Linux IGMP 学习笔记 之一 IGMP协议格式
一、IGMP定义及分类
IGMP：INTERNET组管理协议，与广播最大的不同是，IGMP允许每一个网络设备决定是否参与到一个特定的多播群组中。
IGMP的ip地址，组播ip地址的范围为224.0.0.0-239.255.255.255。其中224.0.0.1代表子网上的所有计算机，224.0.0.2代表子网上的所有路由器。另外，多播ip地址只可作为目的地址，而且不能生成关于多播地址的差错报文。在上几节分析icmp协议时，代码在接收icmp echo request包后，只有允许对多播地址的请求包的回复时才会对多播地址进行回复，linux中默认是不回复多播echo请求的，只有用户强制配置回复后，才会对多播echo请求进行回复。
IGMP的mac地址为01-00-5e-xx-xx-xx，其中后23bits是ip地址的低23bits。从这也说明了只要知道一个多播ip地址，即可换算出其mac地址，不需要通过arp请求获取mac地址。
在具体实现功能时，又分为IGMP SNOOPING与IGMP PROXY两种。
对于IGMP SNOOPING这是在二层实现组播数据限制的一个功能。对于一个路由器或者2层switch，当lan层的一个端口发送一个IGMP report报文加入一个组播组后，如果没有开启IGMP SNOOPING，则数据会flood到所有lan側端口，这样会增加网络负载。如果开启了IGMP SNOOPING，路由器或者2层switch就会分析IGMP报文，为端口和IGMP组播组地址建立映射关系，这样下行的组播流数据就只会转发到加入组播组的端口，而不会flood到所有桥端口。
对于IGMP PROXY，主要是拦截lan側pc发送的igmp报文，其在wan側作为客户端相应上行路由的查询操作，而在lan側则作为服务端定期发送查询报文。
当lan側加入的组播组在IGMP PROXY设备上没有相应的组播路由时，才会给上层发送组播加入报文，当lan側加入的组播组在IGMP PROXY设备上已经存在时，则无需再将加入报文转发出去。这样不仅能够达到有效抑制二层组播泛滥的问题，且能更有效的获取和控制用户信息，降低网络负载。
二、IGMP的格式
IGMP V1
a)成员关系查询
| Version |
Type |
Un used |
CheckSum |
| Multicast ip address |
|||
Version：1
Type：0x11
Multicast ipaddress：设置为0，因为其只支持通用查询
b)成员关系报告
| Version |
Type |
Un used |
CheckSum |
| Multicast ip address |
|||
Version：1
Type:0x12
Multicast ip address:要加入的组播组地址
在IGMP V1中，没有专门定义离开组播组的报文，所以组播组路由器是基于超时的机制来发现没有成员的组播组的。
IGMPV2
a)成员关系查询
| TYPE（0x11） |
Max Resp Time |
CheckSum |
| Multicast ip address |
||
MaxResp Time：最大回复时间，对于成员关系查询报文，需要设置该时间，组播组成员收到成员关系查询后，会根据该值来确定回复时间。
有两种成员关系查询报文：通用成员关系查询与特定组成员关系查询。
对于通用成员关系查询，需要将Multicastip address设置为0；对于特定组成员关系查询，需要将Multicast ip address值设置为要查询的组播组地址。
其中ip头部中的目的地址为224.0.0.1或者要查询的组播组地址
b)成员关系报告
| TYPE（0x16） |
Max Resp Time |
CheckSum |
| Multicast ip address |
||
MaxResp Time：最大回复时间，此处设置为0。
需要将Multicastip address值设置为加入的组播组地址。
c）离开组消息
| TYPE（0x17） |
Max Resp Time |
CheckSum |
| Multicast ip address |
||
MaxResp Time：最大回复时间，此处设置为0。
需要将Multicastip address值设置为离开的组播组地址。其中ip头中的目的地址设置为224.0.0.2或者要离开的组播组地址
查询器机制：共享网段上组播路由器的选举机制：同一网段上有多个路由器时，具有最新ip地址的组播路由器充当查询器。
IGMP V3
其在继承了v1、v2的基础上，增加了以下功能：
1） 支持源过滤
2） 查询报文中的最大查询响应时间增加
3） 增加了对特定源组的查询
a) 成员关系查询
| TYPE（0x11） |
RESP CODE |
CheckSum |
||
| Multicast ip address |
||||
| RES |
S |
QRV |
QQIC |
源地址数 |
| 源地址1 |
||||
| 源地址2 |
||||
| 源地址3 |
||||
RESP CODE：最大响应时间
Multicast ip address：群组地址
RES：保留
S：禁止路由器处理位
QRV：发送方发送该报文的次数（QRV-1次）
QQIC：查询报文发送间隔时间
源地址数：记录源地址的数量，用于增加的特定源组查询
b)成员关系报告
| TYPE（0x22） |
保留 |
CheckSum |
| 保留 |
||
| 保留 |
群组记录数 |
|
| 群组1
|
||
| 群组2
|
||
| 群组3
|
||
群组的格式如下：
| 记录类型 |
0 |
源地址数 |
| 多播地址 |
||
| 源地址1 |
||
| 源地址2
|
||
| 源地址3
|
||
| 。。。 源地址3
|
||
记录类型：
1 MODE_IS_INCLUDE
2 MODE_IS_EXCLUDE
3 CHANGE_TO_INCLUDE_MODE
4 CHANGE_TO_EXCLUDE_MODE
5 ALLOW_NEW_SOURCE
6 BLOCK_OLD_SOURCE
其ip头部中的目的地址为224.0.0.22
至此完成IGMP协议格式的分析，明天开始分析LINUX IGMP SNOOPING实现