2024年4月4日发(作者：)

组播实验

一 实验目的

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理解Multicast的一些基本概念。

掌握pim dense-mode的基本配置。

理解pim dense-mode的flood和prune过程。

理解 pim dense-mode 的assert机制

掌握cgmp的配置，及其优点。

掌握pim sparse-mode的基本配置。

二、实验拓扑和器材

S0

Client .2 .1

192.168.0.x 192.168.7.x

192.168.4.x

.1

C .2 .2 D

client .2

192.168.1.x

S1

S1

.1

192.168.3.x

.1 .2

A(2600) f0/0

. B（1600）

.1 f0/1

192.168.2.x

f0

.2

switch

Server

192.168.5.x

拓扑如上所示，需要路由器四台、交换机一台，主机三台（一台能作组播的服务器，需

要Server级的windows操作系统）。

三、实验原理

1．组播基本原理

Multicast应用在一点对多点、多点对多点的网络传输中，可以大大的减少网络的负载。

因此，Multicast广泛地应用在流媒体的传输、远程教学、视频/音频会议等网络应用方面。

Multicast采用D类IP地址，即224.0.0.0~239.255.255.255。其中224.0.0.0~224.0.0.255

是保留地址，239.0.0.0~239.255.255.255是私有地址，类似于unicast的私有地址。

Multicast的IP地址与MAC地址的映射：MAC地址有48位，前面24位规定为01-00-5E，

接着一位为0，后面23位是IP地址的后23位。

路由器间要通过组播协议（如DVMRP、MOSPF、PIM）来建立组播树和转发组播数据

包。组播树有两类：源树和共享树。

多播时，路由器采用组管理协议IGMP来管理和维护主机参与组播。IGMP协议v1中，

主机发送report包来加入组；路由器发送query包来查询主机（地址是224.0.0.1），同一个

组的同一个子网的主机只有一台主机成员响应，其它主机成员抑制响应。一般路由器要发送

3次query包，如果3次都没响应，才认为组超时（约3分钟）。IGMPv2中，主机可以发送

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leave信息给路由器（地址224.0.0.2）；路由器收到信息后，发送一个特别的query包，在3

秒内没收到组成员响应，就认为组超时。

由于组播的MAC不是具体某台主机的MAC，根据交换机的工作原理，交换机会对组

播数据包进行广播。因此，对某些不参加组播的主机而言，这些都是不必要的流。为了解决

这个问题，cisco公司开发了CGMP协议。该协议用于管理参与组播的主机。每当有主机加

入或离开某个组时，路由器就会把该主机的多播IP地址（转换成组播MAC地址）、主机的

MAC地址以及消息类型（加入或离开）以CGMP消息告知交换机。交换机根据这些信息就

可以建立起组播转发表。

2．PIM协议

Cisco的路由器只支持PIM组播协议。PIM是一种可利用多种单播路由表（如EIGRP、

OSPF、BGP和静态路由等）的组播路由协议，它根据这些路由表实现组播数据的转发。尽

管它是组播路由协议，然而它实际上只是使用单播路由表来完成RPF检验功能，并没有重

新建立组播路由表。不像其他的路由协议，PIM并不会在路由之间收发路由更新信息。

PIM分为Dense-mode与Sparse-mode两种。密集模式的PIM（PIM-DM）使用“推”的方

式，把组播流向网络的各个地方转发，从而把流“推”给不同接收者。这种方式适用于网络

中的各个子网都有接收者（即接收者密集）的情况。PIM-DM一开始向网络中的各处发组播

流，路由器每隔3分钟检查一次自己是否还存在“下游”的邻居，如果没有（即它无需转发

组播流），就把这个流“剪”掉（即不再转发）。路由器会积累数据流所带有的源和组的信

息，使得“下游”的路由器可以建立它们的组播转发表。PIM-DM只支持源树，而无法使用

共享树。

松散模式的PIM（PIM-SM）使用“拉”的方式，只有存在接收者的网段才会接收到数

据流（即接收者把流“拉”出来）。PIM-SM通过在共享树中转发数据包来散布组播源的信

息。PIM-SM使用共享树（至少在组播开始的时候需要使用），因此，它需要指定一个汇聚

点（RP）。源在RP中“注册”后，数据就通过共享树转发到接收者。一旦其它路由器收到从

共享树来的数据后，就知道了数据的源在哪里。于是，路由器就会向源发送PIM（S，

G）

加入信息。在反向路径上的每个路由器比较自己的单播路由表中它到RP的度量和它到源的

度量，如果到源的度量更优，它就会继续发送PIM（S，G）加入信息。否则（包括度量相

等的情况），PIM（S，G）信息就会沿着RP的方向来发送。这样，就生成了共享树和源树。

如下图所示的单向共享树，靠近源的路由器先向RP注册，然后在源和RP之间生成源树，数

据通过共享树（*，G）到达接收者。

由于共享树并不是源到接收者的最优路径，因此，当流量超过某个门限值后，路由器会动态

地生成源树。该门限值默认的情况为0（例如，在Cisco的路由器中，可通过ip pim spt-threshold

infinity命令来修改该门限值）。同时，为了减轻RP的负担，在PIM-SM的第二个版本中，规

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