IGMP SNOOPING是什么

IGMP SNOOPING是運行在二層設備上的組播協議，通過偵聽三層組播設備和用戶主機間的協議報文來控制和轉發處于數據鏈路層的組播數據流量，實現組播數據流量按需轉發，從而有效避免在VLAN內廣播泛洪產生的帶寬浪費和網絡信息安全問題，保障設備和網絡的穩定性。

發布時間：2022-11-14
點擊量：
點贊：

分享至

我想評論

1 IGMP SNOOPING簡介

IGMP SNOOPING（Internet Group Management Protocol Snooping，組播偵聽者發現協議窺探）是運行在二層設備上的組播協議，用于管理和控制組播組。該協議通過偵聽三層組播設備和主機間的協議報文來管理和控制IP組播流在數據鏈路層的轉發，實現二層組播功能。

通常情況下，組播報文轉發必須經過二層交換設備，尤其是在局域網環境里。由于組播報文的目的地址為組播組地址，二層設備無法學習到這類MAC表項，因此組播報文就會在VLAN內進行廣播，與該組播報文處在同一廣播域內的組播成員和非組播成員都能收到組播報文。這樣不僅浪費了網絡帶寬，還影響了網絡信息安全。

通過開啟IGMP SNOOPING功能，二層交換機可以偵聽用戶主機和上游三層組播設備間的IGMP協議報文，從而建立二層組播表項，控制組播數據報文只往特定用戶主機轉發，防止組播數據在二層網絡中廣播。

2 IGMP SNOOPING工作原理

IGMP SNOOPING是二層組播的基本功能，可以實現組播數據在數據鏈路層的控制和轉發。當用戶終端和上游三層設備之間傳遞的IGMP協議報文通過二層組播設備時，IGMP SNOOPING分析報文攜帶的信息，根據這些信息建立和維護二層組播轉發表，從而指導組播數據在數據鏈路層按需轉發。

如圖2-1所示，當組播數據從三層組播設備向下游轉發，處于接入邊緣的二層組播設備負責將組播數據轉發給用戶主機，使用戶接收到點播的節目。當二層組播設備沒有運行IGMP SNOOPING時，組播數據在二層網絡中被廣播，接收者A、接收者B和非接收者C都會收到組播數據；如圖2-2所示，當二層組播設備運行了IGMP SNOOPING后，組播數據不會在二層廣播，而是會被二層組播設備發送給指定的接收者A和接收者B，而非接收者C將不再收到組播數據，從而實現組播數據的按需轉發，避免網絡帶寬浪費。

圖2-1 未開啟IGMP SNOOPING的組播傳輸過程

圖2-2 開啟IGMP SNOOPING的組播傳輸過程

3 IGMP SNOOPING實現機制

二層組播設備運行了IGMP SNOOPING后，對收到不同的IGMP協議報文會進行不同的處理，并在此過程中建立起二層組播轉發表項。IGMP SNOOPING功能的實現主要涉及以下幾種報文的數據處理：

●Membership Report（成員關系報告）報文

當用戶主機首次加入到某個組播組時，會主動向該組播組發送Membership Report報文，請求加入該組播組。默認情況下，IGMP SNOOPING能夠處理IGMPv1和IGMPv2報文，對于IGMPv3版本的Report報文，只處理組信息部分，不處理攜帶的源信息。若配置IGMP SNOOPING v3版本，則可以處理IGMPv1、IGMPv2以及IGMPv3報文的全部信息。運行IGMP SNOOPING的設備在收到Membership Report報文時，會在其所在的組網內執行如下動作：

○將Membership Report報文向所有路由連接口轉發。若設備開啟了Membership Report報文抑制功能，則在一個IGMP查詢周期內，只會將每組收到的第一個Membership Report報文轉發出去。

○如果收到Membership Report報文的端口為動態成員口，則重置該端口的老化定時器。如果定時器超時，則該端口將不再作為指定組的動態成員口。

○如果收到Membership Report報文的端口不是成員口，則將其作為動態成員口，并啟動該端口的老化定時器。如果定時器超時，則該端口將不再作為指定組的動態成員口。

●Leave Group（離開組）報文

當用戶主機退出組播組時，會發送Leave Group報文通知子網內的全部組播組成員。發送的Leave Group報文包含有退出組的地址。與Membership Report報文不同的是，Leave Group報文是發向子網中的所有組播路由器地址224.0.0.2，并包含要退出的組播組的地址。運作IGMP SNOOPING的設備在收到Leave Group報文時，會在其所在組網內執行如下動作：

○將Leave Group報文從所有路由連接口轉發出去。

○如果收到Leave Group報文的端口是動態成員口，且配置了快速離開功能，該端口將會立即從指定組的IGMP SNOOPING轉發表項中刪除，該端口將不再作為指定組的動態成員口。

○如果收到Leave Group報文的端口是動態成員口，但未配置快速離開功能，則該端口的狀態將保存不變，老化時間超時后，端口會從指定組的IGMP SNOOPING轉發表項中刪除，此時該端口不再作為指定組的動態成員口。

●Query（查詢）報文

IGMP SNOOPING中的Query報文有兩種：

○General Query（通用組查詢）報文

○Group-Specific Query（指定組查詢）報文。

當IGMP查詢者收到Group Leave報文時，會向該組播組發送Group-Specific Query報文，查詢該組播組內是否還有其他組員存在。除此之外，IGMP查詢者會周期性地向與其連接的所有子網發送General Query報文，進行輪詢來發現是否有組員存在，默認3次查詢時間，沒收到特定子網的Membership Report報文就宣布子網中沒有組員，不再向該子網發送組播數據。運行IGMP SNOOPING設備在收到Query報文時，會在該組網內執行如下動作：

○將Query報文向所有端口（除該報文的接收端口）轉發出去。

○如果收到Query報文的端口是動態路由連接口，則重置其老化定時器。如果定時器超時，該端口不再作為動態路由連接口。

○如果收到Query報文的端口不是路由連接口，則將其作為動態路由連接口，并啟動其老化定時器。如果定時器超時，則該端口不再作為動態路由連接口。

○如果配置關閉動態學習路由連接口功能，則IGMP SNOOPING不會學習動態路由連接口。

4 IGMP SNOOPING的應用

IGMP SNOOPING的工作原理和工作機制決定了它能夠實現信息的定向發送，避免網絡帶寬資源浪費和非法報文攻擊問題的產生。因此，IGMP SNOOPING技術適用于組播數據流量需求較大的網絡中，如大型的流媒體服務網絡、區域型線上會議等，該類場景對數據的定向發送有嚴格的要求，并且因為接入網絡的設備較多，帶寬的合理利用也是重要考量指標。需要注意的是，當網絡中接入的設備較少，或者是該網絡中無組播數據流量經過時，IGMP SNOOPING功能需要關閉，減少不必要的網絡監聽行為對CPU產生負荷，影響性能。

此外，IGMP SNOOPING技術能有效地杜絕非法的組播源，提高網絡的安全性，多個設備廠商的主流設備都已集成了該技術，包括銳捷網絡新推出的高性能、強安全、集成多業務的新一代以太網交換機——RG-S5750-H系列交換機。RG-S5750-H系列交換機集成了豐富的組播協議，比如IGMP SNOOPING、IGMP（Internet Group Management Protocol，互聯網組管理協議）、MLD（Multicast Listener Discovery，組播偵聽發現協議）、MSDP（Multicast Source Discovery Protocol，組播源發現協議）、PIM(Protocol Independent Multicasting，協議無關組播)等協議族，為IPv4網絡、IPv6網絡、IPv4和IPv6共存的網絡提供了組播服務支持的同時也可以防止非法報文以廣播的形式泛洪到整個組播網絡，一定程度上起到有效防范和控制病毒傳播和黑客攻擊，保障網絡的穩定性。

圖4-1 RG-S5750C-28GT4XS-H正面俯視圖