Cisco交换机基础

来源：大众IT网作者：出处：巧巧读书 2007-10-05 进入讨论组

第八章多点广播综述
一些Well-known的D类地址
范围：224.0.0.0~239.255.255.255
D类地址目的
224.0.0.1 子网上的所有主机
224.0.0.2 子网上的所有路由器
224.0.0.4 所有距离矢量多点广播路由选择协议DVMRP路由器

224.0.0.5 所有开放最短路径优先OSPF路由器
224.0.0.6 所有OSPF指定路由器（Designated Router）
224.0.0.9 所有RIP2路由器
224.0.0.13 所有协议独立多点广播PIM路由器

IGMP
IGMP――标准协议管理组播在路由口之间的传送。但这个协议存在一个问题：如果设置一台交换机中的一个VLAN可以接受组播数据，那么这个VLAN中的所有工作站都将收到Multicast Stream。
IGMP用IP数据包（Packet）来传输有关Multicast的消息，Packet由一个20字节IP Header和一个8字节长度的IGMP消息。

CGMP
1. Cisco专有协议。为避免IGMP协议带来的问题，控制端口上的带宽，控制Multicast Stream送到需要的端口上。
2. CGMP的基础是：IP多点广播路由器可看到所有的IGMP数据包，因此能够通知所有交换机（利用2层Well-known地址）哪些主机何时加入和脱离多点广播组。交换机正是利用这些信息构建一张转发表的。
3. CGMP是基于Client/Server模型的。路由器担任CGMP服务器角色，交换机是它的Client。

IGMPv1和IGMPv2的定义的Messages
1. Host Membership Report主机成员报告消息：主机发送这个Message加入一个Multicast组；
2. Group Specific Query：进行组成员查询，由查询者路由器发出。如果网段上有多台路由器启动了Multicast功能，经过选举后，随后IP地址最低的路由器发查询信息（Message中的组地址为0）。
查询时间间隔缺省60s，可用ip igmp query-interval命令调整。
3. Group Leave Message：脱离一个组，由主机发出。IGMPv1没有使用脱离技术，如果路由器在一定数量的查询消息后没有接收到某个组的任何成员的报告消息，就认为这个接口上已经没有这个组的成员了。

Multicast组的成员查询
IGMPv1：利用报告抑制技术（Report Suppression），设定一个倒计时的定时器，初始值在10s内随机取一个，当倒计时到0时，发送成员报告消息（TTL=1）。
IGMPv2：在Message格式中多了一个最大回应时间（Maximum Response Time，缺省值10秒），与随机初始值的倒计时定时器一起配合进行。假如组成员收到了一个特定组查询，而这是定时器的剩余值大于MRT，那么重新设个随机值。当计时器当时后，即发出一个成员报告消息（TTL=1）。

分布树（Distribution Tree）构造技术
分布树在数据源所在的子网和每个含有Multicast成员的子网之间指定了一条唯一的路径。这样一个分布树是由指定路由器（DR――用来发送路由查询信息）构造的。
有两种构造技术：
1. Source-specific树：利用反向路径转发RPF技术构造一棵基于数据源的树。
2. Center-specific树：或称共享树，用共享树算法建立一棵组成员共享的传送树。同一个组的Multicast Stream都通过同一个传送树进行发送和接收。

Dense-mode路由选择协议：
距离矢量多点广播路由协议（DVMRP） 1. 广泛应用于Internet的多点广播主干上（Mbone）。
2. 采用反向路径扩散法（RPF－Reserve Path Flooding）。即除了数据包来的路径不发，其余的路径都发送。
多点广播开放最短路径优先（MOSPF） 1. 应用在单个路由域内，如一个组织控制的网络。
2. 用OSPF作为伴随的单点传送路由协议，多点广播信息包含在OSPF的链路状态通告中。
3. Cisco不支持MOSPF。
独立于协议的多点广播密集模式（PIM DM） 1. 与DVMRP相似。即将数据包扩散到所有其它的路由器，然后删除没有组成员连接的路由器。
2. 比较适合于有较多成员属于每个多点广播组的场合。

Sparse-mode路由选择协议：
基于核心的树
（CBT－ Core-based Tree） 1. 构造一棵共享树，多点广播数据流的发送和接受都通过同一棵树，与源无关。
2. 共享树中有一个核心路由器，路由器和主机通过向核心发送加入请求来加入到树中。如果加入过程中遇到了中间路由器已经加入到了这棵树，那么这一台路由器负责给以确认消息。
3. 好处：节省了在各路由器中的多点广播状态信息总量。
独立于协议的多点广播稀疏模式
（PIM SM） 1. 定义了一个汇聚点RP（Rendezvous Point），发送方要发送数据，先发送到汇聚点；接收方想接收数据，也到汇聚点登记。
2. 一旦建立起了从发送方向汇聚点再到接收方的数据流，路径中的路由器自动优化路径以取消不必要的Hop。

PIM DM非常有用的情形：
1. 发送方和接受访彼此接近（Source and receivers close together）；
2. 发送方很少，接受方很多（Few sources and many receivers）；
3. Multicast数据流的数量很大（High volume of multicast traffic）；
4. Multicast数据流是经常性的（Constant multicast data streams）。

PIM SM非常有用的情形：
1. 在一个Multicast组中有较少的接受方（Few receivers in each group）；
2. 数据流的类型是间歇性的（Intermittent multicast traffic）。

Scoping技术（设定Multicast分发范围）
在园区网中，将高带宽数据流限制在网络中的某个局域网或区域内对于限制或避免不必要的资源消耗是很关键的。具体的方法和Unicast一样，控制Multicast数据包的TTL（IP协议缺省设置为255）。TTL值表示的范围：
TTL门限值含义
0 限制在本主机，不会通过任何接口发出。
1 限制在同一子网，不被路由器转发。
15 限制在同一组织
63 限制在同一地区
127 全球
191 全球，有限的带宽
255 在范围上没有限制，全球

第九章配置IP多点广播
启用Multicast Routing两个基本步骤：
1. 全局模式下配置ip multicast-routing启用Multicast Routing（但接口上还是关闭的）；
2. 接口配置模式下配置ip pim dense-mode/sparse-mde/sparse-dense-mode。

多点广播接口PIM模式
选项描述
Dense-mode 1. 假设前提：所有其他路由器都想为一个Multicast组转发Multicast数据包。若一台路由器收到了Multicast数据包，但它没有直接的组成员或PIM邻居，那么它向数据源发送修剪（Prune）消息。于是后续的Multicast数据包就不会被扩散到这台路由器。
2. 在生成或更新Multicast路由表时，Dense-mode的接口总是被添加到路由表中。
Sparse-mode 假设前提：所有其他路由都不想为一个Multicast组转发Multicast数据包。

Sparse-dense-mode 如果没有检测到RP（汇聚点）则按Dense-mode运行，检测到了RP点，则按Sparse-mode运行。
PIM：Protocol Independent Multicast

OIlist外出接口表（Outgoing Interface List）
启用了Multicast路由的路由器会维护一张Oilist表。根据这张表，路由器把Multicast数据包发送到表中列出的接口。
然而不同的PIM接口模式，决定了不同的Oilist表：
Dense-mode 1. 接口上侦听到一个PIM邻居，那么这个接口被加入到Oilist表；
2. 接口上有一台主机加入了一个Multicast组；
3. 接口本身被手工配置加入了一个组。
Sparse-mode 1. 下游路由器接受到周期性的加入消息，这个接口才被添加到Oilist表中；
2. 在该接口上有直接成员时。

显示Multicast路由表实例：
shtu-4500>sh ip mroute
IP Multicast Routing Table
Flags: D - Dense, S - Sparse, C - Connected, L - Local, P - Pruned
R - RP-bit set, F - Register flag, T - SPT-bit set, J - Join SPT
X - Proxy Join Timer Running
Timers: Uptime/Expires
Interface state: Interface, Next-Hop or VCD, State/Mode

(*, 239.255.255.254), 02:34:52/00:02:20, RP 0.0.0.0, flags: DJC
Incoming interface: Null, RPF nbr 0.0.0.0
Outgoing interface list:（就是OILIST）
FastEthernet0.21, Forward/Dense, 02:34:52/00:00:00

(*, 224.2.160.103), 2w0d/00:02:59, RP 0.0.0.0, flags: DJC
Incoming interface: Null, RPF nbr 0.0.0.0
Outgoing interface list:
FastEthernet0.10, Forward/Dense, 08:44:15/00:00:00

(202.121.49.199, 224.2.160.103), 00:00:36/00:02:23, flags: PCT（202.121.49.199是tv.shtu.edu.cn）
Incoming interface: FastEthernet0.10, RPF nbr 0.0.0.0
Outgoing interface list: Null

(*, 224.0.1.40), 2w0d/00:00:00, RP 0.0.0.0, flags: DJCL
Incoming interface: Null, RPF nbr 0.0.0.0
Outgoing interface list:
FastEthernet0.7, Forward/Dense, 3d03h/00:00:00

(*, 224.2.246.201), 08:51:44/00:02:59, RP 0.0.0.0, flags: DJC
Incoming interface: Null, RPF nbr 0.0.0.0
Outgoing interface list:
FastEthernet0.10, Forward/Dense, 08:51:44/00:00:00

(202.121.49.199, 224.2.246.201), 00:02:00/00:00:59, flags: PCT
Incoming interface: FastEthernet0.10, RPF nbr 0.0.0.0
Outgoing interface list: Null

(*, 224.0.1.24), 2w0d/00:02:17, RP 0.0.0.0, flags: DJC
Incoming interface: Null, RPF nbr 0.0.0.0
Outgoing interface list:
FastEthernet0.10, Forward/Dense, 3d03h/00:00:00

选择指定路由器（Designated Router）
1. 选择指定路由器只在多路访问局域网上是必需的。
2. 选择指定路由器的过程对于PIM SM和PIM DM来说都是相同的。
3. 选举的目的：由指定路由器负责向所有局域网上的所有主机发送IGMP主机查询消息。
4. 选择指定路由器的规则：多路访问局域网中的PIM路由器定期发出PIM路由器查询消息到该局域网。具有最高IP地址的PIM路由器成为该局域网的DR。
假如DR失效，那么局域网上的其它PIM路由器重新选举一个新的DR。

启用CGMP
1. 只能跟PIM一起使用，即不支持其他的组播路由协议。
2. 路由器接口上启用CGMP命令ip cgmp，将触发一个CGMP加入消息。
3. 使用show running来检测是否在接口上启用了CGMP。
4. 启用了CGMP能够让交换机使用从路由器过来的Multicast信息。

配置汇聚点RP
1. 如果PIM配置为Sparse-mode，必须选择一台或多台路由器作为汇聚点。
2. 汇聚点的IP地址必须配置在叶节点路由器（Leaf Router）上。叶节点路由器是直接与一个Multicast组成员或者Multicast消息发送方相连接的路由器。保留地址 http://www.qqread.com/exchange/p231340108.html