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1 IPv6组播路由与转发

1.1 IPv6组播路由与转发简介

1.1.1 RPF检查机制

1.1.2 跨越IPv6单播网段的IPv6组播转发

1.2 IPv6组播路由与转发配置任务简介

1.3 使能IPv6组播路由

1.4 配置IPv6组播路由与转发

1.4.1 配置准备

1.4.2 配置IPv6组播路由策略

1.4.3 配置IPv6组播转发范围

1.4.4 配置IPv6组播转发表容量

1.5 IPv6组播路由与转发显示和维护

1.6 IPv6组播路由与转发典型配置举例

1.6.1 利用GRE隧道实现IPv6组播转发配置举例

1.7 常见配置错误举例

1.7.1 IPv6组播数据异常终止

1 IPv6组播路由与转发

1.1  IPv6组播路由与转发简介

在IPv6组播实现中，组播路由和转发分为三种表：

·              每个IPv6组播路由协议都有一个协议自身的路由表，如IPv6 PIM路由表（IPv6 PIM Routing-Table）；

·              各IPv6组播路由协议的组播路由信息经过综合形成一个总的IPv6组播路由表（IPv6 Multicast Routing-Table）；

·              IPv6组播转发表（IPv6 Multicast Forwarding-Table）直接用于控制IPv6组播数据包的转发，是真正指导IPv6组播数据转发的转发表。

IPv6组播路由表由一组（S，G）表项组成，其中（S，G）表示由源S向IPv6组播组G发送IPv6组播数据的路由信息。如果路由器支持多种IPv6组播路由协议，则其IPv6组播路由表中将包括由多种协议生成的组播路由。路由器根据组播路由和转发策略，从IPv6组播路由表中选出最优的组播路由，并下发到IPv6组播转发表中。

1.1.1  RPF检查机制

IPv6组播路由协议依赖于现有的IPv6单播路由信息或IPv6 MBGP路由来创建IPv6组播路由表项。IPv6组播路由协议在创建IPv6组播路由表项时，运用了RPF（Reverse Path Forwarding，逆向路径转发）检查机制，以确保IPv6组播数据能够沿正确的路径传输，同时还能避免由于各种原因而造成的环路。

1. RPF检查过程

执行RPF检查的依据是IPv6单播路由或IPv6 MBGP路由：

·              IPv6单播路由表中汇集了到达各个目的网段的最短路径；

·              IPv6 MBGP路由表直接提供IPv6组播路由信息。

在执行RPF检查时，路由器同时查找IPv6单播路由表和IPv6 MBGP路由表，具体过程如下：

(1)      首先，分别从IPv6单播路由表和IPv6 MBGP路由表中各选出一条最优路由：

·              以“报文源”的IPv6地址为目的地址查找IPv6单播路由表，自动选取一条最优IPv6单播路由。对应表项中的出接口为RPF接口，下一跳为RPF邻居。路由器认为来自RPF邻居且由该RPF接口收到的IPv6组播报文所经历的路径是从源S到本地的最短路径。

·              以“报文源”的IPv6地址为目的地址查找IPv6 MBGP路由表，自动选取一条最优IPv6 MBGP路由。对应表项中的出接口为RPF接口，下一跳为RPF邻居。

(2)      然后，从这两条最优路由中选择一条作为RPF路由：

·              如果配置了按照最长匹配选择路由，则从这两条路由中选出最长匹配的那条路由；如果这两条路由的前缀长度一样，则选择其中优先级最高的那条路由；如果它们的优先级也相同，则按照IPv6 MBGP路由、IPv6单播路由的顺序进行选择。

·              如果没有配置按照最长匹配选择路由，则从这两条路由中选出优先级最高的那条路由；如果它们的优先级相同，则按照IPv6 MBGP路由、IPv6单播路由的顺序进行选择。

2. RPF检查在IPv6组播转发中的应用

对每一个收到的IPv6组播数据报文都进行RPF检查会给路由器带来较大负担，而利用IPv6组播转发表可以解决这个问题。在建立IPv6组播路由和转发表时，会把IPv6组播数据报文（S，G）的RPF接口记录为（S，G）表项的入接口。当路由器收到IPv6组播数据报文（S，G）后，查找IPv6组播转发表：

(1)      如果IPv6组播转发表中不存在（S，G）表项，则对该报文执行RPF检查，将其RPF接口作为入接口，结合相关路由信息创建相应的表项，并下发到IPv6组播转发表中：

·              若该报文实际到达的接口正是其RPF接口，则RPF检查通过，向所有的出接口转发该报文；

·              若该报文实际到达的接口不是其RPF接口，则RPF检查失败，丢弃该报文。

(2)      如果IPv6组播转发表中已存在（S，G）表项，且该报文实际到达的接口与入接口相匹配，则向所有的出接口转发该报文。

(3)      如果IPv6组播转发表中已存在（S，G）表项，但该报文实际到达的接口与入接口不匹配，则对此报文执行RPF检查：

·              若其RPF接口与入接口一致，则说明（S，G）表项正确，丢弃这个来自错误路径的报文；

·              若其RPF接口与入接口不符，则说明（S，G）表项已过时，于是把入接口更新为RPF接口。如果该报文实际到达的接口正是其RPF接口，则向所有的出接口转发该报文，否则将其丢弃。

如图1-1所示，假设网络中IPv6单播路由畅通，未配置IPv6 MBGP。IPv6组播报文（S，G）沿从组播源（Source）到接收者（Receiver）的SPT进行传输。假定Router C上的IPv6组播转发表中已存在（S，G）表项，其记录的入接口为Vlan-interface20。

图1-1 RPF检查过程

·              如果该IPv6组播报文从接口Vlan-interface20到达Router C，与（S，G）表项的入接口相匹配，则向所有的出接口转发该报文。

·              如果该IPv6组播报文从接口Vlan-interface10到达Router C，与（S，G）表项的入接口不匹配，则对其执行RPF检查：通过查找IPv6单播路由表发现到达Source的出接口（即RPF接口）是Vlan-interface20，与（S，G）表项的入接口一致。这说明（S，G）表项是正确的，该报文来自错误的路径，RPF检查失败，于是丢弃该报文。

1.1.2  跨越IPv6单播网段的IPv6组播转发

网络中可能存在不支持IPv6组播协议的路由器。从IPv6组播源（Source）发出的IPv6组播数据沿IPv6组播路由器逐跳转发，当下一跳路由器不支持IPv6组播协议时，IPv6组播转发路径将被阻断。此时，通过在处于IPv6单播网段两端的IPv6组播路由器之间建立隧道，例如IPv6 over IPv6隧道、GRE（Generic Routing Encapsulation，通用路由封装）隧道，可以实现跨越IPv6单播网段的IPv6组播数据交换。有关隧道和GRE隧道的详细介绍，请参见“三层技术-IP业务配置指导”中的“隧道”和“GRE”。

图1-2 使用隧道方式传送IPv6组播数据

如图1-2所示，在Router A和Router B之间建立起GRE隧道。Router A将IPv6组播数据包封装在单播IPv6报文中，经由IPv6单播路由器转发，传送到隧道另一端的Router B。然后，Router B将单播IPv6报文头剥掉，继续进行IPv6组播传输。

1.2  IPv6组播路由与转发配置任务简介

表1-1 IPv6组播路由与转发配置任务简介

1.3  使能IPv6组播路由

在配置各项三层IPv6组播功能之前，必须首先使能IPv6组播路由。

表1-2 使能IPv6组播路由

1.4  配置IPv6组播路由与转发

1.4.1  配置准备

在配置IPv6组播路由与转发之前，需完成以下任务：

·              使能IPv6转发功能并配置任一IPv6单播路由协议，实现域内网络层互通

·              配置IPv6 PIM-DM（或IPv6 PIM-SM）

在配置IPv6组播路由与转发之前，需准备以下数据：

·              单条IPv6组播转发表项的最大下行节点数目

·              IPv6组播转发表的最大表项数

1.4.2  配置IPv6组播路由策略

可以配置组播路由器按照最长匹配原则来选择RPF路由，有关RPF路由选择的详细介绍，请参见“1.1.1  1. RPF检查过程”一节。此外，通过配置根据组播源或组播源组进行IPv6组播流量的负载分担，还可以优化存在多条IPv6组播数据流时的网络流量。

表1-3 配置IPv6组播路由策略

1.4.3  配置IPv6组播转发范围

IPv6组播信息在网络中的转发并不是漫无边际的，每个IPv6组播组对应的IPv6组播信息都必须在确定的范围内传递。目前可以在所有支持IPv6组播转发的接口上配置针对某个IPv6组播组或Scope值的转发边界。IPv6组播转发边界为指定范围或Scope值的IPv6组播组划定了边界条件，如果IPv6组播报文的目的地址与边界条件匹配，就停止转发。当在一个接口上配置了IPv6组播转发边界后，将不能从该接口转发IPv6组播报文（包括本机发出的IPv6组播报文），也不能从该接口接收IPv6组播报文。

表1-4 配置IPv6组播转发范围

1.4.4  配置IPv6组播转发表容量

路由器为每个收到的IPv6组播数据报文都维护相应的转发表项。但是，IPv6组播转发表项过多可能会耗尽路由器内存，从而导致路由器性能下降。用户可以根据实际组网情况和业务性能要求对IPv6组播转发表中的表项数量进行限制。如果IPv6组播转发表最大表项数的配置值小于当前值，则超出数目的表项并不会立刻被删除，而必须由IPv6组播路由协议来删除，同时也无法添加新的IPv6组播转发表项。

路由器为每个下行节点复制一份IPv6组播数据报文并发送出去，每个下行节点就形成IPv6组播分发树的一条分支。用户可以根据实际组网情况和业务性能要求对IPv6组播转发表中单条表项的下行节点数目（即出接口数目）进行限制，以缓解路由器的复制压力。如果单条IPv6组播转发表项的最大下行节点数目的配置值小于当前值，则超出数目的下行节点并不会被立刻删除，而必须由IPv6组播路由协议来删除，同时新增的下行节点将无法添加到该表项中。

表1-5 配置IPv6组播转发表容量

1.5  IPv6组播路由与转发显示和维护

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IPv6组播路由与转发的运行情况，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IPv6组播路由与转发的统计信息。

表1-6 IPv6组播路由与转发显示和维护

1.6  IPv6组播路由与转发典型配置举例

1.6.1  利用GRE隧道实现IPv6组播转发配置举例

1. 组网需求

Switch A和Switch C支持IPv6组播功能并运行IPv6 PIM-DM，但Switch B不支持IPv6组播功能；

Switch A、Switch B和Switch C之间运行OSPFv3协议；

要求通过配置，使Receiver能够接收来自Source的IPv6组播信息。

2. 组网图

图1-3 利用GRE隧道实现IPv6组播转发配置组网图

3. 配置步骤

(1)      使能IPv6转发功能，并配置IPv6地址

使能各交换机的IPv6转发功能，并按照图1-3配置各接口的IPv6地址和前缀长度，具体配置过程略。

(2)      配置GRE隧道

# 在Switch A上创建业务环回组1，并指定其业务类型为Tunnel类型。

<SwitchA> system-view

[SwitchA] service-loopback group 1 type tunnel

# 在Switch A的端口GigabitEthernet1/0/3（该端口不属于VLAN 100和101）上关闭生成树协议、LLDP功能，并将其加入业务环回组1。

[SwitchA] interface gigabitethernet 1/0/3

[SwitchA-GigabitEthernet1/0/3] undo stp enable

[SwitchA-GigabitEthernet1/0/3] undo lldp enable

[SwitchA-GigabitEthernet1/0/3] port service-loopback group 1

[SwitchA-GigabitEthernet1/0/3] quit

# 在Switch A上创建接口Tunnel0，为其配置IPv6地址和前缀长度，并在该接口上引用业务环回组1。

[SwitchA] interface tunnel 0

[SwitchA-Tunnel0] ipv6 address 5001::1 64

[SwitchA-Tunnel0] service-loopback-group 1

# 在Switch A上配置Tunnel0接口采用GRE over IPv6隧道模式，并为该接口指定源地址和目的地址。

[SwitchA-Tunnel0] tunnel-protocol gre ipv6

[SwitchA-Tunnel0] source 2001::1

[SwitchA-Tunnel0] destination 3001::2

[SwitchA-Tunnel0] quit

# 在Switch C上创建业务环回组1，并指定其业务类型为Tunnel类型。

<SwitchC> system-view

[SwitchC] service-loopback group 1 type tunnel

# 在Switch C的端口GigabitEthernet1/0/3（该端口不属于VLAN 200和102）上关闭生成树协议、LLDP功能，并将其加入业务环回组1。

[SwitchC] interface gigabitethernet 1/0/3

[SwitchC-GigabitEthernet1/0/3] undo stp enable

[SwitchC-GigabitEthernet1/0/3] undo lldp enable

[SwitchC-GigabitEthernet1/0/3] port service-loopback group 1

[SwitchC-GigabitEthernet1/0/3] quit

# 在Switch C上创建接口Tunnel0，为其配置IPv6地址和前缀长度，并在该接口上引用业务环回组1。

[SwitchC] interface tunnel 0

[SwitchC-Tunnel0] ipv6 address 5001::2 64

[SwitchC-Tunnel0] service-loopback-group 1

# 在Switch C上配置Tunnel0接口采用GRE over IPv6隧道模式，并为该接口指定源地址和目的地址。

[SwitchC-Tunnel0] tunnel-protocol gre ipv6

[SwitchC-Tunnel0] source 3001::2

[SwitchC-Tunnel0] destination 2001::1

[SwitchC-Tunnel0] quit

(3)      配置OSPFv3协议

# 在Switch A上配置OSPFv3协议。

[SwitchA] ospfv3 1

[SwitchA-ospfv3-1] router-id 1.1.1.1

[SwitchA-ospfv3-1] quit

[SwitchA] interface vlan-interface 100

[SwitchA-Vlan-interface100] ospfv3 1 area 0

[SwitchA-Vlan-interface100] quit

[SwitchA] interface vlan-interface 101

[SwitchA-Vlan-interface101] ospfv3 1 area 0

[SwitchA-Vlan-interface101] quit

[SwitchA] interface tunnel 0

[SwitchA-Tunnel0] ospfv3 1 area 0

[SwitchA-Tunnel0] quit

# 在Switch B上配置OSPFv3协议。

<SwitchB> system-view

[SwitchB] ospfv3 1

[SwitchB-ospfv3-1] router-id 2.2.2.2

[SwitchB-ospfv3-1] quit

[SwitchB] interface vlan-interface 101

[SwitchB-Vlan-interface101] ospfv3 1 area 0

[SwitchB-Vlan-interface101] quit

[SwitchB] interface vlan-interface 102

[SwitchB-Vlan-interface102] ospfv3 1 area 0

[SwitchB-Vlan-interface102] quit

# 在Switch C上配置OSPFv3协议。

[SwitchC] ospfv3 1

[SwitchC-ospfv3-1] router-id 3.3.3.3

[SwitchC-ospfv3-1] quit

[SwitchC] interface vlan-interface 200

[SwitchC-Vlan-interface200] ospfv3 1 area 0

[SwitchC-Vlan-interface200] quit

[SwitchC] interface vlan-interface 102

[SwitchC-Vlan-interface102] ospfv3 1 area 0

[SwitchC-Vlan-interface102] quit

[SwitchC] interface tunnel 0

[SwitchC-Tunnel0] ospfv3 1 area 0

[SwitchC-Tunnel0] quit

(4)      使能IPv6组播路由，并使能IPv6 PIM-DM和MLD

# 在Switch A上使能IPv6组播路由，并在各接口上使能IPv6 PIM-DM。

[SwitchA] multicast ipv6 routing-enable

[SwitchA] interface vlan-interface 100

[SwitchA-Vlan-interface100] pim ipv6 dm

[SwitchA-Vlan-interface100] quit

[SwitchA] interface vlan-interface 101

[SwitchA-Vlan-interface101] pim ipv6 dm

[SwitchA-Vlan-interface101] quit

[SwitchA] interface tunnel 0

[SwitchA-Tunnel0] pim ipv6 dm

[SwitchA-Tunnel0] quit

# 在Switch C上使能IPv6组播路由，在各接口上使能IPv6 PIM-DM，并在主机侧接口Vlan-interface200上使能MLD。

[SwitchC] multicast ipv6 routing-enable

[SwitchC] interface vlan-interface 200

[SwitchC-Vlan-interface200] mld enable

[SwitchC-Vlan-interface200] pim ipv6 dm

[SwitchC-Vlan-interface200] quit

[SwitchC] interface vlan-interface 102

[SwitchC-Vlan-interface102] pim ipv6 dm

[SwitchC-Vlan-interface102] quit

[SwitchC] interface tunnel 0

[SwitchC-Tunnel0] pim ipv6 dm

[SwitchC-Tunnel0] quit

(5)      检验配置效果

IPv6组播源向IPv6组播组FF1E::101发送IPv6组播数据，接收者加入该IPv6组播组后能够收到IPv6组播源发来的IPv6组播数据。通过使用display pim ipv6 routing-table命令可以查看交换机的IPv6 PIM路由表信息。例如：

# 查看Switch C上的IPv6 PIM路由表信息。

[SwitchC] display pim ipv6 routing-table

 Total 1 (*, G) entry; 1 (S, G) entry

 (*, FF1E::101)

     Protocol: pim-dm, Flag: WC

     UpTime: 00:04:25

     Upstream interface: NULL

         Upstream neighbor: NULL

         RPF prime neighbor: NULL

     Downstream interface(s) information:

     Total number of downstreams: 1

         1: Vlan-interface200

             Protocol: mld, UpTime: 00:04:25, Expires: never

 (1001::100, FF1E::101)

     Protocol: pim-dm, Flag: ACT

     UpTime: 00:06:14

     Upstream interface: Tunnel0

         Upstream neighbor: FE80::A01:101:1

         RPF prime neighbor: FE80::A01:101:1

     Downstream interface(s) information:

     Total number of downstreams: 1

         1: Vlan-interface200

             Protocol: pim-dm, UpTime: 00:04:25, Expires: never

Switch C的RPF邻居为Switch A，IPv6组播数据通过GRE隧道直接由Switch A发往Switch C。

1.7  常见配置错误举例

1.7.1  IPv6组播数据异常终止

1. 故障现象

·              当某主机发送了加入IPv6组播组G的报文后，离该主机最近的路由器上却没有IPv6组播组G的组成员信息。中间路由器能成功接收IPv6组播数据，但数据不能到达末梢网络。

·              中间路由器的接口收到IPv6组播数据，但在IPv6 PIM路由表里没有相应的（S，G）表项。

2. 分析

·              命令multicast ipv6 boundary用来过滤接口上收到的IPv6组播报文。如果报文没有通过这个命令的IPv6 ACL匹配规则，则IPv6 PIM不能创建路由表项。

·              此外，IPv6 PIM中的命令source-policy用来过滤接收的IPv6组播报文。如果报文没有通过这个命令的IPv6 ACL匹配规则，则IPv6 PIM也不能创建路由表项。

3. 处理过程

(1)      使用命令display current-configuration查看组播转发边界上配置的IPv6 ACL过滤规则。更改multicast ipv6 boundary命令的IPv6 ACL规则，使IPv6组播数据的源地址和IPv6组播组地址通过IPv6 ACL过滤。

(2)      检查组播过滤器配置。使用命令display current-configuration查看组播过滤器的配置，更改source-policy命令的IPv6 ACL规则，使IPv6组播数据的源地址和IPv6组播组地址通过IPv6 ACL过滤。