OptiX NG-SDH以太网单板IGMP特性专题.doc

OptiX NG-SDH以太网单板IGMP特性专题文档密级：内部公开资料编码产品名称OptiX NG-SDH使用对象技术支持工程师产品版本V100R001及其以上版本编写部门数据特性开发部资料版本V1.10OptiX NG-SDH以太网单板IGMP特性专题拟 制：日 期：2006-10-24审 核：日 期：审 核：日 期：批 准：日 期：华 为 技 术 有 限 公 司修 订 记 录日 期修订版本描 述作 者2006-10-24V1.00EMS4单板IGMP协议特性说明文档初稿2008-1-5V1.10文档整体优化2019-11-16华为机密，未经许可不得扩散第2页, 共30页OptiX NG-SDH以太网单板IGMP特性专题文档密级：内部公开目录1概述71.1背景71.2应用场景71.3IGMP Snooping实现原理91.3.1IGMP Snooping的学习功能；91.3.2IGMP Snooping的老化功能；91.3.3IGMP Snooping的预制功能101.3.4IGMP V1 和IGMP V2101.3.5路由器端口老化时间121.3.6组播组不响应次数121.4EMS4单板的主要特点：122版本支持情况122.1产品支持情况123组网配置及使用建议133.1使用建议133.2网管配置133.2.1前期准备工作133.2.2使用网管对IGMP使能进行操作133.2.3使用网管对IGMP路由器端口老化时间进行操作183.2.4查询IGMP Snooping Protocol路由器端口和组播表项213.3命令行配置233.3.1设置IGMPSnooping的使能状态：233.3.2查询IGMPSnooping的使能状态：233.3.3设置路由器端口老化时间：243.3.4查询路由器端口老化时间：243.3.5查询路由器端口：243.3.6查询组播表项：244测试指导244.1测试仪表244.2测试项目244.3测试方法255故障处理285.1故障处理思路285.2典型问题处理295.2.1案例一：295.3典型问题解答296已知缺陷介绍306.1缺陷一302019-11-16华为机密，未经许可不得扩散第30页, 共30页图目录图1 IGMP应用场景图8图2 网管IGMP操作图114图3 网管IGMP操作图215图4 网管IGMP操作图315图5 网管IGMP操作图416图6 网管IGMP操作图517图7 网管IGMP操作图617图8 网管IGMP操作图718图9 网管IGMP操作图819图10 网管IGMP操作图920图11 网管IGMP操作图1020图12 网管IGMP操作图1121图13 网管IGMP操作图1222图14 网管IGMP操作图1323图15 网管IGMP操作图1423图16 IGMPSnooping测试组网图25关键词：IGMP，路由器端口，组播组摘 要：IGMP SNOOPING功能是NG-SDH产品具有二层交换功能的数据单板（非纯透传类单板）所支持的功能。本文档较为详细的说明了IGMP协议的产生背景，原理，工作方式，适用场景，配置方法，测试方式。缩略语清单：Abbreviations缩略语Full spelling 英文全名Chinese explanation 中文解释IGMPInternet Group Management Protocol因特网组管理协议（三层协议）IGMP SnoopingIGMP Snooping组播侦听协议（二层协议）VBVirtual BrIDge虚拟网桥VLANVirtual Local Area Network虚拟局域网参考资料清单：无OptiX NG-SDH以太网单板IGMP特性专题1 概述IGMP协议（互连网组管理协议），通过该协议，在网络中可以创建组播组，从而实现组播业务只传送到指定的组内，达到增强效率，控制网络流量，减少服务器和CPU负载的目的。1.1 背景传统的IP通信有两种方式：第一种是在一台源IP主机和一台目的IP主机之间进行即单播Unicast。第二种是在一台源IP主机和网络中所有其它的IP主机之间进行即广播broadcast。如果要将信息发送给网络中的多个主机而非所有主机则要么采用广播方式，要么由源主机分别向网络中的多台目标主机以单播方式发送IP包，采用广播方式实现时不仅会将信息发送给不需要的主机而浪费带宽，也可能由于路由回环引起严重的广播风暴。采用单播方式实现时，由于IP包的重复发送会白白浪费掉大量带宽，也增加了服务器的负载。而组播技术的出现就是为了解决单点发送到多点接收的问题。1.2 应用场景IP IGMP协议为三层（网络层）协议，目前光网络的数据单板只支持二层的组播功能IGMP Snooping。IGMP Snooping技术是为了增强二层交换设备的组播管理能力，同样也可以应用于在光网络具有二层交换能力的数据业务板上。为了简要描述清楚IGMP Snooping的应用环境，下图用一交换机代替光网络具有二层交换能力的数据业务板。图1 IGMP应用场景图不支持IGMP Snooping功能的二层交换机会将多播MAC地址作为广播地址来处理，因此有多播MAC地址的数据帧会被广播到交换机的每个端口。在接收端未知的情况下，这样做是合适的；但对于组播业务，交换机仍向非组播组成员发送报文，会导致交换机和主机带宽的浪费。IGMP Snooping技术便是用来解决上述问题。交换机上的IGMP Snooping通过侦听组播管理路由器与主机之间的IGMP协议报文实现动态学习路由器端口、组播组以及组播成员，组播报文就只能在指定的内传送，从而避免组播报文在二层交换机中进行广播。1.3 IGMP Snooping实现原理1.3.1 IGMP Snooping的学习功能；IGMP Snooping 的是基于VB+VLAN进行学习的。IGMP把接收到查询报文当作路由器端口，组播组能够正常学习的前提是路由器端口必须存在。组播成员的响应报文、离开报文经过路由器端口转发出去。当IGMPSnooping接受到来自路由器的查询报文后，先查看该端口是否已经学习过，如果没有，则进行学习，把该端口设置为路由器端，同时将查询报文在整个VLAN域内进行广播。若已经学习过该路由器端口，如果为指定组查询报文且指定组存在，则将报文在指定组内进行广播。否则在整个VLAN域内进行广播。当路由器定时的发送查询报文时，各组播组会发送组播成员响应报文。不同的组播组有不同的组播IP地址。此外，若主机想加入某一组播组，在接收到查询报文后发送组播成员响应报文。IGMPSnooping接收到响应报文后，先查找VB+VLAN广播域内是否存在此组播记录，若没有，则创建新的组播组，把该端口和路由器端口一起加入到组播组中。若组播组已经存在，则查找组播表中有没有此端口记录，若没有，则把此端口添加到组播组中。同时将响应报文往路由器端口转发。1.3.2 IGMP Snooping的老化功能；IGMP Snooping在某一VB+VLAN广播域内学习到路由器端口之后，为此端口启动一老化定时器。当老化定时器超时，IGMP Snooping则认为此路由器端口失效，会将其老化掉。若此路由器端口是VB+VLAN域内唯一的路由器端口，则删除广播域内所有已建立的组播组和组播端口，否则只将此路由器端口从广播域内所有组播组中删除。当老化定时器超时前在此端口上收到查询报文，则复位此路由器端口的老化定时器。当IGMP Snooping接收到某一端口第一次发出IGMP响应报文后，首先将其加入相应的组播组，然后为此组播成员启动成员不响应次数的计数。当向某组播成员发送查询报文且在要求的最大响应时间内未收到应答报文，则对此组播成员的不响应次数计数减1，当不响应次数为0时，认为此组播成员已离开组播组，并将此组播成员从组播中删除；当向此组播成员发送查询报文且在要求最大响应时间内收到应答报文，则复位计数值为用户设置的组播组成员最大不响应次数。当多播组的最后一个成员主机离开该组时，主机将向全路由器组(224.0.0.2)发送离开报文（只对IGMP v2 有效）。当主机不是该组最后一个成员时，可以不发送离开报文。若主机不知道自己是否为该组的最后一个主机，将默认发送离开报文。当查询路由器接到离开报文，将按一定间隔发送指定数量的指定组查询报文。如果到最后一个查询报文到期时，仍未收到响应报文，则路由器认为该组失效。1.3.3 IGMP Snooping的预制功能为了减小网络流量，IGMP Snooping 提供抑制机制来保证对于同一组播组，一次查询一次响应。主机收到查询报文后，主机对参与的每个多播组启动一个倒数计时器，计时器初始化为一个010秒之间的随机数。当计时器计时值为0时，主机发送成员报告至所属组的其他成员，同时通知路由器本地网中多播组处于活动状态。当主机在它的倒数计时器达到0之前收到同组其它成员报告，那么它停止计时并不发出响应报文，这样就抑制了主机的这一成员报告。如果计时器工作当中，主机又收到路由器的查询报文，则计时器值并不重置，而是继续原来的值。所有主机初始化属于全主机组（224.0.0.1），该组并不响应查询报文。主机收到成员报告后，只有当IP目的地址域和IGMP组地址域都与所属组地址相同时才抑制产生报文。1.3.4 IGMP V1 和IGMP V2目前IGMP查询报文有三个版本：IGMP v1、IGMP v2和IGMP v3。IGMP v3尚未得到广泛支持。目前我们的单板也只是实现IGMP v1和IGMP v2这两个版本。下面就两个版本的报文进行比较。IGMP v1 的帧结构：IGMP v2的帧结构：在IGMPv1中没有定义特殊的离开机制。主机在任何时候离开多播组都不用给路由器发送任何的通知。当离开多播组的是子网内的最后一个成员，路由器在一段时间内仍会继续没转发这个多播组的传输到该网段。在IGMP v2中增加了一种离开组报文，以允许端系统告诉路由器它正离开多播组，这样当离开的成员是组中最后一个成员时，就可减小网段上的离开延时。同时IGMP v2中加上了指定组查询以允许路由器只查询某一个组而不是所有组的成员。这是为找出某组中是否还留有成员的优化办法，不要求所有组发出响应报告。指定组查询和通用查询的区别就在于通用查询多播到全主机组地址而指定组查询只多播到指定组的多播地址。虽然IGMP v2的帧结构发生了一定的变化，但是仍然可以和IGMP v1 保持良好的兼容性。1.3.5 路由器端口老化时间IGMP Snooping在某一VB+VLAN广播域内学习到路由器端口之后，为此端口启动一老化定时器。当老化定时器超时，IGMP Snooping则认为此路由器端口失效，会将其老化掉，若此端口是VB+VLAN域内最后的一个路由器端口，删除VB+VLAN域内学习到的所有组播组，否则把该端口从VB+VLAN域内的所有组播组中删除。路由器端口的老化时间可设置，范围是1120分钟，默认值为8分钟，建议使用默认值。1.3.6 组播组不响应次数IGMP需要及时学习到组播成员离开组播组的信息，以免长时间向已离开组播组的组播成员继续发送业务报文。IGMP没有提供即时的离开机制，而是通过组播组不响应次数来控制组播成员的离开。当接收来之主机的响应报文时，首先将其加入相应的组播组，然后为此组播成员启动查询不响应次数的计数。当计数值达到某一门限值时认为此组播成员已离开组播组，并将此组播成员删除；当向此组播成员发送查询报文且在要求最大响应时间内收到应答报文，则复位计数值。1.4 EMS4单板的主要特点： IGMP Snooping通过侦听IGMP协议报文动态学习组播组，能够支持IGMP v1和IGMP v2版本的协议报文；IGMP协议必须运行在EPLAN或者EVPLAN业务。共支持512个组播组。路由器端口老化时间可设置，其中路由器端口老化时间范围是1120分钟，默认为8分钟。2 版本支持情况2.1 产品支持情况单板名称软件版本主机版本网管版本N1EFS0/N1EFS4V1R2C01版本及其后续版本5.XX.12.10版本及其后续版本T2000 V2R1C02及其后续版本N2EFS0/N2EGS2V1R2C02版本及其后续版本5.XX.12.40版本及其后续版本T2000 V2R1C03及其后续版本N1EMS4/N1EGS4V1R6版本及其后续版本5.XX.16.12版本及其后续版本T2000V2R4版本及其后续版本3 组网配置及使用建议3.1 使用建议由于IGMP协议必须要运行在EPLAN或者EVPAN业务，所以在使用的时候要需要先配置好EPLAN或者EVPAN业务。3.2 网管配置本专题以EMS4/EGS4单板配合产品R6版本和T2000网管V2R4版本为例进行介绍，其他版本相关功能的配置与此类似，不再单独介绍。3.2.1 前期准备工作首先确保配置正确的EPLAN或者EVPLAN业务。3.2.2 使用网管对IGMP使能进行操作1打开【NE Explorer】，左侧选中需要操作的单板后，选中数据单板下的【Configuration /Layer-2-Switching/ IGMP Snooping Protocol】：图2 网管IGMP操作图12在右边的IGMP配置视图中，选中【Enable IGMP Snooping Protocol/Query】，可以查询IGMP Snooping Protocol的使能状态：图3 网管IGMP操作图2图4 网管IGMP操作图33在右边的IGMP配置视图中，选中【Enable IGMP Snooping Protocol】，对某一条记录的Protocol Enable选项进行修改后按Apply按钮，可以设置IGMP Snooping Protocol】的使能状态：设置前：图5 网管IGMP操作图4修改使能状态：图6 网管IGMP操作图5设置使能状态：图7 网管IGMP操作图63.2.3 使用网管对IGMP路由器端口老化时间进行操作1打开【NE Explorer】，左侧选中需要操作的单板后，选中数据单板下的【Configuration /Layer-2-Switching/ Aging Time】：图8 网管IGMP操作图72在右边的配置视图中，按Query，可以查询IGMP Snooping Protocol路由器端口的老化时间：图9 网管IGMP操作图83在右边的视图中，对记录的MulticastTime选项进行修改后按Apply按钮，可以设置IGMP Snooping Protocol路由器端口的老化时间：设置前：图10 网管IGMP操作图9修改老化时间：图11 网管IGMP操作图10设置成功：图12 网管IGMP操作图113.2.4 查询IGMP Snooping Protocol路由器端口和组播表项1打开【NE Explorer】，左侧选中需要操作的单板后，选中数据单板下的【Configuration /Layer-2-Switching/ IGMP Snooping Protocol】：图13 网管IGMP操作图122在右边的IGMP配置视图中，选中【Multicast Table Item/Query】，可以查询学习到的路由器端口：图14 网管IGMP操作图133在右边的IGMP配置视图中，选中【Multicast Router Port Management】，可以查询学习到的组播组表项： 图15 网管IGMP操作图143.3 命令行配置3.3.1 设置IGMPSnooping的使能状态：a)参数：单板ID，VBID，使能状态(disable/enable) b):ethn-cfg-set-igmpsnpen:board-ID,vb-ID,snooping-state; c)例：:ethn-cfg-set-igmpsnpen:5,1,enable;3.3.2 查询IGMPSnooping的使能状态：a)参数：单板ID，VBIDb):ethn-cfg-get-igmpsnpen:board-ID,vb-ID;c)例：:ethn-cfg-get-igmpsnpen:5,23.3.3 设置路由器端口老化时间：a)参数：单板ID，老化时间b):ethn-cfg-set-igmpagetime:board-ID,age-time;c)例：:ethn-cfg-set-igmpagetime:5,20;3.3.4 查询路由器端口老化时间：a)参数：单板ID b):ethn-cfg-get-igmpagetime:board-ID;c)例：:ethn-cfg-get-igmpagetime:5;3.3.5 查询路由器端口：a)参数：单板ID，VBID，VLANIDb):ethn-cfg-get-igmprouteport:board-ID,vb-ID,VLAN-ID;c)例：:ethn-cfg-get-igmprouteport:5,1,100;3.3.6 查询组播表项：a)参数：单板ID，VBID，VLANIDb):ethn-cfg-get-igmptable:board-ID,vb-ID,VLAN-IDc)例：:ethn-cfg-get-igmptable:5,1,100;4 测试指导4.1 测试仪表SMB仪表。4.2 测试项目a、路由器端口是否能够正常学习和老化。b、组播组是否能够正常学习和老化。c、协议报文是否能够正常转发。4.3 测试方法图16 IGMPSnooping测试组网图1、 按图16配置好EPLAN或者EVPLAN业务。2、 使用SMB发送查询报文，查看路由器端口学习功能是否正常、查询报文转发功能是否正常、路由器端口老化功能是否正常。3、 使用SMB发送成员响应报文，查看组播组学习功能是否正常，响应报文转发功能是否正常、组播组老化功能是否正常。4、 使用SMB发送离开报文，查看组播组离开功能是否正常，离开报文转发功能是否正常。5、 SMB构造协议报文，用SMB构造IGMP协议报文时修改如下的几个字段：MACDest，DestIP，GroupAddr，Type。查询报文构造注意事项：MACDest字段为01 00 5e 00 00 01，DestIP字段为224.0.0.1，GroupAddr字段0.0.0.0。Type字段1。响应报文构造注意事项： DestIP、GroupAddr字段相同为加入相应组的IP地址，并且后23位与MACDest字段后23位成相同。Type字段为6后者2。离开报文构造注意事项：DestIP、GroupAddr字段相同为离开组相应的的IP地址， MACDest字段为 01 00 5e 00 00 02。Type字段为7。5 故障处理5.1 故障处理思路a、查看是否正确的配置EPLan或者EVPLAN业务；b、查看是否正确的设置VB模式和添加VLAN过滤表，端口的类型(UNI)、端口的tag属性以及端口的默认VLAN；c、查看发送的协议报文是否正确； 5.2 典型问题处理5.2.1 案例一：【现象描述】在虚拟网桥模式下，配置VLANID为100的VLAN过滤表。往VLANID = 100 VLAN过滤表的端口发送查询报文，学习不到路由器端口，查询报文没有在VLANID = 100的VLAN域内进行转发。【原因分析】查询UNI端