Linux IGMP 学习笔记 之一 IGMP协议格式

一、IGMP定义及分类

IGMP：INTERNET组管理协议，与广播最大的不同是，IGMP允许每一个网络设备决定是否参与到一个特定的多播群组中。

IGMP的ip地址，组播ip地址的范围为224.0.0.0-239.255.255.255。其中224.0.0.1代表子网上的所有计算机，224.0.0.2代表子网上的所有路由器。另外，多播ip地址只可作为目的地址，而且不能生成关于多播地址的差错报文。在上几节分析icmp协议时，代码在接收icmp echo request包后，只有允许对多播地址的请求包的回复时才会对多播地址进行回复，linux中默认是不回复多播echo请求的，只有用户强制配置回复后，才会对多播echo请求进行回复。

IGMP的mac地址为01-00-5e-xx-xx-xx，其中后23bits是ip地址的低23bits。从这也说明了只要知道一个多播ip地址，即可换算出其mac地址，不需要通过arp请求获取mac地址。

在具体实现功能时，又分为IGMP SNOOPING与IGMP PROXY两种。

对于IGMP SNOOPING这是在二层实现组播数据限制的一个功能。对于一个路由器或者2层switch，当lan层的一个端口发送一个IGMP report报文加入一个组播组后，如果没有开启IGMP SNOOPING，则数据会flood到所有lan側端口，这样会增加网络负载。如果开启了IGMP SNOOPING，路由器或者2层switch就会分析IGMP报文，为端口和IGMP组播组地址建立映射关系，这样下行的组播流数据就只会转发到加入组播组的端口，而不会flood到所有桥端口。

对于IGMP PROXY，主要是拦截lan側pc发送的igmp报文，其在wan側作为客户端相应上行路由的查询操作，而在lan側则作为服务端定期发送查询报文。

当lan側加入的组播组在IGMP PROXY设备上没有相应的组播路由时，才会给上层发送组播加入报文，当lan側加入的组播组在IGMP PROXY设备上已经存在时，则无需再将加入报文转发出去。这样不仅能够达到有效抑制二层组播泛滥的问题，且能更有效的获取和控制用户信息，降低网络负载。

二、IGMP的格式

IGMP V1

a)成员关系查询

Version	Type	Un used	CheckSum
Multicast ip address

Version：1

Type：0x11

Multicast ipaddress：设置为0，因为其只支持通用查询

b)成员关系报告

Version	Type	Un used	CheckSum
Multicast ip address

Version：1

Type:0x12

Multicast ip address:要加入的组播组地址

在IGMP V1中，没有专门定义离开组播组的报文，所以组播组路由器是基于超时的机制来发现没有成员的组播组的。

IGMPV2

a)成员关系查询

TYPE（0x11）	Max Resp Time	CheckSum
Multicast ip address

MaxResp Time：最大回复时间，对于成员关系查询报文，需要设置该时间，组播组成员收到成员关系查询后，会根据该值来确定回复时间。

有两种成员关系查询报文：通用成员关系查询与特定组成员关系查询。

对于通用成员关系查询，需要将Multicastip address设置为0；对于特定组成员关系查询，需要将Multicast ip address值设置为要查询的组播组地址。

其中ip头部中的目的地址为224.0.0.1或者要查询的组播组地址

b)成员关系报告

TYPE（0x16）	Max Resp Time	CheckSum
Multicast ip address

MaxResp Time：最大回复时间，此处设置为0。

需要将Multicastip address值设置为加入的组播组地址。

c）离开组消息

TYPE（0x17）	Max Resp Time	CheckSum
Multicast ip address

MaxResp Time：最大回复时间，此处设置为0。

需要将Multicastip address值设置为离开的组播组地址。其中ip头中的目的地址设置为224.0.0.2或者要离开的组播组地址

查询器机制：共享网段上组播路由器的选举机制：同一网段上有多个路由器时，具有最新ip地址的组播路由器充当查询器。

IGMP V3

其在继承了v1、v2的基础上，增加了以下功能：

1） 支持源过滤

2） 查询报文中的最大查询响应时间增加

3） 增加了对特定源组的查询

a) 成员关系查询

TYPE（0x11）	RESP CODE	CheckSum
Multicast ip address
RES	S	QRV	QQIC	源地址数
源地址1
源地址2
源地址3

RESP CODE：最大响应时间

Multicast ip address：群组地址

RES：保留

S：禁止路由器处理位

QRV：发送方发送该报文的次数（QRV-1次）

QQIC：查询报文发送间隔时间

源地址数：记录源地址的数量，用于增加的特定源组查询

b)成员关系报告

TYPE（0x22）	保留	CheckSum
保留
保留	群组记录数
群组1
群组2
群组3

群组的格式如下：

记录类型	0	源地址数
多播地址
源地址1
源地址2
源地址3
。。。 源地址3

记录类型：

1 MODE_IS_INCLUDE

2 MODE_IS_EXCLUDE

3 CHANGE_TO_INCLUDE_MODE

4 CHANGE_TO_EXCLUDE_MODE

5 ALLOW_NEW_SOURCE

6 BLOCK_OLD_SOURCE

其ip头部中的目的地址为224.0.0.22

至此完成IGMP协议格式的分析，明天开始分析LINUX IGMP SNOOPING实现