSDP(组播信源发现协议),用于在ISP之间交换组播信源信息;以及域内组播路由协议PIM-SM 长期方案目前讨论最多的是MASC/MBGP/BGMP,它建立在现有的组播业务模型上,其中MASC实现域间组播地址的分配、MBGP在域间传递组播路由信息、BGMP完成域间路由树的构造。此外还有一些组播路由策略,如PIM-SSM(特定信源协议无关组播)等,建立在其它的组播业务模型上。 目前仅短期方案MBGP/MSDP/PIM-SM是成熟的,并在许多的运营商中广泛使用。 6)同时为了有效抑制组播数据在链路层的扩散,引入了IGMP Snooping、HGMP,HMVR,RGMP,GMRP等二层组播协议。 名词解释: 组播路由协议有距离矢量组播路由协议(DVMRP)、协议无关组播-密集模式(PIM-DM)、协议无关组播-稀疏模式(PIM-SM)、开放式组播最短路径优先(MOSPF)、有核树组播路由协议(CBT) IGMP协议简介: IGMP(Internet Group Management Protocol,因特网组管理协议)是TCP/IP协议族中负责IP组播成员管理的协议。它用来在IP主机和与其直接相邻的组播路由器之间建立、维护组播组成员关系。IGMP不包括组播路由器之间的组成员关系信息的传播与维护,这部分工作由各组播路由协议完成。所有参与组播的主机必须实现IGMP协议。 IGMP有三个版本:IGMP版本1(由RFC1112定义)、IGMP版本2(由RFC2236定义)和IGMP版本3。目前应用最多的是版本2。 IGMP版本2对版本1所做的改进主要有: 1. 共享网段上组播路由器的选举机制 共享网段即一个网段上有多个组播路由器的情况。在这种情况下,由于此网段下运行IGMP 的路由器都能从主机那里收到成员资格报告消息,因此,只需要一个路由器发送成员资格查询消息,这就需要一个路由器选举机制来确定一个路由器作为查询器。 在IGMP版本1中,查询器的选择由组播路由协议决定;IGMP版本2对此做了改进,规定同一网段上有多个组播路由器时,具有最低IP地址的组播路由器被选举出来充当查询器。 2. IGMP版本2增加了离开组机制 在IGMP版本1中,主机悄然离开组播组,不会给任何组播路由器发出任何通知。造成组播路由器只能依靠组播组响应超时来确定组播成员的离开。而在版本2中,当一个主机决定离

华为三层以太网交换机基本原理及转发流程

华为三层以太网交换机基本原理及转发流程 1.1. MAC地址介绍 MAC 地址是48 bit 二进制的地址,如:00-e0-fc-00-00-06。 能够分为单播地址、多播地址和广播地址。 单播地址:第一字节最低位为0,如:00-e0-fc-00-00-06 多播地址:第一字节最低位为1,如:01-e0-fc-00-00-06 广播地址:48 位全1,如:ff-ff-ff-ff-ff-ff 注意: 1)一般设备网卡或者路由器设备路由接口的MAC 地址一定是单播的MAC 地址才能保证其与其它设备的互通。 2)MAC 地址是一个以太网络设备在网络上运行的基础,也是链路层功能实现的立足点。 1.2. 二层转发介绍 交换机二层的转发特性,符合802.1D 网桥协议标准。 交换机的二层转发涉及到两个关键的线程:地址学习线程和报文转发线程。 学习线程如下:

华为认证技术文章 2 1)交换机接收网段上的所有数据帧,利用接收数据帧中的源MA C 地址来建立MAC 地址表; 注意:老化也是按照源MAC 地址进行老化。 报文转发线程: 1)交换机在MAC 地址表中查找数据帧中的目的MAC 地址,如果找到,就将该数据帧发送到相应的端口,如果找不到,就向所有的端口发送; 2)如果交换机收到的报文中源MAC 地址和目的MAC 地址所在的端口相同,则丢弃该报文; 3)交换机向入端口以外的其它所有端口转发广播报文。 1.3. VLAN二层转发介绍 报文转发线程: 引入了VLAN 以后对二层交换机的报文转发线程产生了如下的阻碍:

1)交换机在MAC 地址表中查找数据帧中的目的MAC 地址,如果找到(同时还要确保报文的入VLAN 和出VLAN 是一致的),就将该数据帧发送到相应的端口,如果找不到,就向(VLAN 内)所有的端口发送; 2)如果交换机收到的报文中源MAC 地址和目的MAC 地址所在的端口相同,则丢弃该报文; 3)交换机向(VLAN 内)入端口以外的其它所有端口转发广播报文。 以太网交换机上通过引入VLAN,带来了如下的好处: 1)限制了局部的网络流量,在一定程度上能够提升整个网络的处理能力。 2)虚拟的工作组,通过灵活的VLAN 设置,把不同的用户划分到工作 华为认证技术文章 3 组内; 3)安全性,一个VLAN 内的用户和其它VLAN 内的用户不能互访, 提升了安全性。

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