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igmp协议及作业进程详解

2017-04-13 14:46分类:电子技术 阅读:

 

一、协议简介
IGMP是Internet Group Management Protocol(互联网组处理协议)的简称。它是TCP/IP协议族中担任 IP组播成员处理的协议,用来在 IP主机和与其直接相邻的组播路由器之间树立、维护组播构成员联络。
参加IP组播的主机可以在恣意方位、恣意时刻、成员总数不受绑缚地参加或退出组播组。组播路由器不需求也不或许保留悉数主机的成员联络,它仅仅通过IGMP协议了解每个接口联接的网段上是不是存在某个组播组的接纳者,即构成员。而主机方只需求保留自个参加了哪些组播组。
IGMP在主机与路由器之间是不对称的:主机需求照料组播路由器的IGMP查询报文,即以IGMP membership report报文照料;路由器周期性发送成员资历查询报文,然后依据收到的照料报文断定某个特定组在自个地址子网上是不是有主机参加,并且当收到主机的退出组的陈说时,宣告特定组的查询报文(IGMP版别2),以断定某个特定组是不是已无成员存在。
二、协议版别
IGMP具有三种版别,即 IGMP v1、v2 和 v3。
IGMPv1:主机可以参加组播组。没有脱离信息(leave messages)。路由器运用依据超时的机制去发现其成员不注重的组。
IGMPv2:该协议包括了脱离信息,容许活络向路由协议陈说构成员接连情况,这对高带宽组播组或易变型组播构成员而言对错常首要的。
IGMPv3:与以上两种协议比照,该协议的首要改动为:容许主机指定它要接纳通讯流量的主机政策。来自网络中其它主机的流量是被阻隔的。IGMPv3也支撑主机阻遏那些来自于非央求的主机发送的网络数据包。
三、协议变种
IGMP 协议变种有:
间隔矢量组播路由挑选协议(DVMRP: Distance Vector Multicast Routing Protocol)
IGMP 用户认证协议 (IGAP: IGMP for user Authentication Protocol)
路由器端口组处理协议(RGMP: Router-port Group Management Protocol)
四、版别改善
IGMP版别2对版别1所做的改善首要有:
(1)同享网段上组播路由器的推举机制
同享网段标明一个网段上有多个组播路由器的情况。在这种情况下,因为此网段上工作IGMP的路由器都能从主机那里收到成员资历陈说音讯,因而,只需求一个路由器发送成员资历查询音讯,这就需求一个路由器推举机制来断定一个路由器作为查询器。
在IGMP版别1中,查询器的挑选由组播路由协议挑选;IGMP版别2对此做了改善,规矩同一网段上有多个组播路由器时,具有最小IP地址的组播路由器被推举出来充任查询器。
(2)IGMP版别2增加了脱离组机制
在IGMP版别1中,主机悄然脱离组播组,不会给任何组播路由器宣告任何告诉。构成组播路由器只能依托组播组照料超时来断定组播成员的脱离。而在版别2中,当一个主机挑选脱离时,假定它是对近期一条成员资历查询音讯作出照料的主机,那么它就会发送一条脱离组的音讯。
(3)IGMP版别2增加了对特定组的查询
在IGMP版别1中,组播路由器的一次查询,是关于该网段下的悉数组播组。这种查询称为广泛组查询。
在IGMP版别2中,在广泛组查询以外增加了特定组的查询,这种查询报文的意图IP地址为该组播组的IP地址,报文中的组地址域有些也为该组播组的IP地址。这么就避免了归于其它组播构成员的主机发送照料报文。
(4)IGMP版别2增加了最大照料时刻字段
IGMP版别2增加最大照料时刻字段,以动态地调整主机对组查询报文的照料时刻。
五、工作进程
Ø IGMPv1 工作机制
IGMPv1首要依据查询和照料机制来完毕对组播构成员的处理。当一个网段内有多台组播路由器时,因为它们都能从主机那里收到IGMP 成员联络陈说报文(MembershIP Report Message),因而只需求其间一台路由器发送IGMP查询报文(Query Message)就满意了。这就需求有一个查询器(Querier)的推举机制来断定由哪台路由器作为IGMP查询器。关于IGMPv1来说,由组播路由协议(如PIM)推举出仅有的组播信息转发者DR(Designated Router,指定路由器)作为IGMP查询器。
IGMPv1没有专门界说脱离组播组的报文。当工作IGMPv1的主机脱离某组播组时,将不会向其要脱离的组播组发送陈说报文。当网段中不再存在该组播组的成员后,IGMP路由器将收不到任何发往该组播组的陈说报文,所以IGMP路由器在一段时刻往后便删去该组播组所对应的组播转发项。
Ø IGMPv2 的改善
  与IGMPv1比照,IGMPv2增加了查询器推举机制和脱离组机制。
  1. 查询器推举机制
  在IGMPv1中,当某同享网段上存在多个组播路由器时,由组播路由协议(如PIM)推举的指定路由器充任查询器。
  在IGMPv2中,增加了独立的查询器推举机制,其推举进程如下:
  (1)悉数IGMPv2 路由器在初始时都以为自个是查询器,并向本地网段内的悉数主 
  机和路由器发送IGMP 广泛组查询(General Query)报文(意图地址为:224.0.0.1);
  (2)本地网段中的其它IGMPv2路由器在收到该报文后,将报文的源IP地址与自个的接口地址作比照。通过比照,IP地址最小的路由器将变成查询器,其它路由器变成非查询器(Non-Querier);
  (3)悉数非查询器上都会主张一个守时器(即其它查询器存在时刻守时器OtherQuerier Present Timer)。在该守时器超时前,假定收到了来自查询器的IGMP查询报文,则重置该守时器;不然,就以为原查询器失效,并主张新的查询器推举进程。
  2. 脱离组机制
  在IGMPv1中,主机脱离组播组时不会向组播路由器宣告任何告诉,致使组播路由器只能依托组播构成员查询的照料超时来得知组播构成员的脱离。
  而在IGMPv2中,当一个主机脱离某组播组时:
  (1)该主机向本地网段内的悉数组播路由器(意图地址为224.0.0.2)发送脱离组(Leave Group)报文;
  (2)当查询器收到该报文后,向该主机所声明要脱离的那个组播组发送特定组查询(Group-Specific Query)报文(意图地址字段和组地址字段均填充为所要查询的组播组地址); 
  (3)假定该网段内还有该组播组的其它成员,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照料时刻(Max Response Time)内发送成员联络陈说报文;
  (4)假定在最大照料时刻内收到了该组播组其它成员发送的成员联络陈说报文,查询器就会继续维护该组播组的成员联络;不然,查询器将以为该网段内已无该组播组的成员,所以不再维护这个组播组的成员联络。
Ø IGMPv3 的改善
  IGMPv3 在兼容和承继IGMPv1 和IGMPv2 的根底上,进一步增强了主机的操控才调,并增强了查询和陈说报文的功用。 
  1. 主机操控才调的增强
  IGMPv3增加了关于组播源的过滤办法(INCLUDE/EXCLUDE),使主机在参加某组播组G 的一同,可以了解央求接纳或回绝来自某特定组播源S 的组播信息。当主机参加组播组时:
  若央求只接纳来自指定组播源如S1、S2、……的组播信息,则其陈说报文中可以符号为INCLUDE Sources(S1,S2,……);
  若回绝接纳来自指定组播源如S1、S2、……的组播信息,则其陈说报文中可以符号为EXCLUDE Sources(S1,S2,……)。
  2. 查询和陈说报文功用的增强
  (1) 带着源地址的查询报文
  IGMPv3不只支撑IGMPv1的广泛组查询和IGMPv2的特定组查询,并且还增加了对特定源组查询的支撑:
Ø 广泛组查询报文中,既不带着组地址,也不带着源地址;
Ø 特定组查询报文中,带着组地址,但不带着源地址;
Ø 特定源组查询报文中,既带着组地址,还带着一个或多个源地址。
  (2) 包括多组记载的陈说报文
  IGMPv3陈说报文的意图地址为224.0.0.22,可以带着一个或多个组记载。在每个组记载中,包富含组播组地址和组播源地址列表。组记载可以分为多品种型,如下:
  IS_IN:标明组播组与组播源列表之间的过滤办法为INCLUDE,即只接纳从指定组播源列表发往该组播组的组播数据。
  IS_EX:标明组播组与组播源列表之间的过滤办法为EXCLUDE,即只接纳从指定组播源列表以外的组播源发往该组播组的组播数据。
  TO_IN:标明组播组与组播源列表之间的过滤办法由EXCLUDE 改动为INCLUDE。
  TO_EX:标明组播组与组播源列表之间的过滤办法由INCLUDE 改动为EXCLUDE。
  ALLOW:标明在现有情况的根底上,还期望从某些组播源接纳组播数据。假定其时的对应联络为INCLUDE,则向现有组播源列表中增加这些组播源;假定其时的对应联络为EXCLUDE,则从现有组播源列表中删去这些组播源。
  BLOCK:标明在现有情况的根底上,不再期望从某些组播源接纳组播数据。假定其时的对应联络为INCLUDE,则从现有组播源列表中删去这些组播源;假定其时的对应联络为EXCLUDE,则向现有组播源列表中增加这些组播源。
六、IGMP的功用
IGMP 完毕的功用是双向的:
Ø 一方面通过 IGMP协议,主机告诉本地路由器期望参加并接纳某个特定多播组。
Ø 另一方面路由器通过 IGMP协议,周期性地查询子网内某个已知组的成员是不是处于活动情况,即该网段是不是仍有归于某个多播组的成员,完毕所连网络构成员联络的搜集与维护。
Ø 通过IGMP,路由器可以记载特定的多播组在某个主机上是不是有构成员。
Ø IGMP在TCP/IP协议栈的方位:

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