IGMPv1,v2,v3总结

 本章主要阐述IGMPv1,v2,v3的数据包格式与版本区别
IGMP 是Internet Group Management Protocol（互联网组管理协议）的简称。它是TCP/IP 协议族中负责IP 组播成员管理的协议
IGMP通过Query/Report报文维护路由器与用户之间的关系，Query报文默认60s发送一次，默认超时时间为120s（下发Query之后的120s内如果没有收到Report消息，则会删除关于该组的组播路由）

在本文的开头介绍一下前几个常用的保留组播地址的作用

224.0.0.1        所有主机，路由器

224.0.0.2        所有路由器

224.0.0.4        所有 DVMRP路由器

224.0.0.5        OSPF中DR或BDR发送更新与获取更新时所发送的地址

224.0.0.6        DRother向DR，BDR发送更新时所使用的地址

224.0.0.9        RIPv2更新地址

224.0.0.10       EIGRP使用地址

IGMPv1：周期性发送Query包，静默离组，由DR同时担任转发者与查询者

以下将介绍IGMPv1的特性与数据包格式

0                   1                   2                   3

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1

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|Version| Type  |    Unused     |            Checksum         |

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|                          Group Address                      |

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Version---代表IGMP版本号

Type---为1代表Query主机查询，为2代表Query主机响应

Unused---未使用

Checksum---校验和

Group Address：如果是Query则为0.0.0.0，Report包则为用户希望加入的组地址

以下是使用Wireshark抓取的Query包与Report包，先介绍Query包，再介绍Report包



IGMP（2）：IGMPv2版本

Source：发出该报文的源

Destination（224.0.0.1）：发向所有的主机

Max Resp Time：代表主机必须在10秒内给予Report的回应

Multicast Address（0.0.0.0）：因为发送的是查询报文，让用户将想加入的组填写在Report的回包当中

以下介绍Report包



Source：发送该数据包的主机

Destination（224.123.123.123）：这里填写224.123.123.123而不填写224.0.0.2的原因是：当路由器向下发送了Query之后，目的是确认自己有没有组成员，当收到一个Report包时，路由器就已经知道自己有组成员，那也就不需要知道其他人的存在了，与此同时，这个网络中属于224.123.123.123这个组的主机也会知道，这个组里还有其他的成员，当主机收到这到来自其他主机关于这个组的Report报文之后，它将抑制自己即将发送的Report报文

Multicast Address（224.123.123.123）：告诉路由器1.1.1.2这台主机属于哪个组

IGMPv1

1.静默离组

（1）当一个组成员不在需要组流量后，会默默的断开连接，而不会给路由器发送任何信息，这就有了一个弊端，也就是，如果网络中最后一台主机离线，路由器并没有办法知道主机下线，所以路由器会继续转发组播流量，直到180秒后，才切断组播流量的转发，在IGMPv2中，增加了离组消息

2.DR同时担任转发者与查询者

（1）在这样的一个多路访问的网络中，R1和R2将比较IP地址，IP地址较大的那个选为DR，查询与转发的工作都由R2来完成，这样也就加大了网络的负担，很不均衡，所以在IGMPv2中，增加了查询者的选举

IGMPv2比IGMPv1增加了查询者选举机制和离开组机制

IGMPv2

1.查询者选举机制

（1）在一段多路访问的网络中，所有路由器在初始情况下都认为自己是查询者，并向网络中的所有主机发送IGMP组查询

（2）本地网络中的其他路由器收到该查询报文后，将自己的接口地址与数据包中的源地址进行比较，比较之后，IP地址最小的成为查询者，其他路由器成为非查询者

（3）所有非查询者都会有一个计时器，在定时器所规定的范围内没有收到查询者发出的查询包，则认为查询者失效，并开始重新选举查询者，相反，如果收到查询者发出的查询报文，则重置计时器

2.离开组机制

（1）当一台主机要离开这个组时，会向224.0.0.2（全体路由器）发送离开组（Leave Group）报文

（2）当路由器收到该报文后，会向主机离开的那个组发送一个特定组查询报文，会发送2个，每个包最大响应时间为1s，成员收到该报文之后，必须在1秒内做出回应

（3）如果在最大响应时间内收到了该组播组成员发送的Report报文，查询者将会继续维持该组与组成员的关系，如果没有收到Report消息，则不再维护这个组播组与成员的关系

以下介绍离组报文与特定组查询报文的数据包内容，先看离组报文



Type（0x17）为离组报文类型

Multicast Address（224.123.123.123）：代表要离开的组号

      以下是特定组查询的数据包内容



Max Rsep Time（最大响应时间）：1s

Multicast Address（224.123.123.123）：向这个组查询这个组是否还存在用户

IGMPv3

       IGMPv3兼容v1，v2，更进一步的提升了主机控制能力，增强了查询和报告报文的功能

主机控制能力的增强

       （1）IGMPv3增加了针对组播源的过滤模式（Include/Exclude），使主机加入某个组时，可以明确的要求接收或拒绝来自某个特定组播源的组播信息

       （2）如果要求只接收来自组播源S1、S2的组播信息，则可以在报文中标记Include Souces（S1、S2……）

       （3）如果要求拒绝接收来自组播源S1、S2的组播信息，则气报告报文中可以标记Exclude Sources（S1、S2……）

指定源组的组播流路经



如上图所示，网络中存在Source 1（S1）和Source 2（S2）两个组播源，均向组播组G发送组播报文。Host B仅对从Source 1 发往G的信息感兴趣，而对来自Source 2 的信息没有兴趣。
 
如果主机与路由器之间运行的是IGMPv1或IGMPv2，Host B 加入组播组G时无法对组播源进行选择，因此无论Host B 是否需要，来自Source1 和Source 2 的组播信息都将传递给Host B。

当主机与路由器之间运行了IGMPv3之后，Host B 就可以要求只接收来自Source 1、发往G 的组播信息（S1，G），或要求拒绝来自Source 2、发往G 的组播信息（S2，G），这样就只有来自Source 1 的组播信息才能传递给Host B 了。

查询和报告报文功能的增强
1.携带源地址的查询报文
IGMPv3 不仅支持IGMPv1 的普遍组查询和IGMPv2 的特定组查询，而且还增加了对特定源组查询的支持：
（1）普遍组查询报文中，既不携带组地址，也不携带源地址；
（2）特定组查询报文中，携带组地址，但不携带源地址；
（3）特定源组查询报文中，既携带组地址，还携带一个或多个源地址。
2.包含多组记录的报告报文
IGMPv3 报告报文的目的地址为224.0.0.22，可以携带一个或多个组记录。在每个组记录中，包含有组播组地址和组播源地址列表。组记录可以分为多种类型，如下：
（1）IS_IN：表示组播组与组播源列表之间的过滤模式为INCLUDE，即只接收从指定组播源列表发往该组播组的组播数据。
（2）IS_EX：表示组播组与组播源列表之间的过滤模式为EXCLUDE，即只接收从指定组播源列表之外的组播源发往该组播组的组播数据。
（3）TO_IN：表示组播组与组播源列表之间的过滤模式由EXCLUDE 转变为INCLUDE。
（4）TO_EX：表示组播组与组播源列表之间的过滤模式由INCLUDE 转变为EXCLUDE。
（5）ALLOW：表示在现有状态的基础上，还希望从某些组播源接收组播数据。如果当前的对应关系为INCLUDE，则向现有组播源列表中添加这些组播源；如果当前的对应关系为EXCLUDE，则从现有组播源列表中删除这些组播源。
（6）BLOCK：表示在现有状态的基础上，不再希望从某些组播源接收组播数据。如果当前的对应关系为INCLUDE，则从现有组播源列表中删除这些组播源；如果当前的对应关系为EXCLUDE，则向现有组播源列表中添加这些组播源