TCP/IP详解卷1:协议学习笔记第十三章 IGMP:Internet组管理协议

我就是我 2022-11-15 11:39 168阅读 0赞

IGMP让一个物理网络上的所有系统知道主机当前所在的多播组，多播路由器知道这些信息就能知道多播数据报应向哪些接口转发。

IGMP与ICMP一样，被当作IP层的一部分，IGMP报文通过IP数据报传输，IGMP报文通过IP首部中协议字段值为2来指明。IGMP报文长度固定，没有可选数据：  
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以上是IGMP版本为1的格式，类型字段为1说明是由多播路由器发出的查询报文，为2说明是主机发出的报告报文。组地址字段在查询报文中设为0，报告报文中组地址为发送报告的主机参加的组地址。

一个主机上的某个进程可以在给定接口上加入一个多播组。在一个给定接口上的多播组中的成员是动态的，它随时因进程加入和离开多播组而变化。多播组中的成员是通过接口相联系的。

主机必须保留一个表，其中存放多播组及其中的进程数量。

多播路由器使用IGMP报文来知道与该路由器相连网络中组成员的变化情况，规则如下：  
1.当第一个进程加入一个组时，主机就发送一个IGMP报告，如果一个主机上多个进程加入同一组，只发送一个IGMP报告。这个报告发送到进程加入组所在的同一接口上。  
2.进程离开一个组时，主机不发送报告，当主机上最后一个进程离开该组，在随后收到的IGMP查询中不再报告报文。  
3.多播路由器定期发送IGMP查询报文来了解主机上是否有加入多播组的进程。多播路由器必须向每个接口发送一个IGMP查询。  
4.主机收到IGMP查询时，对每个包含进程的多播组都发回IGMP报告。

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多播路由器对每个接口维护一个表，表中记录该接口上至少还包含一个进程的多播组。

主机发送IGMP报告时，不保证该报告被可靠接口，因为使用的是IP协议，下一个报告间隔时间由主机在0~10秒范围内随机选择。

当主机收到一个路由器的IGMP查询后，并不立即响应，而是经过一定时间间隔再发送一些响应（主机必须对它参加的每个组发送一个响应）。一个物理网络中的所有主机都将收到同组其他主机发送的报告，因为如上图，目的地址是组地址，这意味着如果一个主机如果收到了其他主机的相同报告，则该主机的响应就不必发送了，因为路由器将该多播报文发送到此物理网络中时，该主机也能收到。

在没有任何多播路由器的单个网络中，仅有的IGMP通信量是在主机加入一个新的多播组时，支持IP多播的主机发送的报告。

上图中，TTL字段值被设为1，一个初始TTL值为0的多播数据报将被限制在同一主机，默认，待传多播数据报TTL被设为1，这将使多播数据报仅局限在同一子网内传送，更大的TTL值能被多播路由器转发。

对一个发往多播地址的数据报不会产生ICMP差错，当TTL为0时，多播路由器也不产生ICMP超时差错。

一般用户进程不关心传出数据报的TTL，但一些进程，如Traceroute需要使用TTL值，编程API要为进程提供设置TTL的能力。

通过增加TTL，应用可实现对一个特定服务器的扩展环搜索，第一个多播数据报以TTL等于1发送，如果没有响应，就尝试增加TTL，这样应用能找到以跳数度量的最近服务器。

从224.0.0.0到224.0.0.225的特殊地址是打算用于多播范围不超过1跳的应用，不管TTL的值为多少，多播路由器都不转发目的地址为这些地址中的任何一个地址的数据报。

上图中，路由器的IGMP查询报文被送到的目的IP地址为224.0.0.1，该地址被称为所有主机组地址，它表示一个物理网络中的所有具备多播能力的主机和路由器，当接口初始化后，所有具备多播能力的接口上的主机均自动加入这个多播组。这个组的成员无需发送IGMP报告。

多接口主机上可只将一个接口加入多播组，其他多播组不加入。

![在这里插入图片描述][20210401235451130.png]  
第一行是主机加入多播组时产生的IGMP报告报文，第二行是下一次发送的IGMP报告报文，间隔是6秒，是主机在0~10秒内随机选择的时间间隔。

两行中的目的IP地址都是多播组地址。

启动主机上的选路守护程序，它只能运行在支持多播的主机上，此时运行tcpdump：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3R1czAwMDAw_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

第一行中的多播地址224.0.0.4是一个知名地址，当前用于多播选路的距离向量多播选路协议DVMRP（Distance Vector Multicast Routing Protocol）。

随后第二行发送了一个IGMP查询报文，查询的目的IP是IP地址为224.0.0.1（所有主机组）。

主机通过设置随机时延调整IGMP报告的发送间隔，一个局域网内的主机可使用基于IP或以太网地址的随机时间，因为每个主机的此值都不同。

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