基于IGMP Snooping的二层组播技术研究

摘要

目前在组播网络里当路由器将组播报文转发给处于接入层边缘的二层交换机，如果是传统的二层交换机，那么它将把组播报文广播出去，这样不但浪费了大量的网络带宽，引起广播风暴，也影响了正常业务，因此迫切需要在二层交换机上实现合理的组播机制。 针对这种情况，作者在对交换式以太网中的多媒体组播通信机制进行了深入研究后，设计了在交换式以太网中基于IGMPSnooping的二层组播协议，并做了实验验证。 IGMP Snooping协议监视网络上的IGMP消息，利用侦听到的IGMP信息取得端口的组播组信息，为每一个组创建一个VLAN。该VLAN端口所连接的网络中至少含有一个主机组成员或者含有组播路由器。协议将动态地维护这个端口集中主机的加入和退出。这样，当转发组播数据包时，组播数据包只在它所在的组播VLAN端口上转发而不会广播到不需要组播数据的端口，从而节省了带宽。同时，该以太网交换机在保持对组播路由器透明的前提下，完成IGMP代理的功能，过滤掉不必要的IGMP消息，防止了“IGMP报告风暴”。 采用IGMP Snooping的好处在于主机和路由器的软硬件设备不需要任何修改，只需要在二者之间的交换机上增加IGMP Snooping的软件实现模块即可提供三层组播在二层上的实现，将组播的范围扩展到边缘子网。

目录

文摘

英文文摘

第一章引言

1.1课题来源

1.2国内外研究动态和现状

1.3本文研究的内容

第二章以太网技术

2.1以太网的发展简史

2.2 CSMA/CD和IEEE 802.3标准

2.2.1载波监听多路访问CSMA

2.2.2载波监听多路访问/冲突检测CSM～CD

2.2.3二进制指数退避算法

2.2.4 802.3标准

2.3共享式以太网和交换式以太网

2.4以太网交换机的交换技术和分类

2.5本章小节

第三章VLAN技术

3.1 VLAN的定义

3.2 VLAN技术和优点

3.3 VLAN技术的原理

3.4 VLAN的实现方式

3.4.1基于交换端口号实现

3.4.2基于MAC地址来实现

3.4.3按第三层协议实现

3.4.4使用IP组播实现

3.5本章小节

第四章IP组播技术

4.1IP组播概述

4.2组播地址

4.2.1 IPD类地址

4.2.2组播地址分配

4.3组播MAC地址

4.4 IP组播的IGMP协议

4.5组播路由

4.5.1洪泛法

4.5.2有源树

4.5.3共享树

4.6组播转发

4.6.1逆向路径转发

4.6.2组播转发缓存

4.6.3TTL阈值

4.7 IP组播协议分类

4.7.1密集模式协议

4.7.2稀疏模式协议

4.7.3链路状态协议

4.8本章小节

第五章一种实现二层组播的新技术

5.1交换式以太网上的组播实现方法

5.2设计思想

5.2.1IGMP的工作过程

5.2.2 IGMP Snooping 协议

5.2.3 IGMP Snooping的功能

5.3 IGMP Snooping的基本数据类型

5.4 IGMP Snooping的实现

5.4.1初始化的处理

5.4.2定时器超时的处理

5.4.3收到报文的处理

5.5 IGMP Snooping的状态转换图

5.6 IGMP兼容性问题

5.7实验与实验分析

5.9本章小节

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢