IGMPスヌーピングを使用したローカルネットワークでのマルチキャストトラフィック送信の最適化

みなさんこんにちは！ 今日は、ローカル企業ネットワークでのマルチキャストトラフィック送信のトピック、つまりスイッチでのIGMPスヌーピングテクノロジーの操作に触れたいと思います。 過去1週間に、この技術に関する質問で数人の人が私に近づいてきました。 そして、私はこの技術を説明する短い記事を準備することにしました。 しかし、準備の過程で、書きたいことがあるので、簡潔さはここでは得られないことがわかりました。 IGMPスヌーピングの問題に興味がある場合は、catにようこそ。



多くの場合、企業ネットワークのL2ドメイン内でマルチキャストトラフィックがどのように送信されるかについてはあまり考えていません。 マルチキャストトラフィック（別名「マルチキャストトラフィック」）は、特定のデバイスグループにデータを転送するように設計されていることを思い出してください。 デフォルトでは、スイッチはマルチキャストトラフィックをブロードキャスト（ブロードキャスト）として送信します。 すべてのポートに例外なく。 これは、マルチキャストパケットでは、ネットワーク上の誰にも属さない特別に形成されたアドレスが受信者のMACアドレスとして使用されるためです。 マルチキャストトラフィックがあまりない場合、これにより大きな問題は発生せず、ほとんどの場合、管理者は送信を最適化するための手段を講じません。 そのようなトラフィックが多数ある場合、または単にネットワークを「くし」したい場合、タスクはその配信を制限することです。 ここで、データリンクレベルでマルチキャストトラフィックの送信を最適化するためのさまざまな技術（IGMPスヌーピング、CGMPなど）が助けになります。 最も一般的なマルチベンダーテクノロジーは、IGMPスヌーピングです。 IGMPスヌーピングは、多くのデバイスでデフォルトで有効になっています。 たとえば、これはCiscoスイッチに当てはまります。 しかし、よくあることですが、すべての場合にボックスから幸福を得ることができません。 IGMPスヌーピングを有効にしても、必ずしも意図した結果が得られるわけではなく、何らかの理由でマルチキャストトラフィックが何らかの理由ですべてのポートから流れ続けます。 それをすべて把握してみましょう。



略語IGMPから始めます。 特定のマルチキャストトラフィックを受信したいネットワーク上にデバイスが表示されると、このデバイスはIGMP（インターネットグループ管理プロトコル）プロトコルを使用してその要求を報告することをすべて知っています。 多くのデバイスはデフォルトでIGMPバージョン2を使用しますが、最も単純な場合のこのプロトコルでのメッセージングは​​次のとおりです。

1. デバイスは、マルチキャストトラフィックの受信を決定すると、 IGMPメンバーシップレポートメッセージ（以降IGMPレポート）で要求を送信します。 デバイスが受信したい内容を正確に示します。 要求されたマルチキャストグループのアドレスは、宛先IPアドレスとして指定されます。 このメッセージは、主に最も近いルーターを対象としています。 結局のところ、ローカルセグメントとネットワークの残りの部分との間のトラフィックの転送を担当するのは彼です。
   
   
   
   
2. このようなメッセージを受信すると、ルーターは要求されたマルチキャストトラフィックをこのネットワークセグメントにブロードキャストし始めます。 もちろん、ルーター自体がマルチキャストトラフィックの送信に参加し、必要なトラフィックを受信する場合、これが発生します。
   
   
   
   
3. ネットワーク上にまだマルチキャストトラフィック受信者がいることを確認するために、ルーターは定期的にIGMP General Membership Queryメッセージ（以降IGMP General Query）を送信します。 結局のところ、誰もまだそこにいない場合、なぜ誰も必要としないトラフィックでネットワークのこのセグメントを無駄に「詰まらせる」。
   
   
   
   
4. IGMP General Queryへの応答で、ルーターはIGMPレポートメッセージを受信します。 通常、マルチキャストトラフィックの受信者の1人によって送信されます。 このメッセージを聞いた残りの人は、各グループに1回の確認で十分なので、単純に黙っています。 ルーターに応答するユーザーの選択は、レポート抑制メカニズムによって実装されます。
   
   
   
   
   レポート抑制

   ネットワークに多数のマルチキャストトラフィックの受信者がいる場合、IGMP General Queryへの応答は、十分な数のIGMPレポートメッセージを生成できます。 ルータはそのようなメッセージを1つだけ受信する必要があるため、次の最適化メカニズムが使用されます。 IGMP General Queryメッセージは、ルーターが応答を待つ最大応答時間（MRT）を示します。 IGMP General Queryを受信したクライアントは、0からMRTまでの任意のタイマー値を選択します。 選択したタイマーが切れるとすぐに、クライアントはIGMPレポートメッセージを送信します。 これは、クライアントが以前に他の受信者からIGMPレポートを受信して​​いない場合にのみ発生します。
   
   
   
5. デバイスが特定のグループのマルチキャストトラフィックを受信する必要がなくなると、 IGMP Leaveメッセージを送信します。
   
   
   
   
6. ルーターは、 IGMPメンバーシップグループ固有クエリ （以降IGMPグループ固有クエリ）メッセージで応答し、ネットワーク上にこのグループのトラフィックを受信するデバイスがあるかどうかを指定します。 通常、ルーターはこれらのメッセージのうち2つを送信します。 ネットワーク上にそのようなデバイスがある場合、それらは応答します。 そうでない場合、ルーターはローカルネットワークセグメントへのトラフィックのブロードキャストを停止します。

IGMPプロトコルの動作、および一般的なマルチキャストトラフィックの詳細については、たとえば、 最小のネットワークに関する一連の記事で読むことができます。



すべてのIGMPメッセージはスイッチを通過するため、彼はメッセージを分析して、マルチキャストトラフィックの受信者がどのポートにあるかを判断できます。 そして、この情報に基づいて、必要な場所にのみトラフィックを送信します。 実際、これはまさにIGMPスヌーピング技術が行うことです。



ネットワーク機器の異なるメーカーによるIGMPスヌーピングの実装は、微妙な違いがあります。 しかし、一般的に、作業のスキームは似ています。 シスコスイッチの例での作業を検討することを一般的な用語で提案します。 次に、プロセス全体をさらに詳しく見ていきます。

1. スイッチが最初に行うことは、ルーターの場所を決定することです。 これを行うために、彼はネットワーク上のIGMP General Query、PIM、DVMRPなどのメッセージをリッスンします。
   
   
   
   
2. デバイスは、このマルチキャストトラフィックまたはそのマルチキャストトラフィックを受信する場合、 IGMPレポートを送信します。 このメッセージはスイッチをインターセプトします。 それから、スイッチは次の情報を受け取ります：特定のポートの後ろにあるそのようなMACアドレスのデバイスはそのようなマルチキャストグループからのトラフィックを受け取りたいと思います。 さらに、マルチキャストグループを識別するスイッチの場合、最初に重要なのはこのグループのIPアドレスではなく（マルチキャストグループのIPアドレスは224.0.0.0-239.255.255.255の範囲内）、そのMACアドレスです。 スイッチがリンクレベルでアドレス指定を使用する方が簡単です。 知っているように、MACアドレスは、マルチキャストグループのIPアドレスから特定のルールに従って形成されます。 この情報はすべて、スイッチのMACアドレステーブルに入力されます。
   
   
   
   次に、スイッチは、デバイスからルーターに受信したものと同じ情報を含むIGMPレポートを送信します。
   
   
   
   
3. IGMPレポートメッセージを受信すると、ルーターはマルチキャストトラフィックの送信を開始します。 ただし、スイッチは受信したいデバイスの場所を認識しているため、特定のポートにのみトラフィックを中継します。 これで、MACアドレステーブルに、特定のポートを調べるマルチキャストグループのMACアドレスを持つエントリがあります。
   
   
   
   
4. ルーターは定期的にIGMP General Queryをネットワークに送信します。 スイッチはすべてのポートを介して送信します。
   
   
   
   
5. IGMP General Queryを受信すると、デバイスはIGMPレポートメッセージで応答します。 スイッチはそれを傍受し、ルータにのみ送信します。 マルチキャストトラフィックの他の受信者は、このメッセージを受信しません。 したがって、彼らはIGMP Reportで応答します。 したがって、レポート抑制メカニズムの動作が中断されます。 これは、マルチキャストトラフィックのすべての受信者を識別するために必要です。 そうでない場合、クライアントは別の人からIGMPレポートを聞いて、答える必要がないと判断し、スイッチは自分の存在を認識しません。 すべてのIGMPレポートから受信すると、スイッチはレコードを更新します。 すべてのIGMPレポートメッセージをルーターに送信することは意味がないため、1つだけが送信されます（最初のメッセージ）。
   
   
   
   
6. デバイスが特定のマルチキャストグループのトラフィックの受信を停止することを決定した場合、 IGMP Leaveメッセージを送信します。 スイッチは、通常どおり、インターセプトします。
   
   
   
   
7. 最初に、スイッチは同じポート（IGMP Leaveメッセージの送信元）の背後に他のマルチキャストトラフィック受信者がいるかどうかを確認します。 実際、別のスイッチをこのポートに接続できます。 これを行うには、IGMPグループ固有のクエリメッセージを送信します。 応答がない場合、スイッチはこのポートからマルチキャストグループのMACアドレスを削除するだけです。 応答が受信されると、このポートを介してトラフィックを送信し続けます。
   
   
   
   
8. 次に、スイッチは、このグループの他のマルチキャストトラフィック受信者が他のポートの背後にあるかどうかを確認します。 これを行うには、彼は単にMACアドレステーブルを調べます。
   
   
   
   
   • そのような受信者がいる場合、スイッチは他に何もしません。 IGMP Leaveメッセージをルーターの側に送信することは意味がありません。
     
     
     
     
   • これがこのマルチキャストグループの最後の受信者である場合、スイッチはIGMP Leaveメッセージをルーターに送信します。
   
   
   
   
   
9. IGMP Leaveメッセージを受信すると、ルータはIGMPグループ固有のクエリメッセージを送信し、スイッチはそのメッセージをすべてのポートを介して送信します。 もちろん、誰も応答せず、ルーターはこのグループのトラフィックの送信を停止します。

したがって、一般的には、理論的基礎を分析しました。 実際にどのように見えるか見てみましょう。 ネットワークトポロジは次のようになります。











ストリーミングマルチキャストトラフィックのソースとレシーバーは、VLCメディアプレーヤー（以降VLCプレーヤー）を介して実装されます。



IGMPスヌーピングは無効で、マルチキャストトラフィックのソースは別のネットワークにあります



まず、IGMPスヌーピングテクノロジーを使用しないマルチキャストトラフィックの送信を検討します。 最初に、IGMPスヌーピングをオフにします。 思い出してください、シスコの機器ではデフォルトで有効になっています：

cbs-sw-2960x#conf t cbs-sw-2960x(config)#no ip igmp snooping cbs-sw-2960x(config)#exit cbs-sw-2960x# cbs-sw-2960x#sh ip igmp snooping Global IGMP Snooping configuration: ------------------------------------------- IGMP snooping : Disabled
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

ルーターで、マルチキャストトラフィックのルーティングをオンにし、マルチキャストトラフィックPIM（Protocol Independent Multicast）をデンスモードでルーティングするためのプロトコルを実行します。 私たちは政権を気にしません。 主なことは、ルーターが必要なインターフェイスでIGMPを起動し、それ自体を介したマルチキャストトラフィックの送信を保証することです。



ソースで、ストリーミングトラフィックモードでVLCプレーヤーをオンにします。 これがマルチキャストトラフィックのソースになります。 グループアドレスとして230.255.0.1を使用します。 オーディオのみがネットワークを介して送信されます。 転送されたコンポジションとして、Adele Rolling in the Deepを選択します。 瞬間は重要です。なぜなら、ネットワーク上で送信するのが最適だからです（事実確認済み）。





次に、クライアントで、グループ230.255.0.1のストリーミングオーディオを受信するモードでVLCプレーヤーをオンにします。





マルチキャストトラフィックの進行状況をすぐに確認できます。 私たちの場合、これらはトランスポートレベルでUDPプロトコルを使用するストリーミングパケットです。











ダンプは、受信者がトラフィックを要求（IGMPレポートメッセージを送信）し、ルーターが必要なマルチキャストトラフィックのネットワークへのブロードキャストをすぐに開始したことを示しています。 2つの完全なIGMPレポートメッセージがあります。 どうやら、2番目のVLCプレーヤーが忠実に送信します。 1つのメッセージで十分です。



ルーター上のマルチキャストトラフィックのルーティングテーブルを確認します。 エントリが表示され、トラフィックの発信元と場所を示します。

 cbs-rtr-4000#sh ip mroute IP Multicast Routing Table Flags: D - Dense, S - Sparse, B - Bidir Group, s - SSM Group, C - Connected, L - Local, P - Pruned, R - RP-bit set, F - Register flag, T - SPT-bit set, J - Join SPT, M - MSDP created entry, E - Extranet, X - Proxy Join Timer Running, A - Candidate for MSDP Advertisement, U - URD, I - Received Source Specific Host Report, Z - Multicast Tunnel, z - MDT-data group sender, Y - Joined MDT-data group, y - Sending to MDT-data group, G - Received BGP C-Mroute, g - Sent BGP C-Mroute, N - Received BGP Shared-Tree Prune, n - BGP C-Mroute suppressed, Q - Received BGP SA Route, q - Sent BGP SA Route, V - RD & Vector, v - Vector, p - PIM Joins on route, x - VxLAN group Outgoing interface flags: H - Hardware switched, A - Assert winner, p - PIM Join Timers: Uptime/Expires Interface state: Interface, Next-Hop or VCD, State/Mode (*, 230.255.0.1), 00:29:20/stopped, RP 0.0.0.0, flags: DC Incoming interface: Null, RPF nbr 0.0.0.0 Outgoing interface list: GigabitEthernet0/0/1.115, Forward/Dense, 00:29:20/stopped (172.17.16.11, 230.255.0.1), 00:03:27/00:02:32, flags: T Incoming interface: GigabitEthernet0/0/1.116, RPF nbr 0.0.0.0 Outgoing interface list: GigabitEthernet0/0/1.115, Forward/Dense, 00:03:27/stopped
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

マルチキャストトラフィックのソースはホスト172.17.16.11であることがわかります。 同時に、受信者はGigabitEthernet0 / 0 / 1.115インターフェイスの背後にいます。 ルーターは、トラフィックの送信先のみを記憶します。 受信者自体のベースは維持しません（このような機会はIGMPv3で利用可能です）。



IGMPメッセージでフィルタリングされたクライアントのトラフィックダンプを見てみましょう。

1. VLCプレーヤーの[ 再生 ]ボタンを押すと、コンピューターはIGMPレポートメッセージを送信して、グループ230.255.0.1のマルチキャストトラフィックの受信を要求します。 既に述べたように、彼はそのようなメッセージを2つ送信します。
   
   
   
   このメッセージを受信すると、ルーターはローカルネットワークへのマルチキャストトラフィックのブロードキャスト（オーディオのストリーミング）を開始し、クライアントでネットワーク経由で送信される音楽を聞き始めます。
   
   
   
   
2. 定期的（60秒ごと）に、ルーターはIGMP General Queryメッセージを送信します。
   
   
   
   
3. コンピュータは、IGMPレポートを反対方向にグループ230.255.0.1に送信することにより、このメッセージに応答します。
   
   
   
   
4. VLCプレーヤーの「停止」ボタンを押すと、コンピューターは、グループ230.255.0.1のマルチキャストトラフィックを受信したくないというIGMP Leaveメッセージを送信します。
   
   
   
   
5. ルータは、IGMP Leaveに応答して、230.255.0.1のIGMP Group-Specific Queryメッセージを送信します。 彼は、このネットワークセグメントに他の受信者がいるかどうかを理解したいと考えています。 ちょうど1秒後、ルーターはIGMPグループ固有のクエリメッセージを繰り返し送信します。 そして、1秒後に、単一のIGMPレポートを受信せずに、このネットワークセグメントへのマルチキャストトラフィックの送信を停止します。
   
   
   
   
6. 定期的に、ルーターはIGMP General Queryメッセージを送信し続けます。 しかし、私たちのコンピューターはもはや何かを受け取ることに興味がないので、何も答えません。

IGMPスヌーピングはスイッチでオフになっているため、少なくとも1人の受信者がいる間、すべてのマルチキャストトラフィックがVLANのすべてのポートに送信（フラッディング）されます。 受信者がなくなると、ルーターはこのネットワークセグメントへのトラフィックの送信を直ちに停止します。









同じネットワークセグメントのコンピューターからのトラフィックをダンプしますが、ストリーミングトラフィックの受信には関与しません。









同じことがすべてのIGMPメッセージにも当てはまります。 それらは例外なくすべてのポートに送信されます。 これらはすべて、マルチキャストアドレスが受信者アドレスとして使用されるため、これは絶対に論理的です。



IGMPスヌーピングが有効になっており、マルチキャストトラフィックのソースが別のネットワーク上にある



次に、スイッチでIGMPスヌーピングが有効になっている状況に進みましょう。 Cisco 2960xでIGMPスヌーピングを起動します。

 cbs-sw-2960x(config)#ip igmp snooping cbs-sw-2960x(config)#exit cbs-sw-2960x# cbs-sw-2960x#sh ip igmp snooping Global IGMP Snooping configuration: ------------------------------------------- IGMP snooping : Enabled
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

最初に、スイッチがルーターを検出できたかどうかを確認します。 思い出すと、これはIGMPスヌーピングタスクリストの最初の項目です。

 cbs-sw-2960x#sh ip igmp snooping mrouter Vlan ports ---- ----- 115 Gi1/0/19(dynamic)
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

ポートGi1 / 0/19の後ろにルーターが隠れていることがわかります。 前に説明したように、スイッチはネットワーク上のパケットの存在を監視し、ルーターの存在を示します。 2960xの場合、スイッチはIGMP General Query、PIM、またはDVMRPパケットを待ちます。

 Sep 17:39:39 MSK: IGMPSN: router: PIMV2 Hello packet received in 115 Sep 17:39:39 MSK: IGMPSN: router: Is not a router port on Vlan 115, port Gi1/0/19 Sep 17:39:39 MSK: IGMPSN: router: Is not a router port on Vlan 115, port Gi1/0/19 Sep 17:39:39 MSK: IGMPQR: vlan_id 115: querier/multicast router detected on port Gi1/0/19 in Disabled state Sep 17:39:39 MSK: IGMPSN: router: Created router port on Vlan 115, port Gi1/0/19 Sep 17:39:39 MSK: IGMPSN: mgt: Reverting flood mode to only multicast router ports for Vlan 115. Sep 17:39:39 MSK: IGMPSN: Adding router port Gi1/0/19 to all GCEs in Vlan 115 Sep 17:39:39 MSK: IGMPSN: added rport Gi1/0/19 on Vlan 115 Sep 17:39:39 MSK: IGMPSN: router: Learning port: Gi1/0/19 as rport on Vlan 115
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

スイッチは、ポートGi1 / 0/19のルーターからPIMV2 Helloメッセージを受信し、それに関する情報を自身に追加しました。



ストリーミングオーディオブロードキャストを再び開始し、ルーター上にあるものを確認します。

 (*, 230.255.0.1), 00:00:12/stopped, RP 0.0.0.0, flags: DP Incoming interface: Null, RPF nbr 0.0.0.0 Outgoing interface list: Null (172.17.16.11, 230.255.0.1), 00:00:12/00:02:47, flags: PT Incoming interface: GigabitEthernet0/0/1.116, RPF nbr 0.0.0.0 Outgoing interface list: Null
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

トラフィックソースが表示されました-172.17.16.11。 行：発信インターフェイスリスト：Nullで証明されているように、まだ受信者はいません。



VLCクライアントを起動し、[再生]ボタンをクリックして音楽をお楽しみください。 並行して、Wiresharkを見て、マルチキャストストリーミングパケットがどのように進むかを確認します。









今から楽しい部分です。 レシーバースイッチとスイッチルーターのジャンクションでIGMPメッセージを分析します。



主な手順を見ていきましょう。



1. VLCプレーヤーの[ 再生 ]ボタンをクリックした後、コンピューターはIGMPレポートメッセージを送信して、グループ230.255.0.1のマルチキャストトラフィックの受信を要求します。









ご注意 受取人の荷物



スイッチがIGMPレポートメッセージを受信すると、ポートの背後にMACアドレス01：00：5e：7f：00のグループのトラフィックレシーバーがあるという情報を入力します（この例ではGE0 / 0/15です） ：01。

備考 スイッチでこのMACアドレスのレコードを見つけることはできません。 標準出力「show mac address-table」など、どこにも表示されません。

2. IGMPレポートはルーターに送信されます。 メッセージ自体を見ると、これがPCからの元のメッセージであることがわかります。 スイッチは単にルーターが接続されているポートにそれを転送しました：









ご注意 ルーター上のパケット。 下線付きのMACアドレスはPCに属します



グループ230.255.0.1のトラフィックを受信して​​いたスイッチに既にクライアントが存在した場合、スイッチはポート（GE0 / 0/15）を介してトラフィックのブロードキャストを開始し、それ以上何もしません。 スイッチはすでに必要なトラフィックを持っているため、これは論理的です。トラフィックは単に別のポートでラップする必要があります。 しかし、この例では、このクライアントが最初です。



3.ルーターは、ローカルネットワークへのストリーミングトラフィックのブロードキャストを開始します。









ご注意 ルーター上のパケット



4.スイッチは、PCが接続されているGE0 / 0/15ポートにトラフィックを転送します。









ご注意 受取人の荷物



5.コンピューターは、マルチキャストトラフィックの2番目の要求（VLCプレーヤーでIGMPサポートを実装する仕様）を送信します。









ご注意 受取人の荷物



スイッチは通常の動作にあまり適合しないため、スイッチはこのメッセージをリセットします。 この点で、ルーターでは表示されなくなりました。



6.定期的に、ルーターはIGMP General Queryメッセージを送信します。



7.スイッチはそれらを変更せずにすべてのポートに変換します。









ご注意 受信者のパケット。 下線付きのMACアドレスはルーターに属します。



8.コンピューターは、IGMPレポートをグループ230.255.0.1に反対方向に送信することにより、このメッセージに応答します。



9.スイッチは、最初に受信したIGMPレポートメッセージ（この例では、コンピューターからのメッセージが最初のメッセージ）をルーターに転送します。









ご注意 ルーター上のパケット。 下線付きのMACアドレスは受信者に属します。



スイッチは、最初のIGMPレポートメッセージを受信すると、それをルーターにのみ転送します。 このメッセージは、IGMPスヌーピングのない通常の作業スキームとは異なり、他の受信者には送信されません。 つまり レポート抑制メカニズムが壊れています。 したがって、各受信者は、IGMP General Queryに応答して、IGMPレポートメッセージを送信する必要があります。 このようなメッセージを受信すると、スイッチはマルチキャストトラフィックの受信者と内部ポートを一致させるためにベースを更新します。



10. VLCプレーヤーの「停止」ボタンを押します。 コンピューターは、グループ230.255.0.1のマルチキャストトラフィックを受信したくないというIGMP Leaveメッセージを送信します。









ご注意 受取人の荷物



11.グループ230.255.0.1のIGMP Group-Specific Queryメッセージがコンピューターに送信されます。 展開すると、スイッチがこのメッセージを送信したことがわかります。









ご注意 受信者のパケット。 下線付きのMACアドレスはスイッチに属します。 この場合、スイッチは送信側のIPアドレス172.17.15.1を使用しました（これはルーターのアドレスです）



つまり IGMP Leaveメッセージを受信すると、スイッチはこのポートに他のデバイスがグループ230.255.0.1のマルチキャストトラフィックを受信するかどうかを確認します。



スイッチはルータに何も送信しません。 これまでのところ、マルチキャストトラフィックを使用して何かを行う必要があるかどうかはまだわからないため、スイッチはルーターを妨害しません。



12.正確に1秒後、スイッチはIGMPグループ固有のクエリメッセージを繰り返し送信します。



13.さらに1秒後に、単一のIGMPレポートを受信しないと、このポートへのマルチキャストトラフィックの送信を停止します。









ご注意 受信者のパケット。 ブロードキャストは13：32：58：58に停止しました



14.スイッチは、IGMP Leaveメッセージを受信したポートに受信者がいないことを認識した後、他のポートに受信者がいるかどうかを確認します。 これを行うために、彼はMACアドレステーブルでMACアドレス01：00：5e：7f：00：01のエントリの存在を確認します（思い出すように、これはグループ230.255.0.1のMACアドレスです）。 他の受信機がこのスイッチに接続されている場合、スイッチはそこで停止し、マルチキャストトラフィックの送信を継続します。 しかし、私たちの場合、他の受信者はいません。 したがって、IGMP Leaveメッセージをルーターに送信します。









ご注意 ルーター上のパケット。 下線付きのMACアドレスはスイッチに属します。



15. IGMP Leaveメッセージを受信した後、ルーターは他のトラフィック受信者のチェックを開始します。 彼は、スイッチがすでにすべてをチェックしたことを知りません。 ルーターは、グループ230.255.0.1のIGMP Group-Specific Queryメッセージを送信します。



16.スイッチはこのメッセージをすべてのポートに変換します。 コンピューターが接続されているポートを含みます。 ダンプからわかるように、このメッセージは現在ルーターによって送信されています。









ご注意 受信者のパケット。 下線付きのMACアドレスはルーターに属します。



17.最初のメッセージを送信してから1秒後に、ルーターはre-IGMP Group-Specific Queryメッセージを送信します。



18.さらに1秒後に、単一のIGMPレポートを受信せずに（これは、スイッチに誰も応答していないことが既にわかっているため）、ルーターはローカルネットワークのこのセグメントへのストリーミングトラフィックの送信を停止します。









ご注意 ルーター上のパケット。 放送は13：33：00：65に停止しました



19.ルーターは、1分ごとにIGMP General Queryメッセージを送信し続けます。



20.次に、スイッチはそれをすべてのポートに変換します。





要約すると、次のように言えます。 スイッチは、クライアントからのすべてのIGMPメッセージを傍受します。 それらを分析します。 そして、状況に応じて、これらのメッセージをルーターに転送するか削除します。 また、スイッチ自体がIGMPメッセージの作成プロセスに関与しています。 最後のクライアントがマルチキャストトラフィックの受信を停止することを決定すると、受信者のチェックが2回行われます。 最初はスイッチによって実行され、2番目はルーターによって実行されます。 このスキーム全体を通して、ルータは、スイッチにIGMPスヌーピングがない場合とまったく同じように動作します。 つまり ルータは、IGMPスヌーピングが有効になっているスイッチの存在について何も知りません。



コンピュータートラフィックのダンプを見てみましょう。このトラフィックは、ストリーミングトラフィックの受信には関係していませんが、同じローカルネットワークにあります。









ご注意 下線付きのMACアドレスはルーターに属します。



ダンプから、このコンピューターは単一のマルチキャストストリームブロードキャストパッケージではなく、2種類のメッセージしか受信していないことがわかります。

1. ネットワークにマルチキャストトラフィックの受信者がなくなったときにルーターが送信したIGMPグループ固有のクエリメッセージ。
2. ルーターが定期的に送信するIGMP General Queryメッセージ。

したがって、IGMPスヌーピングが有効な場合、スイッチはまず、特定のグループのマルチキャストトラフィックを、実際の受信者がいるポートにのみ送信します。 つまり このタイプのトラフィックの伝送を最適化します。









次に、ルーターへのIGMPメッセージの数を減らします。 実際、ルーターは、マルチキャストトラフィックの最初の受信者の存在と最後の受信者の切断についてのみ学習します。 他の受信者の接続と切断は、論理的なスイッチによって完全に規制されています。



3番目に、マルチキャストトラフィックの送信に関与しないスイッチ上のすべてのポートに送信されるIGMPメッセージの数を大幅に削減します。 思い出すと、IGMPスヌーピングがない場合、すべてのIGMPパケットは例外なくすべてのポートに転送されます。



スイッチ自体に表示される内容を確認する必要があります。

 cbs-sw-2960x#sh ip igmp snooping groups Vlan Group Type Version Port List ----------------------------------------------------------------------- 115 230.255.0.1 igmp v2 Gi1/0/14, Gi1/0/15, Gi1/0/19
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

グループ230.255.0.1のマルチキャストトラフィックの受信者は、ポートGi1 / 0/14、Gi1 / 0/15、Gi1 / 0/19の背後にあることがわかります。 Gi1 / 0/19ポートの背後にはルーター自体があります。 スイッチは自動的にルーターにポートを追加しました。 スイッチの詳細については、debug ip igmp snoopingデバッガーを実行できます。



IGMPスヌーピングが有効で、マルチキャストトラフィックのソースが同じネットワーク上にある



したがって、ソースがネットワーク内のどこかにある場合、すべてがうまく機能します。 しかし、マルチキャストトラフィックのソースを、受信者がいるネットワークの同じセグメントに転送しましょう。 状況は非常に日常的です。 たとえば、衛星といくつかのSTBコンソールからテレビチャンネルを受信するシステムがあります。 または、VLCプレーヤーまたは、たとえば、同じネットワークセグメントにある複数の消費者にデータを送信するビデオ監視カメラを使用します。 別のケースは、ワイヤレスネットワークコントローラとアクセスポイント間のマルチキャストトラフィックの送信です。 この状況でIGMPスヌーピングはどのように機能しますか？



ルーターでの実験を純粋にするには、PIMを無効にします。これは、マルチキャストトラフィックをルーティングする必要がなくなったためです。



IGMPスヌーピングを無効にしたオプションを検討することは意味がありません。すべてのトラフィックは単にブロードキャストとして送信されます。 , IGMP snooping , . VLC (.. IGMP ).



, , , multicast-:









, IGMP snooping . , , VLC 230.255.0.1 ( ). «», , IGMP Report, . , multicast- . VLC :











, multicast- . IGMP snooping , . しかし、ありません。 . , , multicast- ( , multicast- ). , IGMP Report, , , , . IGMP snooping - : IGMP .









. :

 cbs-sw-2960x#sh ip igmp snooping groups cbs-sw-2960x#
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

(debug), :

 Sep 13:54:01 MSK: IGMPSN: Received IGMPv3 Report for group v3 received on Vlan 115, port Gi1/0/15 Sep 13:54:01 MSK: IGMPSN: Rx IGMPv3 Report on Gi1/0/15 when Querier is not IGMPv3, Vlan 115.
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

, , — IGMPv3 Report, Querier IGMPv3 ( Querier ). , IGMPv3 IGMPv2 ( ). .



確認します。 , :

 Sep 15:07:08 MSK: IGMPSN: Received IGMPv2 Report for group 230.255.0.1 received on Vlan 115, port Gi1/0/15 Sep 15:07:08 MSK: IGMPSN: group: Received IGMPv2 report for group 230.255.0.1 received on Vlan 115, port Gi1/0/15 Sep 15:07:08 MSK: IGMPSN: router: Is not a router port on Vlan 115, port Gi1/0/15 Sep 15:07:08 MSK: IGMPSN: group: Skip client info adding - ip 172.17.15.11, port_id Gi1/0/17, on vlan 115 Sep 15:07:08 MSK: IGMPSN: No mroute detected: Drop IGMPv2 report for group 230.255.0.1 received on Vlan 115, port Gi1/0/15
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

, IGMP ( ), «mroute». , IGMP snooping , . multicast- . «show ip igmp snooping mrouter». , , IGMP General Query. , IGMP snooping , multicast- . , , mrouter- (multicast router port). mrouter- IGMP snooping . , IGMP.



IGMP ( PIM). , mrouter-:

 cbs-sw-2960x#sh ip igmp snooping mrouter Vlan ports ---- ----- 115 Gi1/0/19(dynamic)
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

. VLC . , . いや , multicast- – mrouter-. , IGMP Report , multicast- . , multicast-.

. , multicast- , multicast , . multicast- IGMP Report 230.255.0.1.

VLC , multicast- . -- IGMP , , . .



, ( UDP- ):









, :

• , , multicast-.
• IGMP 230.255.0.1. IGMP Leave, IGMP Specific-Group Query.
• , , 230.255.0.1, multicast-. ( 172.17.15.12).

, , IGMP snooping Cisco . mrouter- IGMP ? , ? , . – mrouter-. , . , . , . – IGMP Querier. multicast- IGMP. mrouter- :

 cbs-sw-2960x#sh ip igmp snooping mrouter Vlan ports ---- ----- 115 Switch
      
      

        
        
        
      

    
        
        
        
      
      

        
        
        
      

    
     

IGMP General Query. これは大きなプラスです。 , , , – multicast-, mrouter-. , IGMP snooping .

. multicast- mrouter-. , , mrouter-. , , IGMP Querier.

. Cisco IGMP snooping, , mrouter-. mrouter-:

1. IGMP snooping ( , , ) multicast-, , . .
   
   
   
   
2. IGMP Report.

mrouter- IGMP snooping, multicast- mroute-. .



IGMP snooping 224.0.0.X



IGMP snooping, , multicast-, 224.0.0.0-255 (224.0.0.0/24).



, ( ). IP- . , 224.0.0.5 OSPF, 224.0.0.10 – EIGRP. / . つまり IGMP Report. IGMP snooping Cisco .

結論として

IGMP snooping Cisco. « ». , (, IGMP Group-Specific Query), IGMP Leave (, , ), STP (, , ) . .



, IGMP snooping. , , - (, mrouter- router-), , . IGMP snooping , .