二、IGMP - 技术栈

[1. IGMPv1](#1. IGMPv1)

[1.1 IGMPv1 报⽂类型](#1.1 IGMPv1 报⽂类型)

[1.2 IGMPv1 工作机制](#1.2 IGMPv1 工作机制)

[1.3 成员加入](#1.3 成员加入)

[1.4 离组机制](#1.4 离组机制)

[2. IGMPv2](#2. IGMPv2)

[2.1 IGMPv2 报文](#2.1 IGMPv2 报文)

[2.3 查询器选举 & 维护](#2.3 查询器选举 & 维护)

[2.4 成员加入](#2.4 成员加入)

[2.4 离组机制](#2.4 离组机制)

[3. IGMPv3](#3. IGMPv3)

[3.1 IGMPv3 vs. IGMPv2](#3.1 IGMPv3 vs. IGMPv2)

[3.2 IGMPv3 报文](#3.2 IGMPv3 报文)

[3.3 IGMPv3 工作机制](#3.3 IGMPv3 工作机制)

[4. IGMP Proxy](#4. IGMP Proxy)

[5. IGMP Snooping](#5. IGMP Snooping)

[5.1 IGMP Snooping 工作机制](#5.1 IGMP Snooping 工作机制)

组管理协议，工作在网络层之上，在成员端 DR 之间（最后一跳路由器）与组播接收者之间建立和维护组播组成员关系。

一共有三个版本都支持 ASM，IGPMv1、IGPMv2、IGPMv3 向前兼容。

1. IGMPv1

1.1 IGMPv1 报⽂类型

|--------------------------------|---------|-------------------------|-------------------|
| 类型 | 发送者 | 目的IP | 作用 |
| General Query 0x11 普遍组查询报文 | 查询器 | 224.0.0.1 共享⽹络上所有主机和路由器 | 查询哪些组存在成员 |
| Report 0x12 成员关系报告报文 | 主机 | 224.0.0.1组播路由器 | 申请加⼊某个组播组或者应答查询报⽂ |

1.2 IGMPv1 工作机制

路由器周期性地发送查询报文，主机收到后若已加入/申请加入某组播组，则发送报告报文进行应答，以建立或维持 (*,G) 组播转发状态。

1）选举查询器 - IGMPv1 中 PIM DR 充当查询器 （优先级比大 ---> IP 地址比大）

2）查询器每 60s 向下发送查询报文，其组播组地址为空（普遍组查询），目的地址为 224.0.0.1。

3）主机收到查询报文后，随机启动一个最大响应时间 MRT（0~10s）。

4）第一个响应时间超时的主机，向查询器回复一个成员关系报告报文。报告报文的组地址&目的地址为想要加入的组播组。

*其他主机也能收到该报告报文，并且抑制自己报告报文的发送

5）查询器收到报告报文后，在本地生成一个（* G）表项，且将接收到该报文的接口加入（* G） OIL。

1.3 成员加入

⽹段上新接⼊⼀个主机 PC4，想加⼊组播组 G3：

1）不等待普遍组查询报文，⽴即发送针对 G3 的报告报⽂。

2）路由器收到报告报⽂后，⽣成组播转发表项（*，G3），开启了 IGMP Snooping 的交换机更新 Snooping 转发表。

1.4 离组机制

IGMPv1 没有专⻔定义离组报⽂：查询器每 60s 发送查询报文，发送两次查询报文后，任然没有得到任何回应，就会将该接口从（*， G）表中的 OIF 接口删除。

所以 IGMPv1 离组，要经过130s（60+10+60）

2. IGMPv2

IGMPv2 增加了离组机制和查询器选举。

2.1 IGMPv2 报文

Max Response Time：表示主机响应查询返回报告的最大时间，IGMPv1 中永远为 10。

普遍组查询最大响应时间默认为10秒
特定组查询最大响应时间默认为1秒

2.2 IGMPv2 报文类型

普遍组查询报文/特定组查询报文 - 0x11
成员关系报文报文- 0x12 v1 /0x16 v2
V2 离组报文 0x17 (224.0.0.2)

IGMPv2 对普遍组查询报⽂格式做了改进，添加了MRT字段。在组成员查询报文中⽤于控制成员的响应速度，其它消息中为 0。MRT 可配置，以十分之一秒为增量来计算，默认为 10s 最大 25s。

2.3 查询器选举 & 维护

1）所有 IGMPv2 路由器初始时认为⾃⼰是查询器，向本地⽹段内的所有主机和路由器（ **224.0.0.1）**发送普遍组查询报⽂。

2）其他路由器收到该报⽂后，将报⽂的源 IP 与⾃⼰的接⼝地址作⽐较。IP地址最⼩的为查询器，其他路由器为非查询器。

维护： 所有⾮查询器上都会启动⼀个定时器Other Querier Present Timer，默认120s。定时器超时前收到来⾃查询器的查询报⽂，重置该定时器；否则认为原查询器失效并发起新的查询器选举。

2.4 成员加入

1）IGMPv2 中，组播接收者主动通过发送未应答的 Membership Report（类型 0x16）加入目标组播组 G，该报文的目的地址即为组播组地址 G3。

2）网络交换机在启用 IGMP Snooping 时，会侦听并更新端口的组播成员列表，只将后续的 G3 数据流转发到有成员的端口上。

3）最后一跳路由器（Last‐Hop DR）在收到 Membership Report 后，会在其组播转发表中创建一个 (*,G 条目，并向 RP 发起 PIM (*,G Join，以便在共享树上为 G3 构建分发路径。

4）当 G3 流量到达时，路由器会将数据沿最短路径树（SPT）或共享树（RPT）转发至接收者，确保 PC4 能收到组播数据。

2.4 离组机制

1）成员离组会向 224.0.0.2 发送离组报文，组地址为想要离开的组。

2）查询器收到离组报文，向 224.0.0.1 发送**特定组查询报文（**查看该组播组是否还存在其他主机），组地址 & 目的地址为查寻的组播组。每1s 发送一次，当发送两次未得到回应，将该接口从（* G）中的 OIL 表删除。

IGMPv2 中成员离组要经过 2s；但是如果组播组内的最后一个主机异常离线，则发送不了离组报文，那么仍然需要130s 来判定是否需要在转发数据到当前网段。

*思科设备是只要有成员离组就会发特定组查询，其它厂商设备有可能是只有查询器记录的 Last Reporter 离组，才会发送特定组查询报文。

3. IGMPv3

3.1 IGMPv3 vs. IGMPv2

IGMPv3 大部分工作机制与 IGMPv2 类似：

**查询器选举机制：**IP 地址越小越优先，
**成员加组：**周期性普遍组查询报文确认是否有成员加组
特定组查询报文：确认组播成员存活。

不同：

新增特定源组查询（ Group-and-Source-Specific Query**）：**主机只对指定源发来的流量作出响应。
成员关系报告报文 v3（Type 0x22）：还携带"源组列表"，指明接收/拒绝哪些源的数据。
无成员离组报文 ：++离组通过包含空源列表或特定源列表的成员报告报文来通知（++ 通过block_old_sources来完成++）++。
无成员关系报告报文机制

3.2 IGMPv3报文

查询报文 0x11 -****- 普遍组查询/ 特定组查询/ *特定源组查询报⽂

成员关系报告报文 0x22

3.3 IGMPv3 工作机制

IGMPv3 为了配合 PIM SSM 的实现，跳过了 PIM-SM 模式中的共享树和RP过程，直接创建（S, G）。

4. IGMP Proxy

IGMP proxy 同时执行查询者和接收者的功能。用于在网络中传递组播数据的简化机制，常见于家庭网关、企业路由器和小型局域网。它的主要作用是实现组播流量在不同网络之间的转发，而不需要复杂的PIM路由协议。

IGMP Proxy主要依赖IGMP协议，它的工作过程包括以下几个步骤：

1 ）成员报告（Membership Report ）

主机向本地路由器发送IGMP Membership Report消息，表示要加入一个特定的组播组。
路由器会记录哪些主机对哪些组播组感兴趣。

2 ）查询过程（Query Process ）

IGMP Proxy设备会定期发送IGMP Membership Query消息，检查哪些设备仍然需要组播数据。
收到应答后，更新组播组成员列表。

3 ）数据转发

IGMP Proxy将收到的组播数据转发到加入了该组播组的网络。
这种转发是单向的，只需要少量状态信息，因此效率较高。

5. IGMP Snooping

开启 IGMP Snooping 之后，交换机通过侦听路由器和主机之间 IGMP 报文，建立二层组播转发表项。

IGMP Snooping 的功能分为转发层面和控制层面：控制层面由 CPU 根据报文来生成对应的转发表项；转发层面由硬件根据已经建立好了组播转发表项来转发报文。

5.1 IGMP Snooping 工作机制

1）交换机从路由器收到 IGMP query 后，交换机学习到有路由器连接在 x/y 接口（收到 PIM hello的端口状态也会被置为 router port）。

IGMP snooping 表增加条目：x/y 为 mrouter port

复制代码

Switch#show ip igmp snooping mrouter
Vlan ports
---- -----
12   Gix/y(dynamic)

2）交换机从主机收到 IGMP query 后，创建 snooping 表。

复制代码

Switch#show ip igmp snooping groups
Vlan  Group          Type   Version     Port List
----------------------------------------------
12    224.64.7.7    igmp     v2         Gix/z