IPv6解决方案可控组播技术白皮书(2009)

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IPv6解决方案可控组播技术白皮书

关键词:组播,可控组播,IPV6

摘 要:IP组播技术的出现使得对特定数据的分发能够大大的节约带宽。但使用组播技术的

同时,如何进行有效的安全控制也是目前组播技术研究的一个方向。本文描述了在IPv6环境下的一种可控组播的技术及其部署方案。

缩略语清单:

缩略语 PIM PIM DM PIM SM MLD MLD Snooping 英文全名 Protocol Independent Multicast Protocol Independent Multicast Dense Mode Protocol Independent Multicast Sparse Mode Multicast Listener Discovery Multicast Listener Discovery Snooping 中文解释 协议无关组播 协议无关组播—密集模式 协议无关组播—稀疏模式 组播侦听者发现协议 组播侦听者发现协议窥探

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目 录

1 2

组播技术概述 ................................................................................................................... 3 IPv6组播技术介绍 ........................................................................................................... 3 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 3

IPv6组播地址 ....................................................................................................... 3 IPv6组播MAC地址 .............................................................................................. 4 组播组管理协议 ................................................................................................... 5 MLD Snooping技术.............................................................................................. 8 组播路由协议与组播转发 ................................................................................. 11

H3C可控组播技术 ......................................................................................................... 12 3.1 3.2 3.3 3.4

组播源控制 ......................................................................................................... 12 组播接收者控制 ................................................................................................. 13 用户组播权限部署及计费 ................................................................................. 14 典型应用场景 ..................................................................................................... 15

4 总结 ................................................................................................................................. 15

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1 组播技术概述

组播是指在IP网络中将数据包以尽力传送的形式发送到某个确定的节点集合(即组 播组),其基本思想是:源主机(即组播源)只发送一份数据,其目的地址为组播 组地址;组播组中的所有接收者都可收到同样的数据拷贝,并且只有组播组内的主 机可以接收该数据,而其它主机则不能收到。

组播技术有效地解决了单点发送、多点接收的问题,实现了IP网络中点到多点的高

效数据传送,能够大量节约网络带宽、降低网络负载。作为一种与单播和广播并列 的通信方式,组播的意义不仅在于此。更重要的是,可以利用网络的组播特性方便 地提供一些新的增值业务,如在线直播、网络电视、远程教育、远程医疗、网络 电台、实时视频会议等互联网的信息服务领域。

2 IPv6组播技术介绍

组播技术的实现需要解决以下几方面问题:

? 组播源向一组确定的接收者发送信息,而如何来标识这组确定的接收者? ? 接收者通过加入组播组来实现对组播信息的接收,而接收者是如何动态地加入或离

开组播组的?

? 组播报文在网络中是如何被转发并最终到达接收者的?

2.1 IPv6组播地址

在IPv6中,使用组播组地址来确定一个组播组的接收者。

一个节点可能属于多个组播组。发往组播地址的报文被组播地址标识的所有接口接收。

图1 IPv6组播地址格式

IPv6组播地址的格式如上图所示,其中各字段的含义如下:

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(1) 0xFF:最高8比特为11111111,标识此地址为组播地址。 (2) Flags:4比特。如图2所示,Flags字段中各位的取值如下:

图2 Flags字段格式

? 最高位为保留位,必须为 0。

? R bit:取0表示非内嵌RP的组播地址;取1则表示内嵌RP的组播地址,此时P、

T位都必须置1。

? P bit:取0表示非基于单播前缀的组播地址;取1则表示基于单播前缀的组播地

址,此时T位也必须置1。

? T bit:取0表示永久分配组播地址;取1则表示非永久分配的组播地址。 (3) Scope:4比特,用于标识此组播组的应用范围,其取值及含义如表1所示。

表1 Scope字段的取值及其含义

(4) Group ID:112比特,组播组标识号。用来在由Scope字段所指定的范围内 唯一标识组播组,该标识可能是永久分配的或临时的,这由Flags字段的T位决定。

2.2 IPv6组播MAC地址

IPv6组播MAC地址的高16位为0x3333,低32位为IPv6组播地址的低32位。如下图所示,是IPv6组播地址FF1E::F30E:101的MAC地址映射举例。

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图3 IPv6组播MAC地址

如上图所示,IPv6的组播MAC地址为将128 bit的IPv6组播地址的低32bit:F30E0101直接映射到了MAC地址的低32bit中。

2.3 组播组管理协议

组成员关系管理是指在路由器/交换机上建立直联网段内的组成员关系信息,具体 说,就是管理各接口/端口下有哪些组播组的成员。

在IPv6中使用MLD协议作为组播组管理协议,MLD是运行于主机和与主机直连的路由器之间,其实现的功能是双向的:一方面,主机通过MLD报告通知路由器希望接收某个特定组播组的信息;另一方面,路由器通过MLD查询周期性地查询局域网内的组播组成员是否处于活动状态,实现所连网段组成员关系的收集与维护。通过MLD协议,在路由器中记录的信息是某个组播组是否在本地有组成员,而不是组播组与主机之间的对应关系。

目前MLD有以下两个版本:

MLDv1(RFC 2710)对应IGMP v2 MLDv2(RFC 3810)对应IGMP v3

2.3.1 MLDv1原理简介

MLDv1主要基于查询和响应机制完成对IPv6组播组成员的管理。 ? 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MLD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MLD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MLD查询器,其选举过程如下:

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