HCIE-DATACOM · 第 6 章

IP 组播技术

组播地址体系 · IGMP v1/v2/v3 · PIM-DM / PIM-SM · RP 与 SPT 切换 · MSDP · IGMP Snooping —— 一份流量服务 N 个观众，IPTV / 直播 / 金融行情的底层引擎。

授课 6 学时 实验 4 学时 笔试中频 ★★★☆☆

HCIE-DataCom 全套课件第 6 章 / 共 13 章

本章学习目标

原理层

组播 IP 与 MAC 的映射规则及其"坑"
IGMP 三版本的递进逻辑与查询器选举
PIM-SM 全流程：注册 → RPT → SPT 切换
RP 三种获取方式与 Anycast RP

实战层

独立部署 PIM-SM + IGMP 组网
用 display pim 定位 RPF 失败类故障
交换机 IGMP Snooping 二层优化

考试定位组播在笔试约 5~8 题（RPF、SPT 切换、版本差异最热）；LAB 近年真题多次出现"组播+NAT/组播+VPN"复合场景。

6.1

组播基础

地址 · MAC 映射 · 转发树思维

组播地址体系

范围	用途	备注
224.0.0.0/24	链路本地协议预留	224.0.0.1 全主机 / .2 全路由器 / .5 OSPF / .6 DR / .13 PIM / .22 IGMP
224.0.1.0/24 起	全球可路由组播	224.0.1.39/40 Auto-RP（思科）
232.0.0.0/8	SSM 源特定组播	只需 IGMPv3 + PIM-SM，免 RP
239.0.0.0/8	私有（组织内）	企业/园区首选段

IP 组播地址 → MAC 映射：前缀 01-00-5E，IP 低 23 位复制（32:1 冲突，需要上层过滤）

组播转发模型：一切皆"树"

为什么要有树

单播发 N 份浪费；广播全员打扰。组播沿最短路径树复制，"一进多出"。

两类表项

(*,G)：共享树，从 RP 出发（任意源）
(S,G)：源树，从源出发（特定源）

RPF 检查

Reverse Path Forwarding：收到组播的接口，必须是去往源的单播路由出接口，否则丢弃 —— 组播防环的唯一保险。

RPF 必考逆接口不符即丢包；常见故障：单播路由改了（策略/引入）而组播没跟着变 → display pim routing-table 里 RPF 接口错误。RPF 依据优先级：单播路由（含 MBGP 多拓扑）→ 静态组播路由（multicast routing-table）→ MBGP。

6.2

IGMP：主机 ↔ 末梢路由器

入网报到的三套手续

IGMP v1 / v2 / v3 对比

能力	IGMPv1	IGMPv2	IGMPv3
加组	Membership Report（131 版本类型）	同左 + 类型独立	Report（含源列表）
离组	静默离开（等超时）	Leave + 特定组查询（秒级感知）	EXCLUDE 空 = 离开
查询器	依托 OSPF 等选 DR	IP 最小者为查询器	同 v2
源过滤	✘	✘	INCLUDE / EXCLUDE → 支撑 SSM
定时器	—	健壮性变量可调	同 v2 + 源定时器

版本兼容v2 查询器对 v1 主机自动降级；SSM 场景必须全网 v3（缺一个就退回 ASM 行为）。

v3 两模式INCLUDE {S}：只要这些源；EXCLUDE {S}：除了这些源都要。EXCLUDE 空 = 退组 —— 考试爱考这条等价。

IGMP Snooping：二层聪明起来

问题：组播 MAC 在交换机默认广播泛洪 → 全端口被灌
解决：交换机"偷听" IGMP，建 组播转发表（端口×组），只在成员口复制
角色：路由器端口（连 PIM 路由器 / 收到查询的口）+ 成员端口（收到 Report 的口）
Report 抑制：同组多个主机，只向路由器端口透传一份

# 华为交换机默认开启（VLAN 视图）
igmp-snooping enable
# 全局必须先开
igmp-snooping over ... (undo ...)

配合静默路由器的兜底

上游路由器长时间不发查询 → snooping 表项老化 → 流量退化为泛洪
对策：静态路由器端口 / 查询器重试保护

排错三刀

display l2-multicast forwarding-table vlan 10 看二层表有没有成员口
display igmp-snooping port-info 看路由器口/成员口
主机抓包：Report 有没有到路由器

6.3

PIM：路由器之间的组播协议

DM 推模式（简单粗暴）→ SM 拉模式（可扩展）

PIM-DM：泛洪-剪枝的"推"

① 扩散 Flood

源开始发包，全网洪泛（Graft 嫁接恢复）

›

② 剪枝 Prune

无成员的分支发 Prune 上报（210s 后回摆重泛洪）

›

③ 状态刷新

Assert 选举同网段唯一转发者

›

④ 嫁接 Graft

新成员加入立即单播 Graft 恢复

Assert 机制

同链路两台路由器都认为自己是转发者 → 互发 Assert 比拼：单播协议优先级 → 到源开销 → IP 大，败者剪枝。防止重复流量。

为何退出主流周期泛洪+回摆（3 分钟一轮）在大网开销爆炸 → DM 只适合密集小网/持续高密度场景，现网几乎全用 SM。

PIM-SM 核心：RP 的注册流程

PIM-SM 三阶段：注册 → 共享树 → SPT 切换

必考细节Register 是单播（源 DR → RP 封装隧道）；Register-Stop 后源 DR 每 5s 发空 Register 探测 RP 状态（保持 55s）。SPT 切换可关：undo spt-switch-threshold infinity（华为 AR 默认立即切换）。

RP 的三种获取与 BSR

方式	机制	特点
静态 RP	全网 `static-rp 1.1.1.1`	简单可靠、首选
BSR	候选 BSR 洪泛自举；候选 RP 通告	自动收敛、防过载哈希
Auto-RP	思科私有（224.0.1.39/40）	了解即可

# BSR 两步
pim
 c-bsr LoopBack0 priority 10
 c-rp LoopBack0 group-policy basic-acl

BSR 选举：候选 BSR 互发自举报文，优先级大者胜 → 再比 IP 大（与 DR 相反方向，注意混淆点：DR 是小者"更优"逻辑为大优先，实际 DR 优先级大者胜；BSR 也是优先级大者胜）
BSR 报文逐跳泛洪到 224.0.0.13，TTL 减一转发
Anycast RP：两台 RP 用同一 Loopback 地址（MSDP 对等互联），源就近注册、接收就近共享树 → RP 负载分担 + 冗余
域间组播：MBGP + MSDP（SA 消息传播活动源信息）

笔试点BSR 需要全网接口 pim sm；候选 RP 宣告带 group-policy 划分服务范围；Anycast RP 的 MSDP 只在 RP 间建。

PIM-SM 邻居与 DR

协议报文统一发 224.0.0.13（All-PIM-Router），TTL=1 逐跳
Hello（30s/105s）选 DR：源侧 DR 负责注册；接收侧 DR 发 (*,G) Join
DR 选举：先比优先级（大优，默认 1）→ 再比 IP 大者胜
Join/Prune 周期 60s 维持树枝

易混三兄弟PIM DR（大优）｜OSPF DR（大优、非抢占）｜IS-IS DIS（大优、可抢占）｜IGMP 查询器（IP 小优）—— 四种选举一张表贴墙。

SSM（232/8）：免 RP 简化版

主机 IGMPv3 明确报"我要 (S,G)"
路由器直接沿源建树，无 RP、无注册、无共享树
要求：IGMPv3 + ssm-policy（华为默认 232/8 即 SSM）

部署检查单

全网单播先通（RPF 的地基）
接口 pim sm + 主机侧 igmp enable
RP 可达 + 组策略放行
边界 pim bsr boundary 防泄漏

排错命令包 + 经典案例

display pim interface                     # 接口使能/DR/邻居计数
display pim neighbor                      # 邻居表
display pim routing-table [verbose]       # (S,G)/(*,G) 与上下游、入接口
display pim rp-info                        # RP 学习来源与优先级
display igmp interface / group            # 主机侧成员关系
display multicast routing-table          # 组播路由表（RPF核对）
display multicast forwarding-table        # 转发表（真实复制点）
display l2-multicast forwarding-table     # 二层 snooping 表

案例A：成员收不到流

① display igmp group 有没有成员；② pim routing-table 的 RPF 接口对不对（单播改了没同步）；③ 转发表 olist 是否包含出接口；④ 二层 snooping 表是否老化。

案例B：收到双份流

同网段两台都转发 → Assert 未生效或 DR 选举失败（优先级/掩码不一致）；查 pim neighbor 与 Assert 胜者。

核心知识要点速记考前 10 分钟过一遍

考点	必背细节	频度
地址体系	224~239；224.0.0.x 本地保留（TTL=1 不转发）；组播 MAC = 01:00:5E + 0 + IP 低 23 位 → 32:1 映射冲突，网卡须二次过滤	★★★★
IGMP 三版本	v1：无离开、查询器由组播路由协议（DR）兼任；v2：离开报文 + 特定组查询 + 查询器 IP 小者当选；v3：include/exclude 源过滤（SSM 基础）	★★★★★
IGMP Snooping	无它 = 组播当广播泛洪；识别路由器端口（收 PIM/IGMP 查询的口）与成员口；快速离开立即剪枝	★★★★
PIM-DM	推模式，适合密集小网；泛洪-剪枝（3 分钟周期）+ 嫁接 + 状态刷新；断言 Assert：单播优先级小者胜 → 开销小者胜 → IP 大者胜	★★★★
PIM-SM 流程	拉模式；成员侧 (,G) 加入 RPT → DR 封装 Register 到 RP → RP 沿 SPT 拉源 → 末跳 DR 默认立即 SPT 切换（阈值 0 kbps）*；Register-stop 后抑制 60s	★★★★★
RP 获取	静态 / BSR 动态；C-BSR 竞选：优先级大 → IP 大；C-RP 向 BSR 宣告；RP 冗余要播 anycast-RP 或手工双静态	★★★★
RPF 检查	每个 (S,G) 选唯一上游接口；单播改道 → RPF 失败 → 组播断流（排错头号根因）；组播静态路由可强行修 RPF	★★★★★
跨域与二层	MSDP（TCP 639）跨域共享源信息（SA 消息）；Snooping/MLD Snooping 优化二层转发	★★

易错陷阱① IGMPv2 查询器看 IP 小者、PIM DR 看优先级→IP 大者，两套规则别混；② SPT 切换的发起者是最后一跳路由器（DR），不是 RP；③ 组播不通先查单播——display multicast rpf-info 十有八九见分晓。

练习重点笔试 × LAB 双线

笔试刷题方向

MAC 映射计算：给组播 IP 写出二层 MAC（并指出 32 个 IP 共享同一 MAC）
IGMP 版本对比：离开机制/查询器选举/源过滤逐版本判断
DM vs SM 流程排序：给动作卡片（泛洪/剪枝/注册/SPT 切换）排出正确次序
Assert / RPF 判定：给两条等价链路算赢家
BSR 选举示例：优先级相同比 IP 大小，方向别和 IGMP 查询器记反

达标线PIM-SM 从成员加入到 SPT 切换的完整流程 2 分钟口述不断线。

实验强化清单

PIM-SM 组网（实验 6 全量复刻）：静态 RP 与 BSR 各做一遍
抓包验证三段：Register → Register-stop → (S,G) Join（SPT 切换）
故障注入：改单播 metric 制造 RPF 失败 → 用组播静态路由修复
关掉 Snooping 观察泛洪，再开启对比流量变化

验证命令自查display pim routing-table（区分 (*,G)/(S,G)、olist/upstream）、display igmp group、display multicast rpf-info —— 每个字段都能解释。

本章小结

地址D 类 224/4；01-00-5E + 低 23bit（32:1 冲突）；232/8 专属 SSM、239/8 私有。

RPF逆向路径检查是组播防环唯一机制；依据单播/组播静态/MBGP；排错第一查。

IGMPv1 静默离组 → v2 Leave+特定组查询+小 IP 查询器 → v3 源过滤（INCLUDE/EXCLUDE，空集=退组）。

PIM-DM泛洪-剪枝-状态刷新-Graft，适合小密网；Assert 同段唯一转发者。

PIM-SM注册（单播隧道）→ RPT → SPT 立即切换；RP 静态/BSR/Anycast+MSDP。

二层IGMP Snooping 建端口×组表防泛洪；路由器端口靠查询报文识别。

课后思考

组播 IP-MAC 映射 32:1 冲突在实践中如何被消化？交换机和主机各做什么？

RPF 失败的流量会怎样？列举三种导致 RPF 接口错误的单播侧变更。

为什么 PIM-SM 的 Register 采用单播封装而不是直接组播发？Register-Stop 的作用时机是什么？

IGMPv3 的 EXCLUDE 空报文等价于 v2 的什么行为？SSM 为什么天然免疫某些攻击？

Anycast RP 中两台 RP 的 Loopback 相同，BGP/IGP 怎么处理这种地址？MSDP 在其中解决什么问题？

实验 6：PIM-SM 组网 LAB · 2 学时

eNSP · 4 路由器 + 交换机源—RP—接收 + 二层 snooping

任务书

四台路由器 OSPF 全互通（RPF 地基）
R2 为静态 RP（组策略 239.1.1.0/24）
R4 下挂接收者（igmp v3），R1 源发流
观察 (*,G)→(S,G) 切换：display pim routing-table 前后对比
改 BSR 模式重复部署（c-bsr + c-rp）
故障注入：改一条 metric 让 RPF 接口变化，观察断流并修复

验证点	预期
display pim rp-info	静态/BSR 来源正确
pim routing-table	先 (*,G) 后 (S,G) 出现
multicast forwarding-table	出接口=成员方向
RPF 故障后	丢包 → 修复恢复

测试工具eNSP 用 ping -g 239.1.1.1 x.x.x.x 模拟组播源；PC 抓包看 IGMP v3 Report 与流量复制。

IP 组播技术

本章学习目标

原理层

实战层

组播基础

组播地址体系

组播转发模型：一切皆"树"

为什么要有树

两类表项

RPF 检查

IGMP：主机 ↔ 末梢路由器

IGMP v1 / v2 / v3 对比

IGMP Snooping：二层聪明起来

配合静默路由器的兜底

排错三刀

PIM：路由器之间的组播协议

PIM-DM：泛洪-剪枝的"推"

Assert 机制

PIM-SM 核心：RP 的注册流程

RP 的三种获取与 BSR

PIM-SM 邻居与 DR

SSM（232/8）：免 RP 简化版

部署检查单

排错命令包 + 经典案例

案例A：成员收不到流

案例B：收到双份流

核心知识要点速记 考前 10 分钟过一遍

练习重点 笔试 × LAB 双线

笔试刷题方向

实验强化清单

本章小结

课后思考

实验 6：PIM-SM 组网 LAB · 2 学时

任务书

核心知识要点速记考前 10 分钟过一遍

练习重点笔试 × LAB 双线