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1、1,复习,ICMPICMP差错报文ICMP查询报文ICMP应用,练习题：下面哪一个windows命令行实用程序和连通性测试无关？A、Ping B、Tracert C、Ipconfig D、Traceroute,下列哪个ICMP消息类型和拥塞控制有关（）A、终点不可达 B、改变路由 C、源端抑制 D、回送请求和应答,2,复习,下列哪个ICMP消息类型和路由优化有关（）A、终点不可达 B、改变路由 C、源端抑制 D、回送请求和应答PathPing提供了哪些功能？A、报告在发送者和接收者之间所有访问到的路由器B、使用ICMP数据包测试路由器，链接滞后和数据包丢失C、使用ICMP 路由跟踪消息类型D、
2、测试路由器和链接的执行时间,3,第六章 网络组管理协议,组播组播转发IGMP简介IGMP封装IGMP格式IGMP操作本章小结,4,6.1 组播,单播、广播、多播,5,6.1 组播,广播存在的问题Internet明确地不支持广播，广播将数据发送到整个网络，无论客户端是否需要，因此广播产生非常巨大的通信量和占用巨大的带宽，造成带宽浪费，并降低客户端的性能。例如，某个网内有50个主机，但仅有20个参与UDP广播应用，每次这20个主机中的一个发送UDP广播数据时，其余30个主机不得不处理这些广播数据报。一直到传输层，收到的UDP广播数据报才会被丢弃。,6,6.1 组播,多播也叫组播（Multicast
3、），克服了广播的弊端。组播即源端发出一个单个IP分组，到一个“主机组”。这个组是由单一IP目标地址标识的多个主机。组播信息发送到路由器，然后各路由器复制此分组。对所有复制的副本，每个分组中的目的地址都是一样的。在两个路由器之间只有一个分组副本在传送。组播信息传递用的是组（group）地址，组地址是网络上与多个站点相关的一种多目的地址。组播技术可以广泛应用于因特网电台、电视、视频会议、分布式多媒体游戏等网络应用中。,7,6.1 组播,单播,组播,8,6.1 组播,组地址：D类IPv4地址格式 1110+多播组ID（28位）,组播地址，从224.0.0.0到239.255.255.255保留组播地
4、址：224.0.0.0224.0.0.255，用于局域网中路由器是不会转发的 本地管理组地址：239.0.0.0239.255.255.255，私有地址 用户组播地址：224.0.1.0238.255.255.255，可以用在Internet上 组播MAC地址：以太网：01-00-5e-xx-xx-xx,9,6.1 组播,常用的保留组地址：224.0.0.1:表示在一个LAN上的所有主机224.0.0.2:表示在同一LAN上的所有路由器224.0.0.5:在同一LAN上的所有OSPF路由224.0.0.9:在同一LAN上的所有RIPv2路由器,10,6.1 组播,优点增强效率，控制网络流量优化
5、性能，消除流量冗余分布式应用，使多点传输成为可能缺点组播应用基于UDP尽最大努力交付无拥塞控制数据包重复数据包的无序交付,Re,11,6.2 组播转发,组播体系结构组播协议分为主机-路由器之间的组成员关系协议和路由器-路由器之间的组播路由协议。组成员关系协议包括IGMP(互连网组管理协议)。组播路由协议分为域内组播路由协议及域间组播路由协议。域内的组播协议又分为密集模式与稀疏模式。域内组播路由协议主要使用PIM-SM，PIM-DM，DVMRP协议。,12,6.2 组播转发,组播转发逆向路径转发(RPF-Reverse Path Forwarding)组播包的转发不是基于IP包的目的地址的，而是
6、用RPF检查决定是否转发和丢弃输入信息包RPF检查的过程如下：路由器检查到达组播包的源地址，如果信息包是在可返回源站点的接口上到达，则RPF检查成功，信息包被转发。如果RPF检查失败，丢弃信息包。对组播包源地址的检查是通过查询单播路由表来实现的。,13,6.2 组播转发,RPF检查,接收者,源,接收者,接收者,组播数据包,错误接口到达的组播数据包,RPF检查失败，数据包从错误接口到达,192.18.0.32,接收者,14,6.2 组播转发,进一步观察：RPF检查失败,S1,S0,S2,来自192.18.0.32的组播数据,网段,接口,192.18.0.0/16,168.0.253.0/24,S
7、1,S0,15.15.0.0/16,S2,数据从S0到达，RPF检查失败，路由器丢弃包,15,6.2 组播转发,进一步观察：RPF检查成功,Re,S1,S0,S2,来自192.18.0.32的组播数据,网段,接口,192.18.0.0/16,168.0.253.0/24,S1,S0,15.15.0.0/16,S2,数据从S1到达，RPF检查成功，路由器转发数据包,16,6.3 IGMP简介,IGMP（Internet Group Management Protocol，Internet组管理协议），用于 IP 主机向任一个直接相邻的路由器报告他们的组成员情况。多播路由器是支持多播的路由器，向本
8、地网络发送IGMP查询。主机通过发送IGMP报告来应答查询。多播路由器负责将多播包转发到所有网络中多播成员。IGMP 具有三种版本，即 IGMP v1、v2 和 v3。参看RFC1112,2236和3376。,17,6.3 IGMP简介,IGMPv1：主机可以加入多播组，没有离开信息。路由器使用基于超时的机制去发现其成员不关注的组。IGMPv2：该协议包含了离开信息，允许迅速向路由协议报告组成员终止情况，这对高带宽多播组或易变型多播组成员而言是非常重要的。IGMPv3：该协议增加了源滤波，即允许指定它要接收通信流量的主机对象，来自网络中其它主机的流量是被隔离的。,18,6.3 IGMP简介,摘
9、自Alberto OrnaghiIGMPv1,Groupmember,router,LAN 3,Groupmember,Groupmember,30 sec,Re,19,6.4 IGMP封装,IGMP报文被封装成IP数据报，IP数据报被封装在帧中。,携带IGMP分组的IP协议字段值为2。携带IGMP分组的IP数据报中TTL字段值是1。因为IGMP作用范围是局域网。IGMP不能发送局域网以外的地方。,20,6.4 IGMP封装,在网络层，IGMP报文封装在IP分组中作为IP分组处理。但是，由于IP分组使用的是多播IP地址，ARP无法找到相应的MAC地址，而在链路层转发分组时需要这个地址。因此，由
10、链路层决定是否支持物理多播地址。,支持物理多播：大多数局域网都支持多播，如以太网。不支持物理多播：大多数广域网不支持多播。,21,6.4 IGMP封装,在LAN上，网络层定义的多播工作方式最终要借助于MAC层的多播机制来实现。几乎所有LAN采用的都是广播式信道，所以在其上都是借助于广播机制实现多播的。具体工作过程为：发送方将组播数据帧广播到局域网的共享信道上，处在本局域网中的该多播组的成员主机监听到之后，将其接收，其它主机则将其丢弃。MAC层定义了单播MAC地址和组播MAC地址，使网卡对监听到的数据帧区别对待。,多播在局域网上的实现支持多播,22,6.4 IGMP封装,以太网卡的工作模式非混杂
11、模式：只接收目的地址相匹配的数据帧，以及广播数据包(和组播数据包)。混杂模式：不管数据帧中的目的地址是否与自己的地址匹配，都接收下来。多播混杂模式：网卡底层硬件接收单播/组播标志位为1的所有的数据帧。,23,6.4 IGMP封装,IP多播组地址（32位）到以太网地址（48位）的转换IANA分配以太网地址，高24bit为00:00:5e，即地址范围从00:00:5e:00:00:00到00:00:5e:ff:ff:ff。IANA将一半地址分配给多播，因此多播对应的以太网地址范围从01:00:5E:00:00:00到01:00:5E:7F:FF:FF。这种地址分配实现将IP多播组号中的最低23bi
12、t，映射到以太网多播地址中的低23bit。,24,6.4 IGMP封装,IP多播组地址（32位）到以太网地址（48位）转换,0：表示单播地址1：表示多播地址,MAC地址第8位 0单播 1多播,25,6.4 IGMP封装,不支持物理多播：大多数广域网不支持多播。要通过隧道技术发送多播分组。使用隧道技术时，多播分组封装成单播分组发送到网络，在另一端把这个分组转变为多播分组。,26,6.4 IGMP封装,当把多播扩展到单个物理网络以外，需要通过路由器转发多播数据，复杂性增加了。主机采用IGMP协议通知本地子网边界路由器关于它正在侦听某个特定组地址的多播流量情况。子网边界路由器将组成员关系传达给其他I
13、P多播路由器，通过某种多播路由协议显式的或者隐式的进行。多播路由协议有：距离向量多播路由协议(DVMRP)、多播开放最短路径优先协议(MOSPF)和协议独立多播(PIM)。这些协议的任务是创建高效的多播传递网络路径。,多播在Internet网上的实现,6.4 IGMP封装,多播在Internet网上的实现:目标：build a spanning tree between all members of a multicast group,Re,28,6.5 IGMP格式,IGMP v2，V3有三种报文类型：查询、成员关系报告和退出报告。查询报文共有两种：一般的和特殊的。,IGMP报文类型一般查询
14、特殊查询成员报告退出报告,发送方路由器路由器主机或路由器主机或路由器,目的查询加入多播组的主机查询加入多播组的特定主机报告申请或已经加入多播组报告退出特定的多播组,29,6.5 IGMP格式,IGMP报文的每一种类型目的IP地址如下表：,查询报文使用多播地址224.0.0.1进行多播，所有主机和路由器都接收这个报文。成员关系使用等于被报告多播地址的目的地址进行多播。收到这个分组的路由器能够立即确定报告已经发送给的组。退出报告使用多播地址224.0.0.2进行多播，所有路由器接收这个报文。,30,6.5 IGMP格式,IGMPv2格式如下：8字节长,0 x11:一般或特殊0 x16:成员关系0
15、x17:退出报告,定义了查询必须在多长时间内回答，以十分之一秒为单位。在查询报文中这个值不为零，在其他报文中置零。,在通用查询报文中此值为0，在特殊查询报文、成员关系报文和退出报文中组地址定义groupid（组多播地址）。,31,6.5 IGMP格式,IGMPv3为了和IGMPv1,v2兼容，前面8个字节和v2相似。IGMPv3支持两种消息类型：0 x11 Membership Query 0 x22 Version 3 Membership ReportIGMPv3支持前两个版本的类型 0 x12 Version 1 Membership ReportRFC-1112 0 x16 Versi
16、on 2 Membership ReportRFC-2236 0 x17 Version 2 Leave GroupRFC-2236,32,6.5 IGMP格式,IGMPv3报文格式：,0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|Type=0 x11|最大响应时间|检验和|+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-
17、+-+-+-+-+-+-+-+-+|Group Address|+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|Resv|S|QRV|QQIC|Number of Sources(N)|+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|Source Address 1|+-+|Source Address 2|+-.-+.+-+|Source Address N|+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-
18、+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+,Membership Query Message,一般查询为0，特定组查询或特定组和源查询为IP多播地址。,IP单播地址。,33,6.5 IGMP格式,IGMPv3报文格式：,0 1 2 3 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|Type=0 x22|Reserved|Checksum|+-+-+-+-+-+-+-
19、+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|Reserved|Number of Group Records(M)|+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|.Group Record 1.|+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|.|.|.|+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
20、-+-+-+-+|.Group Record M.|+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+,Membership Report Message,34,6.5 IGMP格式,IGMPv3报文格式：,Re,Membership Report Message,Each Group Record has the following internal format:+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|Record Ty
21、pe|Aux Data Len|Number of Sources(N)|+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|Multicast Address|+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|Source Address 1|+-+.+-+|Source Address N|+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+|.Auxi
22、liary Data.|+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+,35,6.6 IGMP操作,IGMP的操作：加入，退出，监视成员关系多播组的成员关系是动态的：主机可以随时加入或离开组对多播组的成员个数和位置无限制一个主机可以是多个组的成员对每一个组，有一个路由器负责把分组分发给这个组。主机或多播路由器都可以是一个组中的成员。当主机是组成员时，表明主机的一个进程从组中接收多播分组；当路由器是组成员时，表明连接到它的其他接口的网络接收多播分组。,36,6.6 IGMP操作,1、加入一个组主机或路由器能够加入
23、一个组。主机维持一个有组内成员关系的进程表。当一个进程要加入到一个新组时，向主机发送请求。主机在表中增加进程名字和所请求的组名。若在这个特定组中这是第一个项目，主机就发送成员关系报文。若不是第一个项目，就不发成员报文，因为这个主机已是这个组成员，可接收这个组的多播分组。,成员报告,主机或路由器,路由器,37,6.6 IGMP操作,1、加入一个组路由器维持一个组id表，表示连接到每一个接口的网络成员关系。如果对这些接口中任何一个接口要加入到一个组，路由器就发送成员关系报文。IGMP协议要求成员关系报文要一个接一个地发送两次。如果第一个丢失，第二个可以代替。,38,6.6 IGMP操作,2、退出一
24、个组当主机发现在一个特定组中已经没有感兴趣的进程，它就发退出报告。当路由器发现在一个特定组中已经没有连接在它接口上感兴趣的网络时，它就发送退出这个组的报告。,退出报告,主机或路由器,路由器,39,6.6 IGMP操作,2、退出一个组当多播路由器收到退出报告时，不能立即从它的表中清除这个组，因为这个退出报告仅仅是从一个主机或路由器发送来的，可能其他主机或路由器还对这个组感兴趣。此时，路由器发送一个特殊查询报文，并插入和这个组有关的多播地址。允许任何主机或路由器在指定时间内应答。如果超出时间限定后，没有收到任何应答，则清除这个组。,特殊查询,主机或路由器,路由器,40,6.6 IGMP操作,2、退
25、出一个组,组播感兴趣主机,其它主机,A,A,B,IGMP退出,A,41,6.6 IGMP操作,3、监视成员关系当一个组中只有一个主机，而这个主机关机或离开了，多播路由器将始终收不到退出报文。对于这种情况，多播路由器负责监视在局域网上的所有主机或路由器，以便知道它们是否愿意继续为一个组中的成员关系。这个路由器周期性地发送通用查询报文，期望它的组表中的每一个组回答；新组也可以回答。查询报文的最长响应时间是10秒。,42,6.6 IGMP操作,3、监视成员关系,43,6.5 IGMP操作,延迟响应当多个主机对同一个组感兴趣时，对这个组只发送一个响应以避免不必要的通信量，叫做延迟响应。为了避免不必要的
26、通信量，IGMP使用延迟响应策略。当主机或路由器接收到查询报文时，不是立即响应，而是延迟响应。,44,6.5 IGMP操作,每个主机或路由器都使用一个计时器，对表中每一组设置计时器，在发送成员报文前要等待它的计时器到时。在等待时间内，若同一组中的其他主机或路由器的计时器先到时间，则此主机或路由器就发送成员关系报文。此报文是广播发送的，等待的主机或路由器收到此报文，不再发送重复报文，取消它相应的计时器。,查询消息,10.10.0.1/16,成员关系,成员关系,成员关系,成员关系,45,6.5 IGMP操作,举例 在时间0收到查询报文；对每一组的随机延迟时间见组地址后面的数据。试给出报告报文序列。
27、,时间12：在主机A中，228.42.0.0的计时器截止时间到，发出成员关系报告，路由器和每一个主机收到此报文，主机B取消它对228.42.0.0的计时器。,时间30：在主机A中，225.14.0.0的计时器截止时间到，发送成员关系报告，路由器和每一个主机收到此报文，主机C取消它对225.14.0.0的计时器。,时间50：在主机B中，251.71.0.0的计时器截止时间到，发送成员关系报告，路由器和每一个主机收到此报文。,时间70：在主机C中，230.43.0.0的计时器截止时间到，发送成员关系报告，路由器和每一个主机收到此报文，主机A取消230.43.0.0的计时器。,Re,46,本章小结,多播IGMP类型：查询、成员关系、退出IGMP格式IGMP封装,47,实验5,周五3-4节上实验。题目：网络层ICMP及IGMP协议分析及命令使用时间：4月18日，周五3-4节内容：用分析软件捕获ICMP，IGMP协议，进行分析。练习ping，tracert，pathping命令的使用。撰写实验报告。,
