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1 IGMP

1.1 IGMP简介

1.1.1 IGMP的版本

1.1.2 IGMPv1工作机制

1.1.3 IGMPv2的改进

1.1.4 IGMPv3的改进

1.1.5 多实例的IGMP

1.1.6 协议规范

1.2 IGMP配置任务简介

1.3 配置IGMP基本功能

1.3.1 配置准备

1.3.2 使能IGMP

1.3.3 配置IGMP版本

1.3.4 配置静态加入

1.3.5 配置组播组过滤器

1.4 调整IGMP性能

1.4.1 配置准备

1.4.2 配置IGMP查询和响应

1.4.3 配置组播组成员快速离开

1.5 IGMP显示和维护

1.6 IGMP典型配置举例

1.7 常见配置错误举例

1.7.1 接收者侧路由器上无组成员信息

1.7.2 同一网段各路由器上组成员关系不一致

1 IGMP

1.1  IGMP简介

IGMP（Internet Group Management Protocol，互联网组管理协议）用于在三层设备和其直连网段中的用户主机之间建立和维护组播组成员关系。

1.1.1  IGMP的版本

到目前为止，IGMP有三个版本：

·     IGMPv1（由RFC 1112定义）

·     IGMPv2（由RFC 2236定义）

·     IGMPv3（由RFC 3376定义）

所有版本的IGMP都支持ASM（Any-Source Multicast，任意信源组播）模型；IGMPv3可以直接应用于SSM（Source-Specific Multicast，指定信源组播）模型，而IGMPv1和IGMPv2则需要在IGMP SSM Mapping技术的支持下才能应用于SSM模型。有关ASM和SSM模型的介绍，请参见“IP组播配置指导”中的“组播概述”。

1.1.2  IGMPv1工作机制

IGMPv1主要基于查询和响应机制来完成对组播组成员的管理。

当一个网段内有多台运行IGMP的路由器时，由于它们都能从主机那里收到IGMP成员关系报告报文（Membership Report Message），因此只需其中一台路由器发送IGMP查询报文（Query Message）即可，该路由器就称为IGMP查询器（Querier）。这就需要有一个查询器的选举机制来确定由哪台路由器作为IGMP查询器。

对于IGMPv1来说，由组播路由协议（如PIM）选举出唯一的组播信息转发者DR（Designated Router，指定路由器）作为IGMP查询器。有关DR的介绍，请参见“IP组播配置指导”中的“PIM”。

图1-1 IGMP查询响应示意图

如图1-1所示，假设Host B与Host C想要收到发往组播组G1的组播数据，而Host A想要收到发往组播组G2的组播数据，那么主机加入组播组以及IGMP查询器（Router B）维护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组播组发送IGMP成员关系报告报文以声明加入，而不必等待IGMP查询器发来的IGMP查询报文；

(2)     IGMP查询器周期性地以组播方式向本地网段内的所有主机与路由器发送IGMP查询报文（目的地址为224.0.0.1）；

(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IGMP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和路由器都能收到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IGMP路由器（Router A和Router B）已知道本地网段中有对G1感兴趣的主机了。这个机制称为主机上的IGMP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，IGMP路由器了解到本地网段中有G1和G2的成员，于是由组播路由协议（如PIM）生成（*，G1）和（*，G2）组播转发项作为组播数据的转发依据，其中的“*”代表任意组播源；

(6)     当由组播源发往G1或G2的组播数据经过组播路由到达IGMP路由器时，由于IGMP路由器上存在（*，G1）和（*，G2）组播转发项，于是将该组播数据转发到本地网段，接收者主机便能收到该组播数据了。

IGMPv1没有专门定义离开组播组的报文。当运行IGMPv1的主机离开某组播组时，将不会向该组播组发送报告报文。当一个网段中不再有该组播组的成员后，IGMP路由器将不会收到任何发往该组播组的报告报文，于是在一段时间之后便删除该组播组的记录。

1.1.3  IGMPv2的改进

IGMPv2在兼容和继承IGMPv1的基础上，增加了查询器选举机制和离开组播组机制。

1. 查询器选举机制

在IGMPv1中，当一个网段内有多台运行IGMP的路由器时，由组播路由协议（如PIM）选举的指定路由器充当查询器。在IGMPv2中增加了独立的查询器选举机制，其选举过程如下：

(1)     所有IGMPv2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IGMP普遍组查询（General Query）报文（目的地址为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地址与自己的接口地址作比较。通过比较，IP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）。在该定时器超时前，如果收到了来自查询器的IGMP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. 离开组播组机制

在IGMPv1中，主机离开组播组时不会向组播路由器发出任何通知，导致组播路由器只能依靠组播组成员查询的响应超时来获知组播组成员的离开。而在IGMPv2中，当一个主机离开某组播组时：

(1)     该主机向本地网段内的所有组播路由器（目的地址为224.0.0.2）发送离开组（Leave Group）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组播组发送特定组查询（Group-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组播组地址）；

(3)     如果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响应时间（Max Response Time）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组播组的成员关系；否则，查询器将认为该网段内已无该组播组的成员，于是不再维护这个组播组的成员关系。

1.1.4  IGMPv3的改进

IGMPv3在兼容和继承IGMPv1和IGMPv2的基础上，进一步增强了主机的控制能力，并增强了查询和报告报文的功能。

1. 主机控制能力的增强

IGMPv3增加了针对组播源的过滤模式（INCLUDE/EXCLUDE），使主机在加入某组播组G的同时，能够明确要求接收或拒绝来自某特定组播源S的组播信息。当主机加入组播组时：

·     若要求只接收来自指定组播源如S1、S2、……的组播信息，则其报告报文中可以标记为INCLUDE Sources（S1，S2，……）；

·     若拒绝接收来自指定组播源如S1、S2、……的组播信息，则其报告报文中可以标记为EXCLUDE Sources（S1，S2，……）。

如图1-2所示，网络中存在Source 1（S1）和Source 2（S2）两个组播源，均向组播组G发送组播报文。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。

图1-2 指定源组的组播流路经

如果主机与路由器之间运行的是IGMPv1或IGMPv2，Host B加入组播组G时无法对组播源进行选择，因此无论Host B是否需要，来自Source 1和Source 2的组播信息都将传递给Host B。

当主机与路由器之间运行了IGMPv3之后，Host B就可以要求只接收来自Source 1、发往G的组播信息（S1，G），或要求拒绝来自Source 2、发往G的组播信息（S2，G），这样就只有来自Source 1的组播信息才能传递给Host B了。

2. 查询和报告报文功能的增强

(1)     携带源地址的查询报文

IGMPv3不仅支持IGMPv1的普遍组查询和IGMPv2的特定组查询，而且还增加了对特定源组查询的支持：

·     普遍组查询报文中，既不携带组地址，也不携带源地址；

·     特定组查询报文中，携带组地址，但不携带源地址；

·     特定源组查询报文中，既携带组地址，还携带一个或多个源地址。

(2)     包含多组记录的报告报文

IGMPv3报告报文的目的地址为224.0.0.22，可以携带一个或多个组记录。在每个组记录中，包含有组播组地址和组播源地址列表。组记录可以分为多种类型，如下：

·     IS_IN：表示组播组与组播源列表之间的过滤模式为INCLUDE，即只接收从指定组播源列表发往该组播组的组播数据。

·     IS_EX：表示组播组与组播源列表之间的过滤模式为EXCLUDE，即只接收从指定组播源列表之外的组播源发往该组播组的组播数据。

·     TO_IN：表示组播组与组播源列表之间的过滤模式由EXCLUDE转变为INCLUDE。

·     TO_EX：表示组播组与组播源列表之间的过滤模式由INCLUDE转变为EXCLUDE。

·     ALLOW：表示在现有状态的基础上，还希望从某些组播源接收组播数据。如果当前的对应关系为INCLUDE，则向现有组播源列表中添加这些组播源；如果当前的对应关系为EXCLUDE，则从现有组播源列表中删除这些组播源。

·     BLOCK：表示在现有状态的基础上，不再希望从某些组播源接收组播数据。如果当前的对应关系为INCLUDE，则从现有组播源列表中删除这些组播源；如果当前的对应关系为EXCLUDE，则向现有组播源列表中添加这些组播源。

1.1.5  多实例的IGMP

IGMP依据接口来维护组成员关系，各实例的IGMP根据接口所属的实例来处理协议报文的收发。当路由器收到IGMP报文时，需要区分该报文所属的实例，并在该实例范围内对其进行处理。当某实例内的IGMP需要和其它组播协议交互信息时，只会通知本实例内的其它组播协议。

1.1.6  协议规范

与IGMP相关的协议规范有：

·     RFC 1112：Host Extensions for IP Multicasting

·     RFC 2236：Internet Group Management Protocol, Version 2

·     RFC 3376：Internet Group Management Protocol, Version 3

1.2  IGMP配置任务简介

表1-1 IGMP配置任务简介

1.3  配置IGMP基本功能

1.3.1  配置准备

在配置IGMP基本功能之前，需完成以下任务：

·     配置任一单播路由协议，实现网络层互通

·     配置PIM协议

在配置IGMP基本功能之前，需准备以下数据：

·     IGMP的版本

·     以静态方式加入的组播组和组播源的地址

·     组播组过滤的ACL规则

1.3.2  使能IGMP

在需要建立和维护组播组成员关系的接口上使能IGMP。

表1-2 使能IGMP

1.3.3  配置IGMP版本

由于不同版本IGMP协议的报文结构与种类不同，因此需要为同一网段上的所有路由器配置相同版本的IGMP，否则IGMP将不能正常运行。

表1-3 配置IGMP版本

1.3.4  配置静态加入

在配置了静态加入组播组或组播源组后，接口将作为该组播组的虚拟组成员存在，从而可以接收发往该组的组播数据，以测试组播数据的转发。

在配置了静态加入后，接口并不会对IGMP查询器发出的查询报文进行响应；当配置静态加入或取消静态加入的配置时，接口也不会主动发送IGMP成员关系报告报文或IGMP离开组报文。也就是说，该接口并没有真正成为该组播组的成员。

表1-4 配置静态加入

1.3.5  配置组播组过滤器

如果不希望接口所在网段上的主机加入某些组播组，可在该接口上配置ACL规则作为过滤器，接口将按照该规则对收到的IGMP成员关系报告报文进行过滤，只为该规则所允许的组播组维护组成员关系。

表1-5 配置组播组过滤器

1.4  调整IGMP性能

1.4.1  配置准备

在调整IGMP性能之前，需完成以下任务：

·     配置任一单播路由协议，实现网络层互通

·     配置IGMP基本功能

1.4.2  配置IGMP查询和响应

IGMP查询器的健壮系数是为了弥补可能发生的网络丢包而设置的报文重传次数，健壮系数越大，IGMP查询器就越“健壮”，但是组播组超时所需的时间也就越长。

当IGMPv1/v2/v3查询器启动时，会以“IGMP查询器启动查询间隔”为时间间隔发送“IGMP查询器启动查询次数”次IGMP普遍组查询报文。

IGMPv1/v2/v3查询器会周期性地发送IGMP普遍组查询报文，以判断网络上是否有组播组成员，发送间隔即为“IGMP普遍组查询报文的发送间隔”，可以根据网络的实际情况来修改此间隔。

当IGMPv2查询器收到IGMP离开组报文后，会以“IGMP最后组成员查询间隔”为时间间隔发送“IGMP最后组成员查询次数”次IGMP特定组查询报文；当IGMPv3查询器收到改变组播组与组播源列表关系的IGMP报告报文后，也会以“IGMP最后组成员查询间隔”为时间间隔发送“IGMP最后组成员查询次数”次IGMP特定源组查询报文。

在收到IGMP查询报文（包括普遍组查询、特定组查询和特定源组查询）后，主机会为其所加入的每个组播组都启动一个延迟定时器，其值在0到最大响应时间（该时间值从IGMP查询报文的最大响应时间字段获得）中随机选定，当定时器的值减为0时，主机就会向该定时器对应的组播组发送IGMP成员关系报告报文。合理配置IGMP查询报文的最大响应时间，既可以使主机对IGMP查询报文做出快速响应，又可以减少由于定时器同时超时，造成大量主机同时发送报告报文而引起的网络拥塞：

·     对于IGMP普遍组查询报文来说，通过配置IGMP普遍组查询报文的最大响应时间来填充其最大响应时间字段；

·     对于IGMP特定组查询报文和IGMP特定源组查询报文来说，所配置的IGMP最后组成员查询间隔将被填充到其最大响应时间字段。也就是说，IGMP特定组查询和IGMP特定源组查询的最大响应时间在数值上等于IGMP最后组成员查询间隔。

当同一网段上有多台组播路由器时，由IGMP查询器负责发送IGMP查询报文。如果非查询器在“IGMP其它查询器存在时间”超时前未收到来自查询器的IGMP查询报文，就会认为原查询器失效，从而触发新的查询器选举过程；否则，非查询器将重置“IGMP其它查询器存在时间定时器”。

用户既可在IGMP视图下对所有接口进行全局配置，也可在接口视图下只对当前接口进行配置，后者的配置优先级较高。

1. 全局配置IGMP查询和响应

表1-6 全局配置IGMP查询和响应

2. 在接口上配置IGMP查询和响应

表1-7 在接口上配置IGMP查询和响应

1.4.3  配置组播组成员快速离开

在某些应用（如ADSL拨号上网）中，IGMP查询器的一个端口唯一对应着一台接收者主机，当主机在多个组播组间频繁切换（如进行电视选台）时，为了快速响应主机的离开组报文，可以在IGMP查询器上开启IGMP快速离开功能。

在使能了IGMP快速离开功能之后，当IGMP查询器收到来自主机的离开组报文时，不再发送IGMP特定组查询报文或IGMP特定源组查询报文，而是直接向上游发送离开通告，这样一方面减小了响应延迟，另一方面也节省了网络带宽。

表1-8 配置组播组成员快速离开

1.5  IGMP显示和维护

在完成上述配置后，在任意视图下执行display命令可以显示配置后IGMP的运行情况，通过查看显示信息验证配置的效果。

在用户视图下执行reset命令可以清除IGMP的统计信息。

表1-9 IGMP显示和维护

1.6  IGMP典型配置举例

1. 组网需求

·     接收者通过组播方式接收视频点播信息，不同组织的接收者组成末梢网络N1和N2，Host A与Host C分别为N1和N2中的组播信息接收者。

·     PIM网络中的Switch A连接N1，Switch B与Switch C共同连接N2。

·     Switch A通过Vlan-interface100连接N1，通过Vlan-interface101连接PIM网络中的其它设备。

·     Switch B与Switch C分别通过各自的Vlan-interface200连接N2，并分别通过Vlan-interface201和Vlan-interface202连接PIM网络中的其它设备。

·     Switch A与N1之间运行IGMPv2，Switch A为IGMP查询器；Switch B、Switch C与N2之间也分别运行IGMPv2，且由于Switch B的接口IP地址较小，因此由其充当IGMP查询器。

·     通过配置，使N1中的主机只能加入组播组224.1.1.1，而对N2中的主机则无任何限制。

2. 组网图

图1-3 IGMP典型配置组网图

3. 配置步骤

(1)     配置IP地址和单播路由协议

请按照图1-3配置各接口的IP地址和子网掩码，具体配置过程略。

配置PIM网络内各交换机之间采用OSPF协议进行互连，确保PIM网络内部在网络层互通，并且各交换机之间能够借助单播路由协议实现动态路由更新，具体配置过程略。

(2)     使能IP组播路由，并使能PIM-DM和IGMP

# 在Switch A上使能IP组播路由，在接口Vlan-interface101上使能PIM-DM，并在主机侧接口Vlan-interface100上使能IGMP。

<SwitchA> system-view

[SwitchA] multicast routing

[SwitchA-mrib] quit

[SwitchA] interface vlan-interface 100

[SwitchA-Vlan-interface100] igmp enable

[SwitchA-Vlan-interface100] quit

[SwitchA] interface vlan-interface 101

[SwitchA-Vlan-interface101] pim dm

[SwitchA-Vlan-interface101] quit

# 在Switch B上使能IP组播路由，在接口Vlan-interface201上使能PIM-DM，并在主机侧接口Vlan-interface200上使能IGMP。

<SwitchB> system-view

[SwitchB] multicast routing

[SwitchB-mrib] quit

[SwitchB] interface vlan-interface 200

[SwitchB-Vlan-interface200] igmp enable

[SwitchB-Vlan-interface200] quit

[SwitchB] interface vlan-interface 201

[SwitchB-Vlan-interface201] pim dm

[SwitchB-Vlan-interface201] quit

# 在Switch C上使能IP组播路由，在接口Vlan-interface202上使能PIM-DM，并在主机侧接口Vlan-interface200上使能IGMP。

<SwitchC> system-view

[SwitchC] multicast routing

[SwitchC-mrib] quit

[SwitchC] interface vlan-interface 200

[SwitchC-Vlan-interface200] igmp enable

[SwitchC-Vlan-interface200] quit

[SwitchC] interface vlan-interface 202

[SwitchC-Vlan-interface202] pim dm

[SwitchC-Vlan-interface202] quit

(3)     配置组播组过滤器

# 在Switch A上限定接口Vlan-interface100下的主机只能加入组播组224.1.1.1。

[SwitchA] acl number 2001

[SwitchA-acl-basic-2001] rule permit source 224.1.1.1 0

[SwitchA-acl-basic-2001] quit

[SwitchA] interface vlan-interface 100

[SwitchA-Vlan-interface100] igmp group-policy 2001

[SwitchA-Vlan-interface100] quit

4. 验证配置

通过使用display igmp interface命令可以显示各交换机接口上IGMP的配置和运行情况。例如：

# 在Switch B上显示接口Vlan-interface200上IGMP配置和运行的信息。

[SwitchB] display igmp interface vlan-interface 200

 Vlan-interface200(10.110.2.1):

   IGMP is enabled.

   IGMP version: 2

   Query interval for IGMP: 125s

   Other querier present time for IGMP: 255s

   Maximum query response time for IGMP: 10s

   Querier for IGMP: 10.110.2.1 (This router)

  IGMP groups reported in total: 1

1.7  常见配置错误举例

1.7.1  接收者侧路由器上无组成员信息

1. 故障现象

当某主机发送了加入组播组G的报文后，离该主机最近的路由器上却没有组播组G的组成员信息。

2. 故障分析

·     组网、接口连线的正确与否以及接口的协议层是否up将直接影响组播组成员信息的生成；

·     在路由器上必须使能组播路由，在连接主机的接口上必须使能IGMP；

·     如果路由器接口上运行的IGMP版本比主机的低，那么路由器将无法识别主机发来的较高版本的IGMP报告报文；

·     如果在接口上使用命令igmp group-policy对加入组播组G进行了限制后，该接口将不再接收未通过过滤的那些要求加入组播组G的报文。

3. 处理过程

(1)     检查组网是否正确，接口间的连线是否正确，以及接口状态是否正常，是否配置了正确的IP地址。通过命令display igmp interface查看接口信息。若无接口信息输出，说明接口状态异常，原因通常是接口上配置了shutdown命令，或者接口连线不正确，或者接口上没有配置正确的IP地址。

(2)     检查是否使能了组播路由。通过命令display current-configuration查看是否配置了命令multicast routing。若缺少该配置，则需要在系统视图下执行命令multicast routing使能IP组播路由，同时也需要在相应接口上使能IGMP。

(3)     检查接口上运行的IGMP版本。通过命令display igmp interface来检查接口上运行的IGMP版本是否低于主机所使用的版本。

(4)     检查接口上是否配置了ACL规则来限制主机加入组播组G。通过命令display current-configuration interface观察是否配置了igmp group-policy命令。如果配置的ACL规则对加入组播组G进行了限制，则需要修改该ACL规则，允许接受组播组G的报告报文。

1.7.2  同一网段各路由器上组成员关系不一致

1. 故障现象

在同一网段的不同IGMP路由器上，各自维护的组成员关系不一致。

2. 故障分析

·     运行IGMP的路由器为每个接口维护多个参数，各参数之间相互影响，非常复杂。如果同一网段路由器的IGMP接口参数配置不一致，必然导致组成员关系的混乱；

·     另外，IGMP目前有3个版本，版本不同的IGMP路由器与主机之间虽然可以部分兼容，但是连接在同一网段的所有路由器必须运行相同版本的IGMP。如果同一网段路由器的IGMP版本不一致，也将导致IGMP组成员关系的混乱。

3. 处理过程

(1)     检查IGMP配置。通过命令display current-configuration观察接口上IGMP的配置信息。

(2)     在同一网段的所有路由器上执行命令display igmp interface来检查IGMP相关定时器的参数，确保配置一致。

(3)     通过命令display igmp interface来检查各路由器上运行的IGMP版本是否一致。