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1 目录 目录... 1 简介... 1 的版本... 1 v1 原理简介... 1 v2 原理简介... 3 报文类型... 5 SSM Mapping... 7 Proxying... 8 i

2 简介 是 Multicast Listener Discovery Protocol( 组播侦听者发现协议 ) 的简称, 它用于 IPv6 路由器在其直连网段上发现组播侦听者 组播侦听者 (Multicast Listener) 是那些希望接收组播数据的主机节点 路由器通过 协议, 可以了解自己的直连网段上是否有 IPv6 组播组的侦听者, 并在数据库里做相应记录 同时, 路由器还维护与这些 IPv6 组播地址相关的定时器信息 路由器使用 IPv6 单播链路本地地址作为源地址发送 报文 使用 ICMPv6(Internet Control Message Protocol for IPv6, 针对 IPv6 的互联网控制报文协议 ) 报文类型 所有的 报文被限制在本地链路上, 跳数为 1 的版本到目前为止, 有两个版本 : v1( 由 RFC 2710 定义 ), 源自 IGMPv2 v2( 由 RFC 3810 定义 ), 源自 IGMPv3 所有版本的 协议都支持 ASM(Any-Source Multicast, 任意信源组播 ) 模型 ; v2 可以直接应用于 SSM(Source-Specific Multicast, 指定信源组播 ) 模型, 而 v1 则需要在 SSM Mapping 技术的支持下才能应用于 SSM 模型 v1 原理简介 v1 主要基于查询和响应机制完成对 IPv6 组播组成员的管理 1. 查询器选举机制当一个网段内有多台 IPv6 组播路由器时, 由于它们都能从主机那里收到 成员关系报告报文 (Multicast Listener Report Message), 因此只需要其中一台路由器发送 查询报文 (Query Message) 就足够了 这就需要有一个查询器 (Querier) 的选举机制来确定由哪台路由器作为 查询器, 其选举过程如下 : (1) 所有 路由器在初始时都认为自己是查询器, 并向本地网段内的所有主机和路由器发送 普遍组查询 (General Query) 报文 ( 目的地址为 FF02::1); 1

3 (2) 本地网段中的其它 路由器在收到该报文后, 将报文的源 IPv6 地址与自己的接口地址作比较 通过比较,IPv6 地址最小的路由器将成为查询器, 其它路由器成为非查询器 (Non-Querier); (3) 所有非查询器上都会启动一个定时器 ( 即其它查询器存在时间定时器 Other Querier Present Timer) 在定时器超时前, 如果收到了来自查询器的 查询报文, 则重置该定时器 ; 否则, 就认为原查询器失效, 并发起新的查询器选举过程 2. 加入 IPv6 组播组机制 IPv6 network Querier Router A Router B Ethernet Host A (G2) Host B (G1) Host C (G1) Query Report 图 1 查询响应示意图 如图 1 所示, 假设 Host B 与 Host C 想要收到发往 IPv6 组播组 G1 的 IPv6 组播数据, 而 Host A 想要收到发往 IPv6 组播组 G2 的 IPv6 组播数据, 那么主机加入 IPv6 组播组以及 查询器 (Router B) 维护 IPv6 组播组成员关系的基本过程如下 : (1) 主机会主动向其要加入的 IPv6 组播组发送 成员关系报告报文以声明加入, 而不必等待 查询器发来的 查询报文 ; (2) 查询器 (Router B) 周期性地以组播方式向本地网段内的所有主机和路由器发送普遍组查询报文 ( 目的地址为 FF02::1); (3) 在收到该查询报文后, 关注 G1 的 Host B 与 Host C 其中之一 ( 这取决于谁的延迟定时器先超时 ) 譬如 Host B 会首先以组播方式向 G1 发送 成员关系报告报文, 以宣告其属于 G1 由于本地网段中的所有主机都能收到 Host B 发往 G1 的报告报文, 因此当 Host C 收到该报告报文后, 将不再发送同样针对 G1 的报告报文, 因为 路由器 (Router A 和 Router B) 已知道本地网 2

4 段中有对 G1 感兴趣的主机了 这个机制称为主机上的 成员关系报告抑制机制, 该机制有助于减少本地网段的信息流量 ; (4) 与此同时, 由于 Host A 关注的是 G2, 所以它仍将以组播方式向 G2 发送报告报文, 以宣告其属于 G2; (5) 经过以上的查询和响应过程, 路由器了解到本地网段中有 G1 和 G2 的成员, 于是由 IPv6 组播路由协议 ( 如 IPv6 PIM) 生成 (*,G1) 和 (*,G2) 组播转发项作为 IPv6 组播数据的转发依据, 其中的 * 代表任意 IPv6 组播源 ; (6) 当由 IPv6 组播源发往 G1 或 G2 的 IPv6 组播数据经过组播路由到达 路由器时, 由于 路由器上存在 (*,G1) 和 (*,G2) 组播转发项, 于是将该 IPv6 组播数据转发到本地网段, 接收者主机便能收到该 IPv6 组播数据了 3. 离开 IPv6 组播组机制当一个主机离开某 IPv6 组播组时 : (1) 该主机向本地网段内的所有 IPv6 组播路由器 ( 目的地址为 FF02::2) 发送离开组 (Done) 报文 ; (2) 当查询器收到该报文后, 向该主机所声明要离开的那个 IPv6 组播组发送特定组查询 (Multicast-Address-Specific Query) 报文 ( 目的地址字段和组地址字段均填充为所要查询的 IPv6 组播组地址 ); (3) 如果该网段内还有该 IPv6 组播组的其它成员, 则这些成员在收到特定组查询报文后, 会在该报文中所设定的最大响应时间 (Maximum Response Delay) 内发送成员关系报告报文 ; (4) 如果在最大响应时间内收到了该 IPv6 组播组其它成员发送的成员关系报告报文, 查询器就会继续维护该 IPv6 组播组的成员关系 ; 否则, 查询器将认为该网段内已无该 IPv6 组播组的成员, 于是不再维护这个 IPv6 组播组的成员关系 v2 原理简介 v2 的原理与 v1 基本相同, 并新增了以下特性 : 1. 对 IPv6 组播源的过滤 v2 增加了针对 IPv6 组播源的过滤模式 (INCLUDE/EXCLUDE), 使主机在加入某 IPv6 组播组 G 的同时, 能够明确要求接收或拒绝来自某特定 IPv6 组播源 S 的 IPv6 组播信息 当主机加入 IPv6 组播组时 : 若要求只接收来自指定 IPv6 组播源如 S1 S2 发来的 IPv6 组播信息, 则其报告报文中可以标记为 INCLUDE Sources(S1,S2, ); 3

5 若拒绝接收来自指定 IPv6 组播源如 S1 S2 发来的 IPv6 组播信息, 则其报告报文中可以标记为 EXCLUDE Sources(S1,S2, ) 如图 2 所示, 网络中存在 Source 1(S1) 和 Source 2(S2) 两个 IPv6 组播源, 均向 IPv6 组播组 G 发送 IPv6 组播报文 Host B 仅对从 Source 1 发往 G 的信息感兴趣, 而对来自 Source 2 的信息没有兴趣 Source 1 Host A Receiver Host B Source 2 Host C Packets (S1,G) Packets (S2,G) 图 2 指定源组的 IPv6 组播流路经 如果主机与路由器之间运行的是 v1,host B 加入 IPv6 组播组 G 时无法对 IPv6 组播源进行选择, 因此无论 Host B 是否需要, 来自 Source 1 和 Source 2 的 IPv6 组播信息都将传递给 Host B 当主机与路由器之间运行了 v2 之后,Host B 就可以要求只接收来自 Source 1 发往 G 的 IPv6 组播信息 (S1,G), 或要求拒绝来自 Source 2 发往 G 的 IPv6 组播信息 (S2,G), 这样就只有来自 Source 1 的 IPv6 组播信息才能传递给 Host B 了 2. 状态运行 v2 的组播路由器按每条直连链路上的组播地址 (per multicast address per attached link) 来保持 IPv6 组播组的状态 IPv6 组播组的状态包括 : 过滤模式 : 保持对 INCLUDE 或 EXCLUDE 的状态跟踪 源列表 : 保持对新增或删除 IPv6 组播源的跟踪 定时器 : 表示 IPv6 组播地址超时后切换到 INCLUDE 模式的过滤定时器 关于源记录的源定时器等 3. 接收者主机的状态侦听运行 v2 的组播路由器通过侦听接收者主机的状态, 记录和维护网段上加入到源组的主机的信息 4

6 报文类型下面以 v2 为例对 的报文类型进行介绍 : 1. 查询报文 查询器通过发送 查询报文来了解相邻接口的组播侦听状态 查询报文的格式如图 3 所示, 图中深蓝色部分为 v1 的报文格式, 各字段的含义如表 1 所示 Type = 130 Code Checksum Maximum Response Delay Reserved Multicast Address (128 bits) Reserved S QRV QQIC Number of Sources (n) Source Address [1] (128 bits)... Source Address [n] (128 bits) 图 3 v2 查询报文格式 表 1 v2 查询报文各字段含义 字段 描述 Type = 130 报文类型,130 代表查询报文 Code 初始化为 0 Checksum Maximum Response Delay 标准的 IPv6 校验和 主机发送报告报文前允许的最大响应时间 Reserved 保留字段, 初始化为 0 5

7 字段 Multicast Address S QRV QQIC Number of Sources Source Address( i ) 描述 普遍组查询中, 此字段设置为 0 特定组或特定源组查询中, 此字段设置为待查询的 IPv6 组播组地址 标识位, 表示路由器接收到查询报文后是否对定时器更新进行抑制 查询器的健壮性变量 (Querier s Robustness Variable) 查询器发送普遍组查询报文的查询间隔 (Querier s Query Interval Code) 普遍组查询或特定组查询中, 此字段设置为 0 特定源组查询中, 此字段表示查询报文中包含的源地址个数 特定源组查询中的 IPv6 组播源地址 (i=1, 2,, n, 其中 n 表示源地址的个数 ) 2. 报告报文 主机通过发送 报告报文来汇报当前的组播侦听状态 报告报文的格式如图 4 所示, 各字段的含义如表 2 所示... 图 4 v2 报告报文格式 表 2 v2 报告报文各字段含义 字段 描述 Type = 143 Reserved 报文类型,143 代表报告报文 保留字段, 发送时设置为 0, 接收时忽略此值 6

8 字段 描述 Checksum Number of Multicast Address Records Multicast Address Record( i ) 标准的 IPv6 校验和 IPv6 组播地址记录的个数 组播地址记录, 表示主机在接口上侦听到的每个 IPv6 组播地址信息, 包括记录类型 IPv6 组播地址 IPv6 源地址等 (i =1, 2,, m, 其中 m 表示 IPv6 组播地址记录的个数 ) SSM Mapping SSM Mapping 通过在路由器上配置 SSM 静态映射规则, 从而为运行 v1 的接收者主机提供对 SSM 模型的支持 SSM 模型要求在接收者主机所在的网段, 路由器能够了解主机加入 IPv6 组播组时所指定的 IPv6 组播源 如果接收者主机上运行的是 v2, 则可以在 v2 的报告报文中直接指定 IPv6 组播源的地址 ; 如果某些接收者主机只能运行 v1, 则在 v1 的报告报文中无法指定 IPv6 组播源的地址 这种情况下需要通过在路由器上配置 SSM Mapping 功能, 将 v1 报告报文中所包含的 (*,G) 信息映射为 (G,INCLUDE,(S1,S2...)) 信息 IPv6 SSM v1 report v2 report Querier Router A Receiver Host A (v1) Receiver Host B (v1) Receiver Host C (v2) 图 5 SSM Mapping 组网图 在如图 5 所示的 IPv6 SSM 网络中,Host A Host B 和 Host C 上分别运行 v1 和 v2 在不允许将 Host A 和 Host B 升级为 v2 的情况下, 若要为 Host A 和 Host B 也提供 SSM 组播服务, 则需在 Router A 上配置 SSM Mapping 功能 配置完成后, 当 Router A 收到来自主机的 v1 报告报文时, 首先检查该报文中所携带的 IPv6 组播组地址 G, 然后根据检查结果的不同分别进行处理 : (1) 如果 G 不在 IPv6 SSM 组地址范围内, 则提供 ASM 组播服务 7

9 (2) 如果 G 在 IPv6 SSM 组地址范围内 : 若 Router A 上没有 G 对应的 SSM Mapping 规则, 则无法提供 SSM 组播服务, 丢弃该报文 ; 若 Router A 上有 G 对应的 SSM Mapping 规则, 则依据规则将报告报文中所包含的 (*,G) 信息映射为 (G,INCLUDE,(S1,S2...)) 信息, 可以提供 SSM 组播服务 说明 : SSM Mapping 不对 v2 的报告报文进行处理 Proxying 在一些简单的树型网络拓扑中, 边缘设备上并不需要运行复杂的 IPv6 组播路由协议 ( 如 IPv6 PIM), 可以通过在这些设备上配置 Proxying( 代理 ) 功能, 使其代理下游主机来发送 报文及维护组成员关系, 并基于该关系进行 IPv6 组播转发 在上游设备看来, 配置了 Proxying 功能的设备 ( 称为 代理设备 ) 不再是一个 IPv6 PIM 邻居, 而只是一台主机 图 6 Proxying 组网图 如图 6 所示, Proxying 模型中定义了以下两种接口类型 : 上行接口 : 又称代理接口, 指 代理设备上运行 Proxying 功能的接口, 即朝向组播分发树树根方向的接口 由于该接口执行 协议的主机行为, 因此也称为主机接口 (Host Interface) 8

10 下行接口 : 指 代理设备上除上行接口外其它运行 协议的接口, 即背向组播分发树树根方向的接口 由于该接口执行 协议的路由器行为, 因此也称为路由器接口 (Router Interface) 代理设备上维护着一个组成员关系数据库 (Membership Database), 将所有下行接口维护的组成员关系记录都存到这个数据库中 组成员关系记录的结构如下 : (Multicast-address,Filter-mode,Source-list), 每条记录都是各下行接口上具有相同组地址的成员关系记录的合集 上行接口正是依据这个数据库来执行主机行为 当收到查询报文时根据当前数据库状态响应报告报文, 或者当数据库变化时主动发送报告或离开报文 ; 而下行接口则执行路由器行为 参与查询器的选举 发送查询报文并根据报告报文维护组成员关系等 9