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【转】采用二层交换机搭建局域网组播环境

上一篇 / 下一篇 2013-02-01 04:37:47 / 个人分类：网络

本文要介绍的是局域网组播，不考虑跨网段的组播实现，因此组播路由协议与本文要介绍的内容无关。局域网组播环境，也就是一个最小的组播环境涉及到的要素有三个，分别是组播源、支持组播的交换机以及接收组播数据的终端。首先介绍组播协议，组播地址，然后对组播源，交换机和终端在组播环境中的功能进行介绍，最后给出一个实际的局域网组播环境。

组播协议 - IGMP

下图所示是IGMP v2协议的数据包格式。其中Type的取值有三种可能，分别是组成员查询（0x11），组成员报告（0x16）和离开组（0x17）。其中查询又有两种子类型，分别是General Query和Group-Specific Query，二者的区别是，前者的Group Address是224.0.0.1，而后者的Group Address是特定的组播地址。

组播地址

D类IP地址是组播IP地址，D类组播地址范围是224.0.0.0～239.255.255.255。其中224.0.0.0～224.0.0.255地址段中预留的组播地址，地址224.0.0.0 保留不做分配，其它地址供路由协议使用。224.0.0.1指的是所有主机，224.0.0.2指的是所有路由器。

224.0.1.0～231.255.255.255和233.0.0.0～238.255.255.255地址段是ASM（Any-Source Multicast，任意源组播模型）组播地址。

232.0.0.0～232.255.255.255地址段是SSM（Source-Specific Multicast，指定源组播模型）组播组地址。

239.0.0.0～239.255.255.255地址段是本地管理组播地址，仅在特定的本地范围内有效。

IANA规定，组播MAC地址的高24bit为0x01005e，MAC地址的低23bit为组播IP地址的低23bit，映射关系如下图：

组播源

顾名思义，就是组播数据的源头。与普通的UDP推送相比，区别在于组播IP地址和组播MAC地址的特殊性。

组播交换机

并非随便一个交换机就能用于组播环境的搭建，条件是交换机要支持IGMP Snooping。对于支持IGMP Snooping的交换机来说，配置组播环境通常需要做两件事，第一就是对IGMP Snooping的支持进行配置，第二就是启动查询器。

IGMP snooping运行在二层交换设备上，管理组播组与端口的映射关系。IGMP snooping根据收到的IGMP报文的内容维护组播组与端口的映射，比如从某个端口收到IGMP加入一个组播组的报文的时候，则添加向该端口发送目的为相应组播组的表项。

查询器用来发送IGMP查询，并根据对于查询的响应来维护组播组与端口的映射表。下图是一个普遍组查询的抓包：

具体的内容应该参见交换机的文档。

有的交换机不支持查询器，可以实现一个软件的查询器，下面就是一个python代码，功能是发送一个普遍组查询：

import socket
import struct

def IGMP_general_query_send ():
    igmp_general_query_packet = struct.pack("bbBBbbbb", 0x11, 0x64, 0xee, 0x9b, 0, 0, 0, 0)
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_RAW, socket.IPPROTO_IGMP)
    sock.sendto(igmp_general_query_packet, ("224.0.0.1", 0))

IGMP_general_query_send()

组播接收终端

就是IGMP协议的支持。我们采用IGMP v2，因此先来介绍一下IGMP v2协议。有三种类型的IGMP查询消息，分别是成员查询，成员报告，离开组播组。

局域网组播实践

局域网组播是小型IPTV解决方案中直播的较好选择。经过一番研究发现，采用可管理的二层交换机实现局域网组播是可行的。下面就描述一下采用H3C S5100-24P-SI二层交换机如何搭建这样的环境。

涉及到的设备有：

支持组播的实时编码器，就采用本人的Rainbow好了。
支持IGMP Snooping的可管理交换机，采用H3C S5100-24P-SI。
终端播放器，采用VLC播放器。

实现步骤有三部，分别是配置交换机、配置实时编码器以及用VLC接收组播，并通过Wireshark抓包验证组播实现的正确性。

配置交换机需要通过Console来完成，通过Web界面是实现不了的。怎么登陆终端这里就不再赘述了。登陆到终端以后运行如下命令使能IGMP Snooping：

system-view
igmp-snooping enable
vlan vlan-id
igmp-snooping enable

然后使能查询器，命令如下：

igmp-snooping querier

配置Rainbow，推送组播流到239.1.1.1:12345

配置WindowXP的IGMP版本为2，因为我的VLC是安装在WindowsXP下的，而且我采用IGMP V2，因为中兴的V600V4A盒子是IGMP V2。做法就是修改注册表，增加或者修改[HKEY_LOCAL_MACHINE\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters]下的表项"IGMPVersion"并设置值为dword:00000003，然后重新启动。

用vlc打开udp://239.1.1.1:12345，然后点播放和停止按钮，并用wireshark抓包证实正确性。