IGMP补充

IGMP（Internet Group Management Protocol） Internet组管理协议

1、组播应用场景

Router 需要将Media server 上的电视直播同时发送给STB1～STB3，而且不发送给两个

PC，如何处理呢？首先STB 要发起一个连接请求，也就是IGMP report 报文，加入到电视

直播的组播组中。同样当STB 要断开连接的时候就发送一个IGMP leave 报文。Router 也需

要知道当前有哪些STB 加入了组播组，防止有的STB 异常掉线了，却依然占用系统资源。

Router 周期性的发送IGMP query 报文查询组播组情况，STB 接到query 报文后发送report

消息到router。当然还有一种报文就是IGMP data，用来传输组播数据。这基本上就是IGMP

协议的基本流程了

2、组播实现

2.1 IP组播组和组播MAC

二层组播MAC 定义为：01:00:5e:xx:xx:xx，其中xx 由三层的IP 组播组确定。三层地址：
组播流使用的IP 是D 类IP 地址（二进制1110 开始），从224.0.0.0～239.255.255.255。由于
组播MAC 地址是一个虚拟的地址，并不是真实网卡的MAC 地址，那么网卡在发送报文是
二层MAC 地址怎么确定呢？答案是采用地址映射的方法将三层IP 地址映射到MAC 地址。
映射关系如下。

IP 地址的五个bit 无法映射到MAC 层，因为MAC 层的这五个bit 已经确定。也就是说有32 个IP 组播组会被映射为同一个MAC 地址。

2.2 报文格式

IGMP 报文封装在IP 层上，在IP 层的协议类型码是0x02。IGMPv2 有report, query 和
leave 有三种类型的报文，
IGMP report：type 为0x16(IGMPv2)或0x12(IGMPv1)
IGMP leave：type 为0x17
IGMP query：type 为0x11，query 报文有两种情况，一种是针对特定组播组的查询，另一种是通用查询，查询所有主机加入组播组的情况，两者的主要区别是在Group Address 上

IGMP data：与通常的报文相同，主要区别是MAC 地址使用的是组播MAC

3、IGMP协议的应用问题

3.1 IGMP snooping

交换机的A 端口(port)有一个组播包需要送到主机D。通常交换机会将这个报文flood 到每一个端口，确保报文能够送到主机D。但这样处理存在问题，主机D 挂在port C 上，switch 没有必要将报文发往每一个端口，占用其他端口的网络资源，同时也占用CPU 的资源。因此针对此问题，提出了IGMP snooping。该技术的主要思想是侦听每一个端口上的IGMP 报文，通过解析报文获得其组播地址，将组播地址与交换机的端口联系起来。当关系建立后，就可以通过组播组查到目的port，从而不需要flood 报文到每一个端口上。交换机的桥模块维护这样一张表，以组播组为索引，组播组下记录了属于该组播组的所有端口。当一个组播报文从A 口送到交换机时，交换机从报文中获取组播组地址，然后从表中找出该组播组，将报文直接发送到下属的C 端口。而E，F，H 端口不会有数据送到。

组播索引表采用这样的管理，桥接收到一个 IGMP report 报文解析report 报文中的组播组，创建组播索引，将report 报文的端口记录下来。当然当组播组已经存在了就不需要重新创建组播索引了，只需要检查端口确认是否要添加端口。当桥收到一个IGMP leave 报文时，根据报文中的组播地址和报文端口从表中找到要离开的端口，删除端口。

但是，假如交换机的 C 端口连接的不是主机而是一个HUB，HUB 下挂了两台主机，并且两台主机都加入了同一个组播组，也就是说C 端口下有两台主机，当其中一台主机发送IGMP leave 后，会导致C 端口被删除，结
果另一台主机也无法接收到组播数据了。基于端口的组播报文转发是有问题的，一个解决方法是基于MAC 的组播转发，组播组下面记录的不是port 而是MAC。当组播组有报文时需要处理时，首先查找MAC，然后从
桥中根据MAC 找到port，最后将报文转发到该port

3.2 IGMP proxy

设备的上行端口担任主机的角色发送report 和leave 报文，下行端口执行路由器的角色发送query 报文