交换机如何处理组播

在网络中，存在着三种发送报文的方式：单播、广播、组播。数据采用单播（Unicast）方式传输时，服务器会为每一个接收者单独传输一份信息，如果有多个接收者存在，网络上就会重复地传输多份相同内容的信息，这样将会大量占用网络资源。数据采用广播（Broadcast）方式传输时，系统会把信息一次性的传送给网络中的所有用户，不管他们是否需要，任何用户都会接收到广播来的信息。

工具/原料

Cisco

组播概述

1、 当前，诸如视频会议和视频点播等单点发送、多点接收的多媒体业务正在成为信息传送的重要组成部分。在一点发送多点接收的前提下，单播方式适合用户较少的网络，而广播方式适合用户稠密的网络，当网络中需求某信息的用户量不确定时，单播和广播方式效率很低。这时组播（multicast）应运而生，它实现了网络中单点到多点的高效数据传送，能够节约大量网络带宽，降低网络负载。组播传输信息的方式如图所示。

2、组播MAC地址：以太网传输单播IP报文的时候，目的MAC地址使用的是接收者的MAC地址。但是在传输组播报文时，传输目标不再是一个具体的接收者，而是一个成员不确定的组，所以需要使用组播MAC地址作为目的地址，组播MAC地址是一个逻辑的MAC地址。IANA规定，组播MAC地址的高24bit位是以01-00-5E开头，低23bit为组播IP地址的低23bit，映射关系如图所示：

IGMP侦听

1、 网络中的主机通过发送IGMP（Internet Group Management Protocol，互联网组管理协议）报文向临近的路由器申请加入（或离开）组播组，当上层路由设备将组播数据转发下来后，交换机负责将组播数据转发给主机。IGMP侦听（IGMP Snooping）是组播约束机制，交换机用他来完成组播组的动态注册，运行IGMP侦听的交换机通过侦听和分析主机与组播路由器之间交互的IGMP报文来管理和控制组播组，从而可以有效抑制组播数据在网络中扩散。

IGMP侦听的工作过程

1、 交换机侦听用户主机与路由器之间的交互IGMP报文，跟踪组播信息及其申请的端口。当交换机侦听到膈套甘勰主机向路由器发出报告报文（IGMP Report）时，交换机便把该端口加入组播地址表中；当交换机侦听到主机发送的离开报文（IGMP Leave）时，路由器会发送该端口的特定组查询报文（Group-Specific Query），若还有其它主机需要该组播，则将回应报告报文，若路由器收不到任何主机的回应，交换机便把该端口从组播地址表中删除。路由器会定时发查询报文（IGMP Query），交换机收到查询报文后，如果在一定的时间段内没有收到主机的报告报文，便把该端口从组播表中删除。

处理组播过程

1、 许多以太网交换机处理组播流量，就像播放流量一样。当组播数据包到达这样一个桥接器/交换机时，它将数据包转发到所有活动接口，从而有效地充斥着网络。这确保所有客户端接收组播数据，但是具有每个LAN段承载所有组播流量的缺点，即使直接连接的客户端不需要数据。当考虑组播流量时，这减轻了切换的大部分优点。 图：来自F的组播流量被传递到所有输出接口（端口）

3、 通过组播过滤。多播流量表F只转发给那些希望接收组播数据包的连接设备的接口。在这种情况下，只有E和H.

4、 在处理多播流量的网桥/交换机中，一定程度的组播过滤是非常需要的。这些过程允许设备选择性地将组播数据包转发给注册对应组播组地址的兴趣的主机。没有添加这样的过程，二级网桥/交换机被强制向所有连接的局域网广播组播数据包。虽然手动配置可能足够应用程序，如组播文件传输或组播分发给网络新闻/ Web缓存客户端。对于大多数组播应用，推荐使用两种动态方案之一。