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1 组播路由与转发

1.1 组播路由与转发简介

1.1.1 RPF检查机制

1.1.2 组播静态路由的用途

1.1.3 组播路径跟踪

1.2 组播路由与转发配置限制和指导

1.3 组播路由与转发配置任务简介

1.4 配置准备

1.5 使能IP组播路由

1.6 配置组播静态路由

1.7 配置按照最长匹配选择RPF路由

1.8 配置组播负载分担

1.9 配置组播转发边界

1.10 配置组播路径跟踪功能

1.10.1 利用版本1的Mtrace功能跟踪组播数据的传输路径

1.10.2 利用版本2的Mtrace功能跟踪组播数据的传输路径

1.11 组播路由与转发显示和维护

1.12 组播路由与转发典型配置举例

1.12.1 改变RPF路由配置举例

1.12.2 衔接RPF路由配置举例

1.13 组播路由与转发常见故障处理

1.13.1 组播静态路由失败

1 组播路由与转发

1.1  组播路由与转发简介

每个组播路由协议都有一个自身的路由表，它们与静态配置的组播路由综合成一个总的组播路由表，由一系列（S，G）和（*，G）表项组成，即由组播源S向组播组G发送组播数据的组播路由信息。其中最优组播路由下发到组播转发表中，控制组播数据的转发。组播传输路径上的设备根据组播转发表转发组播数据的同时还需执行RPF（Reverse Path Forwarding，逆向路径转发）机制确保组播数据沿正确路径传输。

1.1.1  RPF检查机制

组播路由协议在创建和维护组播路由表项时，运用了RPF检查机制，以确保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检查的过程如下：

(1)     首先，以“报文源”的IP地址为目的地址，分别从单播路由表、MBGP路由表和组播静态路由表中各选出一条最优路由。

(2)     然后，从这些最优路由中再选出一条作为RPF路由。选取规则如下：

·     如果配置了按照最长匹配选择路由，则：

¡     选择掩码匹配最长的路由。

¡     如果掩码相同，则选择路由优先级最高的路由。

¡     如果路由优先级也相同，则按照组播静态路由、MBGP路由、单播路由的顺序进行选择。

¡     如果存在等价路由，则选择下一跳的IP地址较大者。

·     如果没有配置按照最长匹配选择路由，则：

¡     选择路由优先级最高的路由。

¡     如果路由优先级相同，则按照组播静态路由、MBGP路由、单播路由的顺序进行选择。

¡     如果存在等价路由，则选择下一跳的IP地址较大者。

(3)     最后，判断报文实际到达的接口与RPF接口是否相同：

·     相同，RPF检查通过。

·     不同，RPF检查失败。

2. RPF检查在组播转发中的应用

对每一个收到的组播数据报文都进行RPF检查会给设备带来较大负担，而利用组播转发表可以解决这个问题。在建立组播路由和转发表时，会把组播数据报文（S，G）的RPF接口记录为（S，G）表项的入接口。当设备收到组播数据报文（S，G）后，查找组播转发表：

·     如果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。

·     如果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。

·     如果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。

图1-1 RPF检查过程

如图1-1所示，假设网络中单播路由畅通，未配置MBGP，Device C上也未配置组播静态路由。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Device C上的组播转发表中已存在（S，G）表项，其记录的入接口为Port A：

·     如果该组播报文从接口Port A到达Device 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。

·     如果该组播报文从接口Port B到达Device C，与（S，G）表项的入接口不匹配，则对其执行RPF检查：通过查找单播路由表发现到达Source的出接口（即RPF接口）是Port A，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  组播静态路由的用途

组播静态路由有两种主要用途：改变RPF路由和衔接RPF路由。

1. 改变RPF路由

通常，组播的网络拓扑结构与单播相同，组播数据的传输路径也与单播相同。可以通过配置组播静态路由以改变RPF路由，从而为组播数据创建一条与单播不同的传输路径。

图1-2 改变RPF路由示意图

如图1-2所示，当网络中没有配置组播静态路由时，Device C到组播源（Source）的RPF邻居为Device A，从Source发出的组播信息沿Device A—Device C的路径传输，与单播路径一致；当在Device C上配置了组播静态路由，指定从Device C到Source的RPF邻居为Device B之后，从Source发出的组播信息将改变传输路径，沿Device A—Device B—Device C的新路径传输。

2. 衔接RPF路由

当网络中的单播路由被阻断时，由于没有RPF路由而无法进行包括组播数据在内的数据转发。可以通过配置组播静态路由以生成RPF路由，从而创建组播路由表项以指导组播数据的转发。

图1-3 衔接RPF路由示意图

如图1-3所示，RIP域与OSPF域之间实行单播路由隔离。当网络中没有配置组播静态路由时，OSPF域内的接收者（Receiver）不能收到RIP域内的组播源（Source）所发出的组播信息；当在Device C和Device D上均配置了组播静态路由，分别指定从Device C到Source的RPF邻居为Device B、从Device D到Source的RPF邻居为Device C之后，Receiver便能收到Source发出的组播信息了。

1.1.3  组播路径跟踪

Mtrace功能可以用来跟踪组播数据在组播网络中经过的路径。

1. 角色介绍

·     LHR（Last-Hop Router，最后一跳路由器）：在指定组播网络中，如果某路由器有一个接口的IP地址与指定目的端IP地址在同一个网段内，且能够向该网段转发特定的组播流，则称该路由器为最后一跳路由器。

·     FHR（First-Hop Router，第一跳路由器）：与组播源直连的路由器。

·     Client（客户端）：触发组播路径跟踪的路由器。

2. 路径跟踪过程

(1)     客户端向指定目的端发送最大TTL的查询报文（Query Message）。

(2)     最后一跳路由器收到查询报文后，在该报文上添加本地转发信息，将其转换成请求报文（Request Message），并向上游邻居转发该请求报文。

(3)     路径中的每台路由器都在收到的请求报文后添加本地转发信息，并向上游邻居发送。

(4)     第一跳路由器在收到请求报文后，同样添加本地转发信息，然后将其报文类型改为回应报文（Reply Message），向客户端发送。

(5)     客户端收到回应报文后解析其中的转发信息并显示该信息。

1.2  组播路由与转发配置限制和指导

当一个接口配置有从IP地址或借用了其它接口的IP地址时，组播数据并不能通过从IP地址或借来的IP地址进行路由和转发，而只能通过该接口的主IP地址进行路由与转发。有关主、从IP地址以及IP地址借用的详细介绍，请参见“三层技术-IP业务配置指导”中的“IP地址”。

1.3  组播路由与转发配置任务简介

组播路由与转发配置任务如下：

(1)     使能IP组播路由

(2)     （可选）配置组播静态路由

(3)     （可选）配置按照最长匹配选择RPF路由

(4)     （可选）配置组播负载分担

(5)     （可选）配置组播转发边界

(6)     （可选）配置组播路径跟踪功能

1.4  配置准备

在配置组播路由与转发之前，需配置任一单播路由协议，实现域内网络层互通。

1.5  使能IP组播路由

1. 功能简介

配置各项三层组播功能之前，必须先使能IP组播路由。

2. 配置步骤

(1)     进入系统视图。

system-view

(2)     使能IP组播路由，并进入MRIB（Multicast Routing Information Base，组播路由信息库）视图。

multicast routing

缺省情况下，IP组播路由处于关闭状态。

1.6  配置组播静态路由

1. 功能简介

通过配置组播静态路由，可以为来自特定组播源的组播报文指定RPF接口或RPF邻居。

2. 配置限制和指导

组播静态路由仅在所配置的组播设备上生效，不会以任何方式被广播或者引入给其它设备。

3. 配置步骤

(1)     进入系统视图。

system-view

(2)     配置组播静态路由。

ip rpf-route-static source-address { mask-length | mask } { rpf-nbr-address | interface-type interface-number } [ preference preference ]

(3)     （可选）删除所有组播静态路由。

delete ip rpf-route-static

可以通过undo ip rpf-route-static命令删除指定的组播静态路由外，也可以通过delete ip rpf-route-static命令删除所有的组播静态路由。

1.7  配置按照最长匹配选择RPF路由

1. 功能简介

在未配置按照最长匹配选择RPF路由之前，RPF检查以最优路由作为RPF路由。在配置按照最长匹配选择RPF路由之后，RPF检查将按照最长匹配选择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”。

2. 配置步骤

(1)     进入系统视图。

system-view

(2)     进入MRIB视图。

multicast routing

(3)     配置按照最长匹配选择RPF路由。

longest-match

缺省情况下，选择路由优先级最高的路由作为RPF路由。

1.8  配置组播负载分担

1. 功能简介

用户通过配置根据组播源或组播源组进行组播流量的负载分担，可以优化存在多条组播数据流时的网络流量。

2. 配置步骤

(1)     进入系统视图。

system-view

(2)     进入MRIB视图。

multicast routing

(3)     配置对组播流量进行负载分担。

load-splitting { source | source-group }

缺省情况下，不对组播流量进行负载分担。

1.9  配置组播转发边界

1. 功能简介

组播信息在网络中的转发并不是漫无边际的，每个组播组对应的组播信息都必须在确定的范围内传递。组播转发边界可以限制组播协议报文的收发，为指定范围的组播组划定了边界条件。如果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组播转发边界后，将不能从该接口转发组播报文（包括本机发出的组播报文）并丢弃该接口接收到的组播报文。

2. 配置限制和指导

本配置不需要使能IP组播路由。

3. 配置步骤

(1)     进入系统视图。

system-view

(2)     进入接口视图。

interface interface-type interface-number

(3)     配置组播转发边界。

multicast boundary group-address { mask-length | mask }

缺省情况下，接口上未配置任何组播组的转发边界。

1.10  配置组播路径跟踪功能

1.10.1  利用版本1的Mtrace功能跟踪组播数据的传输路径

可在任意视图下执行本命令，利用版本1的Mtrace功能跟踪特定的组播数据在组播网络中所经过的路径。

mtrace [ v1 ] { source-address | group-address } * [ destination address ] [ verbose ]

1.10.2  利用版本2的Mtrace功能跟踪组播数据的传输路径

1. 配置限制和指导

跟踪路径上所有设备必须配置相同的UDP端口号，并保证UDP端口号没有被其他业务使用。

2. 配置步骤

(1)     进入系统视图。

system-view

(2)     （可选）配置Mtrace服务使用的UDP端口号。

mtrace-service port number

缺省情况下，Mtrace服务使用的UDP端口号为10240。

(3)     可在任意视图下执行本命令，利用版本2的Mtrace功能跟踪特定的组播数据在组播网络中所经过的路径信息。

mtrace v2 { source-address | group-address } * [ destination address | port number | wait-time time | max-hop count ] * [ verbose ]

本命令指定的端口号与上一条命令配置的UDP端口号相同。

1.11  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组播路由与转发的信息，通过查看显示信息验证配置的效果。

在用户视图下执行reset命令可以清除组播路由与转发的统计信息。

表1-1 组播路由与转发显示和维护

1.12  组播路由与转发典型配置举例

1.12.1  改变RPF路由配置举例

1. 组网需求

·     网络中运行PIM-DM，所有交换机都支持组播功能；

·     Switch A、Switch B和Switch C之间运行OSPF协议；

·     通常情况下，Receiver能通过Switch A—Switch B这条与单播路径相同的路径接收来自Source的组播信息；

·     要求通过配置，使Receiver能通过Switch A—Switch C—Switch B这条与单播路径不同的路径接收来自Source的组播信息。

2. 组网图

图1-4 改变RPF路由配置举例

3. 配置步骤

(1)     配置IP地址和单播路由协议

请按照图1-4配置各接口的IP地址和掩码，并在各交换机上配置OSPF协议，具体配置过程略。

(2)     使能IP组播路由，并使能PIM-DM和IGMP

# 在Switch B上使能IP组播路由，在主机侧接口Vlan-interface100上使能IGMP，并在其它接口上使能PIM-DM。

<SwitchB> system-view

[SwitchB] multicast routing

[SwitchB-mrib] quit

[SwitchB] interface vlan-interface 100

[SwitchB-Vlan-interface100] igmp enable

[SwitchB-Vlan-interface100] quit

[SwitchB] interface vlan-interface 101

[SwitchB-Vlan-interface101] pim dm

[SwitchB-Vlan-interface101] quit

[SwitchB] interface vlan-interface 102

[SwitchB-Vlan-interface102] pim dm

[SwitchB-Vlan-interface102] quit

# 在Switch A上使能IP组播路由，并在各接口上使能PIM-DM。

<SwitchA> system-view

[SwitchA] multicast routing

[SwitchA-mrib] quit

[SwitchA] interface vlan-interface 200

[SwitchA-Vlan-interface200] pim dm

[SwitchA-Vlan-interface200] quit

[SwitchA] interface vlan-interface 102

[SwitchA-Vlan-interface102] pim dm

[SwitchA-Vlan-interface102] quit

[SwitchA] interface vlan-interface 103

[SwitchA-Vlan-interface103] pim dm

[SwitchA-Vlan-interface103] quit

Switch C上的配置与Switch A相似，配置过程略。

# 在Switch B上显示到Source的RPF信息。

[SwitchB] display multicast rpf-info 50.1.1.100

 RPF information about source 50.1.1.100:

     RPF interface: Vlan-interface102, RPF neighbor: 30.1.1.2

     Referenced route/mask: 50.1.1.0/24

     Referenced route type: igp

     Route selection rule: preference-preferred

     Load splitting rule: disable

     Source AS: 0

     C-multicast route target: 0x0000000000000000

Switch B上当前的RPF路由来源于单播路由，RPF邻居是Switch A。

(3)     配置组播静态路由

# 在Switch B上配置组播静态路由，指定到Source的RPF邻居为Switch C。

[SwitchB] ip rpf-route-static 50.1.1.0 24 20.1.1.2

4. 验证配置

# 在Switch B上显示到Source的RPF信息。

[SwitchB] display multicast rpf-info 50.1.1.100

 RPF information about source 50.1.1.100:

     RPF interface: Vlan-interface101, RPF neighbor: 20.1.1.2

     Referenced route/mask: 50.1.1.0/24

     Referenced route type: multicast static

     Route selection rule: preference-preferred

     Load splitting rule: disable

     Source AS: 0

     C-multicast route target: 0x0000000000000000

与配置组播静态路由前相比，Switch B上的RPF路由已经产生了变化，其来源变为组播静态路由，RPF邻居变为Switch C。

1.12.2  衔接RPF路由配置举例

1. 组网需求

·     网络中运行PIM-DM，所有交换机都支持组播功能；

·     Switch B和Switch C之间运行OSPF协议，并与Switch A单播路由隔离；

·     通常情况下，Receiver能接收来自OSPF域内Source 1的组播信息；

·     要求通过配置，使Receiver也可以接收来自OSPF域外Source 2的组播信息。

2. 组网图

图1-5 衔接RPF路由配置组网图

3. 配置步骤

(1)     配置IP地址和单播路由协议

请按照图1-5配置各接口的IP地址和掩码，并在Switch B和Switch C上配置OSPF协议，具体配置过程略。

(2)     使能IP组播路由，并使能PIM-DM和IGMP

# 在Switch C上使能IP组播路由，在接口Vlan-interface101上使能PIM-DM，并在主机侧接口Vlan-interface100上使能IGMP。

<SwitchC> system-view

[SwitchC] multicast routing

[SwitchC-mrib] quit

[SwitchC] interface vlan-interface 100

[SwitchC-Vlan-interface100] igmp enable

[SwitchC-Vlan-interface100] quit

[SwitchC] interface vlan-interface 101

[SwitchC-Vlan-interface101] pim dm

[SwitchC-Vlan-interface101] quit

# 在Switch A上使能IP组播路由，并在各接口上使能PIM-DM。

<SwitchA> system-view

[SwitchA] multicast routing

[SwitchA-mrib] quit

[SwitchA] interface vlan-interface 300

[SwitchA-Vlan-interface300] pim dm

[SwitchA-Vlan-interface300] quit

[SwitchA] interface vlan-interface 102

[SwitchA-Vlan-interface102] pim dm

[SwitchA-Vlan-interface102] quit

Switch B上的配置与Switch A相似，配置过程略。

# 在Switch B和Switch C上分别显示到Source 2的RPF信息。

[SwitchB] display multicast rpf-info 50.1.1.100

[SwitchC] display multicast rpf-info 50.1.1.100

没有显示信息输出，说明在Switch B和Switch C上都没有到Source 2的RPF路由。

(3)     配置组播静态路由

# 在Switch B上配置组播静态路由，指定到Source 2的RPF邻居为Switch A。

[SwitchB] ip rpf-route-static 50.1.1.0 24 30.1.1.2

# 在Switch C上配置组播静态路由，指定到Source 2的RPF邻居为Switch B。

[SwitchC] ip rpf-route-static 50.1.1.0 24 20.1.1.2

4. 验证配置

# 在Switch B和Switch C上分别显示到Source 2的RPF信息。

[SwitchB] display multicast rpf-info 50.1.1.100

 RPF information about source 50.1.1.100:

     RPF interface: Vlan-interface102, RPF neighbor: 30.1.1.2

     Referenced route/mask: 50.1.1.0/24

     Referenced route type: multicast static

     Route selection rule: preference-preferred

     Load splitting rule: disable

     Source AS: 0

     C-multicast route target: 0x0000000000000000

[SwitchC] display multicast rpf-info 50.1.1.100

 RPF information about source 50.1.1.100:

     RPF interface: Vlan-interface101, RPF neighbor: 20.1.1.2

     Referenced route/mask: 50.1.1.0/24

     Referenced route type: multicast static

     Route selection rule: preference-preferred

     Load splitting rule: disable

     Source AS: 0

     C-multicast route target: 0x0000000000000000

与配置组播静态路由前相比，Switch B和Switch C上都有了到Source 2的RPF路由，且其均来源于组播静态路由。

1.13  组播路由与转发常见故障处理

1.13.1  组播静态路由失败

1. 故障现象

路由器没有配置动态路由协议，接口的物理状态与链路层协议状态都显示为up，但是组播静态路由失败。

2. 故障分析

·     如果没有正确配置或更新与当前网络情况相匹配的组播静态路由，则组播静态路由表中不存在此路由项；

·     如果查询到有比组播静态路由更优的路由，也可能导致组播静态路由失败。

3. 处理过程

(1)     使用display multicast routing-table static命令显示组播静态路由表的信息，以确定是否正确配置了对应的路由并存在于组播静态路由表中。

(2)     检查组播静态路由与RPF邻居相连接口的接口类型，如果不是点到点接口，则RPF邻居必须使用指定地址的形式配置。